JP2000316805A - Image pickup device - Google Patents
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Landscapes
- Endoscopes (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
特に、イメージガイドファイバー等を用いた空間的に複
数の離散点によって構成された画像をモニター等の外部
表示装置上に表示させて観察を行うようにした撮像装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging device,
In particular, the present invention relates to an image pickup apparatus in which an image composed of a plurality of spatially discrete points using an image guide fiber or the like is displayed on an external display device such as a monitor for observation.
【0002】[0002]
【従来の技術】空間的に複数の離散点によって画像を構
成するものとしてよく使われるものに、例えばイメージ
ガイドファイバーがあげられる。イメージガイドファイ
バーでは、ある一定の規則的な配列をなし、空間的に離
散した複数の光ファイバーのコアにより伝送された光に
より画像が形成される。このイメージガイドファイバー
を用いて画像を得る代表的なものとして、いわゆるファ
イバースコープと呼ばれる内視鏡がある。2. Description of the Related Art For example, an image guide fiber is often used as an image composed of a plurality of discrete points spatially. In the image guide fiber, an image is formed by light transmitted through a plurality of optical fiber cores having a certain regular arrangement and spatially discrete. A typical example of obtaining an image using the image guide fiber is an endoscope called a so-called fiberscope.
【0003】ファイバースコープによる観察は、通常、
先端部に設けられた対物光学系によって被写体像がイメ
ージガイドファイバー端面上に結像され、その像がイメ
ージガイドファイバーの他方の端部まで伝送され、この
像を接眼光学系によって拡大することで行っている。[0003] Observation with a fiberscope is usually
A subject image is formed on the end surface of the image guide fiber by the objective optical system provided at the distal end, and the image is transmitted to the other end of the image guide fiber, and this image is enlarged by the eyepiece optical system. ing.
【0004】ところが、この像の観察を、目視のみなら
ず、モニター等で観察する場合も多く、この場合には、
このファイバースコープ接眼部にいわゆるCCD等に代
表される固体撮像素子を内蔵したテレビカメラを取り付
けることで対応している。However, in many cases, this image is observed not only visually but also on a monitor. In this case,
This is achieved by attaching a television camera having a built-in solid-state imaging device typified by a so-called CCD or the like to the fiberscope eyepiece.
【0005】こうした内視鏡撮像装置の構成を、図1に
例示して説明する。ファイバースコープ1の観察系は、
像伝送系としてイメージガイドファイバー2、この先端
部に配置された対物レンズ5、接眼部7に配置された視
野マスク3及び接眼レンズ6からなる。この視野マスク
3は、通常は観察像の上下方向が分かるように目印とな
る切り欠き等の指標が設けられていることが多い。ま
た、ファイバースコープ1の接眼部7に取り付けるテレ
ビカメラ15には、結像レンズ10、ローパスフィルタ
ー11及び固体撮像素子12が内蔵されている。The configuration of such an endoscope imaging apparatus will be described with reference to FIG. The observation system of the fiberscope 1 is
The image transmission system includes an image guide fiber 2, an objective lens 5 disposed at the distal end, a field mask 3 disposed on an eyepiece 7, and an eyepiece 6. The visual field mask 3 is usually provided with an index such as a notch as a mark so that the vertical direction of the observation image can be recognized. A television camera 15 attached to the eyepiece 7 of the fiberscope 1 has a built-in imaging lens 10, a low-pass filter 11, and a solid-state imaging device 12.
【0006】このようなファイバースコープ1を用いる
場合、図示しない光源及びライトガイドファイバーによ
って伝送された照明光が物体Mを照射し、この物体像が
対物レンズ5によってイメージガイドファイバー2の端
面に結像され、この像がイメージガイドファイバー2の
他端まで伝送される。そして、接眼レンズ6及びテレビ
カメラ内の結像レンズ10、ローパスフィルター11を
介して固体撮像素子12に結像され、カメラコントロー
ルユニット13を介して信号処理が施され、テレビモニ
ター等の外部表示装置14上に画像として映し出され
る。When such a fiberscope 1 is used, illumination light transmitted by a light source and a light guide fiber (not shown) irradiates an object M, and this object image is formed on an end surface of the image guide fiber 2 by an objective lens 5. This image is transmitted to the other end of the image guide fiber 2. Then, an image is formed on the solid-state imaging device 12 through the eyepiece 6, the imaging lens 10 in the television camera, and the low-pass filter 11, signal processing is performed through the camera control unit 13, and an external display device such as a television monitor 14 is projected as an image.
【0007】また、図2は、ファイバースコープ1内に
接眼レンズが配置されない場合の構成例を示す。この例
では、イメージガイドファイバー2による像が直接テレ
ビカメラ15側に設けられた結像レンズ9によって固体
撮像素子12上に結像されている。FIG. 2 shows an example of a configuration in which an eyepiece is not arranged in the fiberscope 1. In this example, an image formed by the image guide fiber 2 is formed directly on the solid-state imaging device 12 by the imaging lens 9 provided on the television camera 15 side.
【0008】固体撮像素子12上に伝送されたイメージ
ガイドファイバー2による像は以下のような特徴があ
る。The image transmitted by the image guide fiber 2 onto the solid-state image sensor 12 has the following characteristics.
【0009】図3(a)は、六方最密構造を有するイメ
ージガイドファイバー2の端面を示す。図中の2aがイ
メージガイドファイバー2を構成する光ファイバーのコ
ア、2bはクラッドを示す。矢印Aがイメージガイドフ
ァイバー2の積み方向である。また、図3(b)は、2
次元配列の固体撮像素子12を示しており、矢印Bがこ
の水平走査方向を示す。FIG. 3A shows an end face of the image guide fiber 2 having a hexagonal close-packed structure. In the figure, reference numeral 2a denotes a core of an optical fiber constituting the image guide fiber 2, and 2b denotes a clad. Arrow A indicates the direction in which the image guide fibers 2 are stacked. Also, FIG.
The solid-state imaging device 12 has a three-dimensional array, and an arrow B indicates the horizontal scanning direction.
【0010】イメージガイドファイバー2の端面像をこ
うした固体撮像素子12で撮像する場合、イメージガイ
ドファイバー2の繊維間隔Pf 、結像倍率βとすると、
非常に強い一次の空間周波数スペクトルνscを有し、ν
sc=1/(Pf ×β×sin60°)で表される。ここ
で、結像倍率βは、イメージガイドファイバー2端面か
ら固体撮像素子12間に介される光学系全体の倍率を示
すものとする。When the end face image of the image guide fiber 2 is picked up by such a solid-state image pickup device 12, if the fiber interval P f of the image guide fiber 2 and the imaging magnification β are:
Has a very strong first-order spatial frequency spectrum ν sc ,
sc = 1 / (P f × β × sin 60 °) Here, the imaging magnification β indicates the magnification of the entire optical system between the end surface of the image guide fiber 2 and the solid-state imaging device 12.
【0011】この周波数スペクトルは、イメージガイド
ファイバー2の積み方向を水平軸にとれば、図4に示す
ように、2次元周波数空間上で6方向に存在することに
なる。各周波数スペクトルは、順次60°ずつの角度を
なした構造となっている。If the stacking direction of the image guide fibers 2 is taken on the horizontal axis, this frequency spectrum exists in six directions on a two-dimensional frequency space as shown in FIG. Each frequency spectrum has a structure in which an angle of 60 ° is sequentially formed.
【0012】固体撮像素子を使用し、物体の像を離散的
に空間サンプリングする場合には、物体像中に固体撮像
素子のナイキスト限界以上の高周波成分が含まれている
と、その高周波成分とサンプリング周波数とのビートに
よりモアレ等と呼ばれる偽信号が生じてしまう。このモ
アレが発生すると、本来の物体像が見難くなってしま
う。When a solid-state image sensor is used to spatially discretely sample an image of an object, if the object image contains a high-frequency component equal to or higher than the Nyquist limit of the solid-state image sensor, the high-frequency component is sampled. A false signal called moiré or the like occurs due to the beat with the frequency. When this moiré occurs, the original object image becomes difficult to see.
【0013】以下では、固体撮像素子としてCCDを例
にとって具体的に説明する。CCDとして、水平方向画
素ピッチをPx 、垂直方向画素ピッチをPy とし、G
(グリーン),Cy(シアン),Mg(マゼンタ),Y
e(イエロー)の各カラーフィルターが図5のように市
松状に配置されている補色モザイクタイプで、2画素混
合2ライン同時読出しによって画像信号が作られるもの
を考える。すると、図6のような2次元空間周波数平面
上において、座標(1/2Px ,0),(−1/2
Px ,0),(1/2Px ,1/4Py ),(−1/2
Px ,−1/4Py ),(1/2Px ,−1/4Py )
(−1/2Px ,1/4Py )にサンプリングポイント
が生じる。こうしたサンプリングポイントは、画素ピッ
チだけではなく、カラーフィルターの構成や配列、信号
の読出し方法等によって変わってくる。これらサンプリ
ングポイント近傍に周波数スペクトルを含むような像が
あれば、強いモアレが発生することになる。なお、図6
及び図7において、サンプリングポイントを二重の円で
大きく示しているが、これは、イメージガイトファイバ
ーの周波数スペクトルの位置がサンプリングポイントか
ら少し離れた位置にあったとしても、この円内であれば
モアレが発生すること、及び、その場合は、比較的モア
レのレベルも強いことを概念的に示している。Hereinafter, a CCD will be specifically described as an example of the solid-state imaging device. As a CCD, the horizontal pixel pitch is P x , the vertical pixel pitch is Py, and G
(Green), Cy (cyan), Mg (magenta), Y
Consider a complementary color mosaic type in which each color filter of e (yellow) is arranged in a checkered pattern as shown in FIG. 5 and an image signal is created by simultaneous reading of two pixels and two lines. Then, on the two-dimensional spatial frequency plane as shown in FIG. 6, the coordinates (1 / 2P x , 0), (− /)
P x, 0), (1 / 2P x, 1 / 4P y), (- 1/2
P x ,-/ P y ), (1 / P x ,-/ P y )
(-1 / 2P x, 1 / 4P y) to the sampling point occurs. Such sampling points vary depending not only on the pixel pitch but also on the configuration and arrangement of the color filters, the signal reading method, and the like. If there is an image containing a frequency spectrum near these sampling points, strong moiré will occur. FIG.
In FIG. 7 and in FIG. 7, the sampling point is indicated by a large double circle. However, even if the position of the frequency spectrum of the image guide fiber is slightly away from the sampling point, if it is within this circle, This conceptually indicates that moiré occurs and, in that case, the level of moiré is relatively strong.
【0014】また、これ以降の図では、サンプリングポ
イントの位置だけを示している。In the following figures, only the positions of the sampling points are shown.
【0015】このような固体撮像素子を用いて、前述の
ようなイメージガイドファイバー像を撮像した場合、一
例として、図7のような2次元周波数特性fF として表
される。通常、イメージガイドファイバーの配列方向と
CCDの画素配列方向との関係は図のようになっている
場合が多い。また、イメージガイドファイバーは規則的
な構造を持ち、その周波数スペクトルもサンプリングポ
イントに近い場合が多いため、モアレが非常に発生しや
すい。[0015] Using such a solid-state imaging device, when a photographic image guide fiber image as described above, as an example, is represented as two-dimensional frequency characteristic f F as shown in FIG. 7. Normally, the relationship between the arrangement direction of the image guide fibers and the pixel arrangement direction of the CCD is often as shown in the figure. Further, since the image guide fiber has a regular structure and its frequency spectrum is often close to the sampling point, moire is very likely to occur.
【0016】特定のファイバースコープだけを用いるの
であれば、周波数スペクトルは一つに決まるが、ファイ
バースコープの種類によってイメージガイドファイバー
の繊維間隔や接眼倍率が異なるため、ファイバースコー
プ毎に様々な周波数値をとる。このため、同じテレビカ
メラを用いても、イメージガイドファイバーの周波数ス
ペクトルはある程度の幅を持つことになる。If only a specific fiberscope is used, one frequency spectrum is determined. However, since the fiber spacing and the eyepiece magnification of the image guide fiber differ depending on the type of fiberscope, various frequency values are set for each fiberscope. Take. Therefore, even if the same television camera is used, the frequency spectrum of the image guide fiber has a certain width.
【0017】さらに、結像倍率の異なる複数のテレビカ
メラを用いたり、結像レンズがズームレンズの場合等で
も、イメージガイドファイバーによる周波数が様々な値
をとることが多く、図7に示すように、楕円の長軸方向
に周波数的にある幅を持つことになる。なお、その方向
は図4に矢印で示す方向であり、前述の通り一定方向で
ある。図7のfF で示された楕円はその周波数帯域の例
であって、2次元周波数特性fF として示した。Furthermore, even when a plurality of television cameras having different imaging magnifications are used, or when the imaging lens is a zoom lens, the frequency of the image guide fiber often takes various values, as shown in FIG. Has a certain frequency width in the major axis direction of the ellipse. Note that the direction is a direction indicated by an arrow in FIG. 4 and is a fixed direction as described above. The ellipse indicated by f F in FIG. 7 is an example of the frequency band, and is shown as a two-dimensional frequency characteristic f F.
【0018】また、以下の図においても、こうした理由
からイメージガイドファイバーによる周波数として幅を
持たせている。Also, in the following figures, the frequency by the image guide fiber is given a width for such a reason.
【0019】さて、モアレが発生すると非常に見づらい
画像となるため、モアレを除去することが必要となる。
そのために、従来は水晶フィルター等の複屈折板からな
る光学的ローパスフィルター等を用いてモアレの発生に
起因するサンプリングポイント近傍の周波数スペクトル
を減衰させるようにして対応していた。When moire occurs, the image becomes very difficult to see, so it is necessary to remove the moire.
For this purpose, conventionally, a frequency spectrum near a sampling point due to the occurrence of moiré is attenuated by using an optical low-pass filter including a birefringent plate such as a quartz filter.
【0020】しかし、十分にモアレを除去しようとする
と、ローパスフィルターの構成枚数を増やす等してロー
パス特性が強くなるため、画像がぼけて画質が劣化して
しまう。特に、CCDの画素ピッチが小さく高解像度に
なってくると、ローパス特性による画像への影響は非常
に大きくなる。逆に、モアレ除去が不十分では、モアレ
によって非常に見づらい画像となってしまう等、モアレ
除去を微妙なレベルで行うことは難しい。さらに、水晶
フィルター等では配置スペースが必要となるので、構成
枚数等が制限される場合があるし、また、十分なスペー
スをとると、装置全体が大型化してしまい好ましくな
い。However, if the moiré is sufficiently removed, the low-pass characteristics are strengthened by increasing the number of low-pass filters, for example, so that the image is blurred and the image quality is deteriorated. In particular, as the pixel pitch of the CCD becomes smaller and the resolution becomes higher, the effect of the low-pass characteristic on the image becomes very large. Conversely, if moire removal is insufficient, it is difficult to perform moire removal at a delicate level, for example, an image that is very difficult to see due to moire. Furthermore, since a space for arranging a crystal filter or the like is required, the number of components or the like may be limited. In addition, if a sufficient space is taken, the entire apparatus becomes large, which is not preferable.
【0021】そこで、水晶フィルター等の光学的ローパ
スフィルター以外の方法と合わせてモアレ除去を行う場
合がある。その一つとして、イメージガイドファイバー
像の規則的な配列と固体撮像素子の基本配列との相対位
置を所定量ずらすことがあげられる。前述したように、
通常、イメージガイドファイバーは規則的な構造を持
ち、その周波数スペクトルもCCDのサンプリングポイ
ントに近い場合が多いため、モアレが非常に発生しやす
い。そこで、例えば図7のように位置関係をずらして、
イメージガイドファイバーの空間スペクトルfF とサン
プリングポイントが周波数空間上で離れるようにするこ
とでモアレを低減できる。Therefore, there is a case where moire is removed in combination with a method other than an optical low-pass filter such as a quartz filter. One of them is to shift the relative position between the regular arrangement of the image guide fiber images and the basic arrangement of the solid-state imaging device by a predetermined amount. As previously mentioned,
Normally, the image guide fiber has a regular structure, and its frequency spectrum is often close to the sampling point of the CCD, so that moire is very likely to occur. Therefore, for example, the positional relationship is shifted as shown in FIG.
Moire can be reduced by separating the spatial spectrum f F of the image guide fiber and the sampling point in the frequency space.
【0022】従来、例えば、ファイバースコープをテレ
ビカメラに取り付けた状態で、機械的接続部を介して、
ファイバースコープ自身若しくはテレビカメラ自身を回
転させていた。しかし、これではファイバースコープを
取り付ける度に、画像を見ながらいちいちファイバース
コープやテレビカメラの回転方向を調整しなければなら
ず、手間がかかり大変面倒である。さらに、ファイバー
スコープの照明系やテレビカメラのケーブル類等がファ
イバースコープの横や斜め方向から出ている場合が多
く、その向きによっては操作の邪魔になることがあっ
た。Conventionally, for example, with a fiberscope attached to a television camera, via a mechanical connection,
The fiberscope itself or the television camera itself was being rotated. However, in this case, every time the fiberscope is attached, it is necessary to adjust the rotation direction of the fiberscope or the television camera while watching the image, which is troublesome and very troublesome. Furthermore, the lighting system of the fiberscope, the cables of the television camera, and the like often protrude from the side or oblique direction of the fiberscope, and depending on the direction, the operation may be hindered.
【0023】そこで、前記のように、観察時に直接物を
回転させるのではなく、予め構成上位置関係をずらして
おくことで、同様な効果をもたらす特開平6−8675
4号や特開平6−254044号のようなものも提案さ
れている。Therefore, as described above, the same effect can be obtained by displacing the positional relationship in advance, instead of rotating the object directly at the time of observation, as described above.
No. 4 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-254044 have been proposed.
【0024】特開平6−254044号は、ファイバー
スコープに用いられているイメージガイドファイバー
を、スコープマスクの指標に対してイメージガイドファ
イバーの積み方向を±15°傾けたものであり、テレビ
カメラとの組み合わせ時には、通常の場合に対して相対
的に±15°位置関係が回転することになる。この場
合、ファイバースコープの種類や組み合わせの限られた
システムである場合を除き、例えば、こうしたファイバ
ースコープに対して最適化されたテレビカメラに対して
従来のイメージガイドファイバーを傾けない別のファイ
バースコープがあった場合、このファイバースコープと
の組み合わせではモアレが除去できず、このテレビカメ
ラは使えないことになってしまう。ユーザとしては、こ
のテレビカメラ以外にも専用のファイバースコープを購
入しなければならず、費用的にも保管スペース的にも大
きな負担となってしまう。もちろん、こうした別のファ
イバースコープと組み合わせても良好に使用できるテレ
ビカメラにすることはできるが、これではファイバース
コープのイメージガイドファイバーの積み方向をわざわ
ざ変える必要がなくなってしまう。Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-254444 discloses an image guide fiber used in a fiberscope in which the stacking direction of the image guide fiber is inclined by ± 15 ° with respect to the index of the scope mask. At the time of combination, the positional relationship rotates ± 15 ° relative to the normal case. In this case, unless the system is limited to the types and combinations of fiberscopes, for example, another fiberscope that does not tilt the conventional image guide fiber for a TV camera optimized for such a fiberscope In such a case, moire cannot be removed with the combination with the fiberscope, and the television camera cannot be used. As a user, it is necessary to purchase a dedicated fiberscope besides the television camera, which imposes a heavy burden on cost and storage space. Of course, a television camera that can be used successfully even when combined with such another fiberscope can be used, but this eliminates the need to change the stacking direction of the image guide fibers of the fiberscope.
【0025】また、前述したように、CCDによるサン
プリングポイントやイメージガイドファイバー配列によ
る周波数スペクトル等の関係によっても、当然モアレの
出方が変わってくる。しかし、従来技術では、固体撮像
素子の基本配列とイメージガイドファイバーの規則的な
積み方向とを±15°の一定角度に設定しているため、
これでは様々な場合において最適化されているとは言い
難く、性能的にも十分モアレ除去がされているとは言え
ない。さらに、一般的に、CCDによるサンプリングポ
イントとイメージガイドファイバー配列による周波数ス
ペクトルが近く、非常にモアレが発生しやすいため、光
学的ローパスフィルターなしでこうした回転効果だけで
モアレ除去を行うことは実使用上難しい。Further, as described above, the appearance of moire naturally changes depending on the relationship between the sampling points of the CCD and the frequency spectrum of the image guide fiber array. However, in the prior art, since the basic arrangement of the solid-state imaging device and the regular stacking direction of the image guide fibers are set to a fixed angle of ± 15 °,
In this case, it is hard to say that the optimization has been performed in various cases, and it cannot be said that moiré has been sufficiently removed in terms of performance. Further, in general, since the sampling point of the CCD and the frequency spectrum of the image guide fiber array are close to each other and moiré is easily generated, it is practical to remove moiré only by such a rotation effect without an optical low-pass filter. difficult.
【0026】また、特開平6−86754号には、イメ
ージガイドファイバーの周波数スペクトル近傍に存在す
るコンポジット信号の色副搬送波周波数に起因するモア
レに対して最適化するために、イメージガイドファイバ
ーの積み方向若しくはCCDを30°傾けることが示さ
れている。また、近年、CCD画素サイズの小型化に伴
い、より精細な画像が得られるようになってきており、
外部表示装置への信号入力方法もRGB入力やY/Cコ
ンポーネント入力等が多く、色副搬送波周波数を余り問
題にしなくなってきている。このように、サンプリング
ポイントにおけるモアレ除去に対して最適化されている
訳ではなく、これを適用してもモアレ除去はできない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-86754 discloses a stacking direction of image guide fibers in order to optimize moire caused by a color subcarrier frequency of a composite signal existing near the frequency spectrum of the image guide fibers. Alternatively, it is shown that the CCD is inclined by 30 °. In recent years, with the reduction in the size of the CCD pixel, a finer image has been obtained.
There are many signal input methods to the external display device, such as RGB input and Y / C component input, and the color subcarrier frequency is not much of a problem. As described above, the moiré removal at the sampling point is not optimized, and even if this is applied, the moiré cannot be removed.
【0027】以上のように、従来技術では、一般的なC
CDサンプリングポイントとの関係で発生するモアレを
除去するためにどのような角度設定にするかは分からな
かった。As described above, in the prior art, the general C
It was not known how to set the angle to remove moiré generated in relation to the CD sampling point.
【0028】[0028]
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来技術では、用いるファイバースコープやテレビカメ
ラ若しくはCCDの仕様を考慮して、どれくらいそれら
の位置関係を変えればよいのか、回転させればよいの
か、が明確ではなかった。このため、様々なファイバー
スコープと組み合わせても、モアレ除去が良好で常に良
質な画像の得られる撮像装置を提供することはできなか
った。As described above, as described above,
In the prior art, it is not clear how much the positional relationship between them and the rotation should be changed in consideration of the specifications of the used fiberscope, television camera or CCD. For this reason, even in combination with various fiberscopes, it has not been possible to provide an image pickup apparatus that can remove moire well and can always obtain high-quality images.
【0029】本発明はこれら従来技術の問題点に鑑み、
様々なファイバースコープやテレビカメラやCCDの仕
様、すなわち、イメージガイドファイバーの周波数スペ
クトルやCCDのサンプリングポイント等も考慮した上
で、モアレの影響が少なくなる相対位置関係を与えるこ
とで、常に性能良好な画像が得られる撮像装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of these problems of the prior art,
Considering the specifications of various fiberscopes, TV cameras and CCDs, that is, the frequency spectrum of the image guide fiber and the sampling points of the CCD, etc., by giving a relative positional relationship that reduces the influence of moiré, the performance is always good. It is an object to provide an imaging device capable of obtaining an image.
【0030】[0030]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の撮像装置は、空間的に複数の離散点によって構成さ
れた画像を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像素子
によって得られた映像を外部表示装置に表示させるよう
にした撮像装置において、前記画像の規則的な配列と前
記固体撮像素子の基本配列との相対位置を所定量ずらし
たことを特徴とするものである。An image pickup apparatus according to the present invention for achieving the above object forms an image spatially constituted by a plurality of discrete points on a solid-state image sensor, and obtains the image by the solid-state image sensor. An image display device for displaying an image displayed on an external display device, wherein a relative position between the regular arrangement of the images and the basic arrangement of the solid-state imaging device is shifted by a predetermined amount.
【0031】以下、上記の本発明の撮像装置を説明す
る。図12に概念的に示すように、本発明の撮像装置
は、取り付けるテレビカメラ側のCCD12若しくはC
CD部をイメージガイドファイバー2の積み方向に対し
てある角度回転させることによって、CCD12の画素
配列とイメージガイドファイバー2の規則的な積み方向
との最適な相対位置関係を与えることで、モアレの影響
を少なくすると言うものである。Hereinafter, the imaging apparatus of the present invention will be described. As conceptually shown in FIG. 12, the image pickup apparatus of the present invention comprises a CCD 12 or C
By rotating the CD part by a certain angle with respect to the stacking direction of the image guide fibers 2, an optimum relative positional relationship between the pixel array of the CCD 12 and the regular stacking direction of the image guide fibers 2 is given. It is said to reduce.
【0032】以下で詳細に説明する。図7で示したよう
に、CCD12のサンプリングポイントとイメージガイ
ドファイバー2による周波数スペクトルは非常に近接す
るために、モアレが発生しやすい。一方、イメージガイ
ドファイバー2による周波数スペクトルの方向は、イメ
ージガイドファイバー2の積み方向に対して一定方向に
しか存在しない。したがって、サンプリングポイントと
イメージガイドファイバー2の周波数スペクトルとを周
波数空間上で離散させれば、モアレの発生を低減させる
ことができる。This will be described in detail below. As shown in FIG. 7, since the sampling point of the CCD 12 and the frequency spectrum of the image guide fiber 2 are very close to each other, moire tends to occur. On the other hand, the direction of the frequency spectrum by the image guide fiber 2 exists only in a certain direction with respect to the stacking direction of the image guide fiber 2. Therefore, if the sampling points and the frequency spectrum of the image guide fiber 2 are discrete in the frequency space, the occurrence of moire can be reduced.
【0033】そこで、以下では分かりやすさのために、
CCD12のサンプリングポイントを座標の基準として
固定して考え、この2次元周波数空間上における対称性
を考慮して、第一象限と第四象限について詳細に説明す
る。なお、(0,1/4Py),(0,−1/4Py )
等他にもサンプリングポイントはあるが、これらはイメ
ージガイドファイバー2による周波数スペクトルと周波
数的にやや離散しているため、ここでは考慮しないこと
とする。Therefore, in the following, for clarity,
The sampling point of the CCD 12 is fixed as a coordinate reference, and the first quadrant and the fourth quadrant will be described in detail in consideration of the symmetry in the two-dimensional frequency space. Note that (0, 1 / P y ), (0,-/ P y )
Although there are other sampling points, these are not considered here because they are slightly discrete in frequency from the frequency spectrum of the image guide fiber 2.
【0034】そこで、イメージガイドファイバー2の積
み方向AをCCDの配列Bに対して、図8のように回転
角度αだけ左回転させ、相対位置関係をずらすものとす
る。すると、第一象限にあるイメージガイドファイバー
の周波数スペクトルは(1/2Px、1/4Py)のサ
ンプリングポイントからはずれていく。一方、第四象限
にあるイメージガイドファイバーの周波数スペクトルは
ある程度の回転角を与えてやれば、(1/2Px ,0)
のサンプリングポイントに近づいていくものの、(1/
2Px 、−1/4Py )のサンプリングポイントからは
外れていくことになる。Therefore, the stacking direction A of the image guide fibers 2 is rotated counterclockwise with respect to the CCD array B by a rotation angle α as shown in FIG. 8 to shift the relative positional relationship. Then, the frequency spectrum of the image guide fiber in the first quadrant deviates from the sampling point of (1 / 2Px, 1 / 4Py). On the other hand, if the frequency spectrum of the image guide fiber in the fourth quadrant is given a certain rotation angle, (1 / 2P x , 0)
Approaching the sampling point, but (1 /
2P x , − / P y ).
【0035】つまり、最初の状態では、イメージガイド
ファイバーの周波数スペクトルは(1/2Px ,1/4
Py )及び(1/2Px ,−1/4Py )のサンプリン
グポイントの影響を強く受けてモアレが発生していた
が、回転後は、(1/2Px ,1/4Py )や(1/2
Px ,−1/4Py )のサンプリングポイントから離散
することで、これらの影響を受け難く、モアレレベルを
抑えることができる。また、逆に、(1/2Px ,0)
のサンプリングポイントの影響は受けやすくなるが、周
波数的に他と同様に離散させておけば、比較的影響を少
なくすることができる。That is, in the first state, the frequency spectrum of the image guide fiber is (1 / P x , 1 /).
Although moiré occurred due to the influence of the sampling points of (P y ) and (1 / P x , − / P y ), after rotation, (モ ア P x , 4P y ) and ( 1/2
By dispersing from the sampling point of (P x , − / P y ), it is difficult to receive these effects, and the moiré level can be suppressed. Conversely, (1 / 2P x , 0)
Is more susceptible to the influence of the sampling point, but if the frequency is discrete as in other cases, the influence can be relatively reduced.
【0036】なお、元々νy 軸方向の周波数について
は、(1/2Px ,−1/4Py )等の斜め方向のサン
プリングポイントに近づくが、周波数的には他と比べて
も十分に離散しており、影響は余りない。Although the frequency in the direction of the ν y axis originally approaches the sampling point in the oblique direction such as (xP x , / P y ), the frequency is sufficiently discrete compared with the others. And there is not much impact.
【0037】さらに、第二象限や第三象限についても同
様に考えることができることは言うまでもない。Further, it is needless to say that the second and third quadrants can be similarly considered.
【0038】次に、(1/2Px ,1/4Py ),(1
/2Px ,0)及び(1/2Px ,−1/4Py )の各
サンプリングポイントとイメージガイドファイバーの周
波数スペクトルとの周波数的な関係について説明する。Next, (1 / 2P x , 1 / 4P y ), (1
/ 2P x, 0) and (1 / 2P x, the frequency relationship between the frequency spectrum of each sampling point and the image guide fiber -1 / 4P y) will be described.
【0039】イメージガイドファイバーの繊維間隔
Pf 、結像倍率βとすると、イメージガイドファイバー
の周波数スペクトルνscは、νsc=1/(Pf ×β×s
in60°)で表される。Assuming that the fiber spacing P f of the image guide fiber and the imaging magnification β are, the frequency spectrum ν sc of the image guide fiber is ν sc = 1 / (P f × β × s
in 60 °).
【0040】まず、第一象限における周波数スペクトル
Pと(1/2Px ,1/4Py ),(1/2Px ,0)
の各サンプリングポイントとの空間周波数的な差Lを求
める。(1/2Px ,1/4Py )のサンプリングポイ
ントにおける空間周波数差L 1 は次式で表される。First, the frequency spectrum in the first quadrant
P and (1 / 2Px, 1 / 4Py), (1 / 2Px, 0)
The spatial frequency difference L between each sampling point
Confuse. (1 / 2Px, 1 / 4Py) Sampling poi
Frequency difference L 1Is represented by the following equation.
【0041】 L1 2 =νx 2 +νy 2 +νsc 2−2
νsc(νx cosA+νy sinA) また、(1/2Px ,0)のサンプリングポイントにお
ける空間周波数差L2は次式で表される。[0041] L 1 2 = ν x 2 + ν y 2 + ν sc 2 -2
ν sc (ν x cosA + ν y sinA) The spatial frequency difference L 2 at the sampling point of (の P x , 0) is expressed by the following equation.
【0042】 L2 2 =νx 2 +νsc 2 −2νx νsccosA 同様に、第四象限における周波数スペクトルQと(1/
2Px ,0),(1/2Px ,−1/4Py )のサンプ
リングポイントとの空間周波数的な差Lを求める。(1
/2Px ,0)のサンプリングポイントにおける空間周
波数差L3 は次式で表される。[0042] L 2 2 = ν x 2 + ν sc 2 -2ν x ν sc cosA Similarly, the frequency spectrum Q in the fourth quadrant (1 /
2P x, 0), we obtain a spatial frequency differences L between the sampling points of (1 / 2P x, -1 / 4P y). (1
/ 2P x, 0 spatial frequency difference L 3 at a sampling point) is expressed by the following equation.
【0043】 L3 2 =νx 2 +νsc 2 −2νx νsccosB また、(1/2Px ,−1/4Py )のサンプリングポ
イントにおける空間周波数差L4 は次式で表される。[0043] The L 3 2 = ν x 2 + ν sc 2 -2ν x ν sc cosB, (1 / 2P x, -1 / 4P y) spatial frequency difference L 4 at the sampling point is expressed by the following equation.
【0044】 L4 2 =νx 2 +νy 2 +νsc 2−2
νsc(νx cosB+νy sinB) ここで、νx =1/2Px ,νy =1/4Py ,A=3
0+α、B=30−αとした。[0044] L 4 2 = ν x 2 + ν y 2 + ν sc 2 -2
ν sc (ν x cosB + ν y sinB) where ν x = 1 / P x , ν y 1 / P y , A = 3
0 + α, B = 30−α.
【0045】したがって、前記条件〜において、各
値が十分に大きくなるように回転角度αを決めることが
必要である。すなわち、各値の中で最小値が最も大きな
値となるような回転角度αを求めることが必要となる。Therefore, it is necessary to determine the rotation angle α so that each value becomes sufficiently large under the above conditions 1 to 5. That is, it is necessary to determine the rotation angle α such that the minimum value is the largest value among the values.
【0046】次に、2次元周波数空間上で水平軸方向の
νx 方向に対する斜め方向のサンプリングポイントの角
度φCCD は次式のようになる。Next, the angle φ CCD of the sampling point in the oblique direction with respect to the ν x direction in the horizontal axis direction in the two-dimensional frequency space is as follows.
【0047】 φCCD =tan-1(νy /νx ) なお、斜め方向のサンプリングポイントの周波数をν
CCD とすると、νx =ν CCD cosφCCD ,νy =ν
CCD sinφCCD 、νCCD 2 =νx 2 +νy 2 となる。[0047] φCCD= Tan-1(Νy/ ΝxNote that the frequency of the sampling point in the oblique direction is ν
CCDThen νx= V CCDcosφCCD, Νy= V
CCDsinφCCD, ΝCCD Two= Vx Two+ Νy TwoBecomes
【0048】イメージガイドファイバーの周波数スペク
トルとサンプリングポイントの関係はφCCD の角度によ
っていくつかに場合分けして考えることができる。な
お、周波数スペクトルは特定の一つについて条件が設定
されるが、以下の説明及び図中では一定の幅を持たせて
いる。The relationship between the frequency spectrum of the image guide fiber and the sampling point can be considered in several cases depending on the angle of φ CCD . The frequency spectrum is set for one specific condition, but has a certain width in the following description and the drawings.
【0049】(1)φCCD <30°の場合 図9のように考えると、(1/2Px ,1/4Py )及
び(1/2Px ,0)のサンプリングポイントから周波
数スペクトルPはずっと離れていく。(1/2Px ,−
1/4Py )のサンプリングポイントに周波数スペクト
ルQは近づいた後に離れていき、(1/2Px ,0)の
サンプリングポイントには近づいていく。このため、周
波数スペクトルQが(1/2Px ,−1/4Py ),
(1/2P x ,0)の各サンプリングポイントからの空
間周波数差として等しいことが必要である。つまり、前
記条件式において=になること、すなわち、L3 2
=L 4 2 であることが必要になる。この条件式により回
転角度αを求めると、νy (νy −2νscsinB)=
0となり、νy ≠0なので、νy −2νscsinB=0
である。また、B=30−αなので、 α=30−sin-1(νy /2νsc) となる。(1) φCCD<30 ° In consideration of FIG. 9, (1 / 2Px, 1 / 4Py)
And (1 / 2Px, 0)
The number spectrum P is far apart. (1 / 2Px, −
1 / 4Py) Frequency spectrum at sampling point
Le Q leaves after approaching, (1 / 2Px, 0)
Approaching the sampling point. For this reason,
The wave number spectrum Q is (1 / 2Px,-1 / 4Py),
(1 / 2P x, 0) from each sampling point
It is necessary that they are equal as the inter-frequency difference. In other words, before
= In the conditional expression, that is, LThree Two
= L Four TwoIt is necessary to be. By this conditional expression
When the roll angle α is obtained, νy(Νy-2νscsinB) =
0 and νySince ≠ 0, νy-2νscsinB = 0
It is. Also, since B = 30−α, α = 30−sin-1(Νy/ 2νsc).
【0050】(2)φCCD =30°の場合 図10のように考えると、(1/2Px ,0)のサンプ
リングポイントから周波数スペクトルPはずっと離れて
いく。また、(1/2Px ,1/4Py )のサンプリン
グポイントから周波数スペクトルPは離れていく。ま
た、(1/2Px,−1/4Py )のサンプリングポイ
ントから周波数スペクトルQは離れていくが、(1/2
Px ,0)のサンプリングポイントに近づいていく。し
たがって、周波数スペクトルQが(1/2Px ,−1/
4Py ),(1/2Px ,0)の各サンプリングポイン
トからの空間周波数差として等しいことが必要である。(2) When φ CCD = 30 ° Considering as shown in FIG. 10, the frequency spectrum P is far away from the sampling point of (1 / P x , 0). The frequency spectrum P from the sampling point (1 / 2P x, 1 / 4P y) moves away. Further, the frequency spectrum Q moves away from the sampling point of (1 / 2P x ,-/ P y ),
(P x , 0). Therefore, the frequency spectrum Q is (1 / 2P x, -1 /
4P y ) and (1 / P x , 0) need to be equal as the spatial frequency difference from each sampling point.
【0051】また、このときは、(1/2Px ,1/4
Py )のサンプリングポイントから周波数スペクトルP
における空間周波数差と(1/2Px ,−1/4Py )
のサンプリングポイントから周波数スペクトルQにおけ
る空間周波数差も等しい。In this case, (1 / 2P x , 1 /)
P y ) from the sampling point
Spatial frequency difference in the (1 / 2P x, -1 / 4P y)
The spatial frequency difference in the frequency spectrum Q from the sampling point is also equal.
【0052】つまり、前記条件式において、==
となること、L1 2 =L3 2 =L4 2 であることが必要
になる。That is, in the above conditional expression, ==
L1 Two= LThree Two= LFour TwoMust be
become.
【0053】ここで、L3 2 =L4 2 の条件式より回転
角度αを求めると、νy 2 −2νscνy sinB=0と
なり、νy (νy −2νscsinB)=0、νy ≠0な
ので、νy −2νscsinB=0である。また、B=3
0−αなので、α=30−sin-1(νy /2νsc)と
なり、条件式と同じになる。[0053] Here, L 3 2 = L 4 when obtaining the rotation angle α from the second condition, ν y 2 -2ν sc ν y sinB = 0 becomes, ν y (ν y -2ν sc sinB) = 0, Since ν y ≠ 0, ν y -2ν sc sinB = 0. Also, B = 3
Since 0-α, α = 30−sin −1 (ν y / 2ν sc ), which is the same as the conditional expression.
【0054】(3)φCCD >30°の場合 図11のように考えると、(1/2Px ,0)のサンプ
リングポイントから周波数スペクトルPはずっと離れて
いく。また、(1/2Px ,−1/4Py )のサンプリ
ングポイントから周波数スペクトルQは離れていく。と
ころが、(1/2Px ,1/4Py )のサンプリングポ
イントに周波数スペクトルPは近づいた後に離れてい
き、(1/2Px ,0)のサンプリングポイントには周
波数スペクトルQが近づいていくため、これらがサンプ
リングポイントとの関係で問題となってくる。(3) When φ CCD > 30 ° Considering as shown in FIG. 11, the frequency spectrum P is far away from the sampling point of (ポ イ ン ト P x , 0). Further, the frequency spectrum Q moves away from the sampling point of (1 / 2P x , − / P y ). However, the frequency spectrum P moves away after approaching the sampling point of (1 / 2P x , 1 / 4P y ), and the frequency spectrum Q approaches the sampling point of (1 / 2P x , 0). These become problems in relation to the sampling point.
【0055】そこで、この相反する関係の中で互いに最
も各サンプリングポイントから各周波数スペクトルが離
散するためには、前記条件式において、=とするこ
とが必要となる。つまり、互いの空間周波数差が等しい
こと、L1 2 =L3 2 であることが必要となる。この条
件式により回転角度αを求めると、νy 2 −2νsc(ν
x cosA+νy sinA−νx cosB)=0とな
り、A=30+α、B=30−αを考慮すると、 νsc(2νx −√3νy )sinα−νscνy co
sα+νy 2 =0 となる。この式を満足させる回転角度αを求めればよ
い。Therefore, in order for each frequency spectrum to be discrete from each sampling point most mutually in this contradictory relationship, it is necessary to set = in the above conditional expression. In other words, it spatial frequency difference each other are equal, it is required to be L 1 2 = L 3 2. When the rotation angle α is determined by this conditional expression, ν y 2 −2ν sc (ν
x cosA + v y sinA−v x cos B) = 0, and considering A = 30 + α and B = 30−α, v sc (2ν x −√3ν y ) sin α−ν sc v y co
sα + ν y 2 = 0. A rotation angle α that satisfies this equation may be obtained.
【0056】なお、この回転方向については、右回転で
も左回転でも同様な考え方ができるため、どちらでも構
わない。It should be noted that the rotation direction may be either clockwise or counterclockwise since the same concept can be applied.
【0057】以上のように、イメージガイドファイバー
の周波数スペクトルやCCD等の固体撮像素子のサンプ
リングポイントの関係から、サンプリングポイントの影
響が受け難くなるようにイメージガイドファイバーの周
波数スペクトルとサンプリングポイントとの相対位置関
係を明らかにすることができる。すなわち、イメージガ
イドファイバーの積み方向とCCDの配列との相対位置
関係をどれだけずらすか、つまり、どれだけ回転させる
かが明確にできるので、モアレの影響を低減することが
できる。As described above, from the relationship between the frequency spectrum of the image guide fiber and the sampling point of the solid-state image pickup device such as a CCD, the relative frequency spectrum of the image guide fiber and the sampling point are set to be less affected by the sampling point. The positional relationship can be clarified. That is, it is possible to clarify how much the relative positional relationship between the stacking direction of the image guide fibers and the arrangement of the CCDs, that is, how much to rotate, can reduce the influence of moiré.
【0058】[0058]
【実施例】以下、実施例に基づき本発明の撮像装置を説
明する: (実施例1)CCD画素ピッチをPx =4.0〔μ
m〕、Py =4.0〔μm〕とすると、νx =1/2P
x =125.0〔本/mm〕、νy =1/4Py =6
2.5〔本/mm〕となり、斜め方向のサンプリングポ
イントの角度φCCD はφCCD =tan-1(νy /νx )
=tan-1(62.5/125.0)=26.6〔°〕
となる。また、斜め方向のサンプリングポイントの周波
数νCCD はνCCD =√(νx 2 +νy 2 )=139.8
〔本/mm〕となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an imaging apparatus according to the present invention will be described based on embodiments.
(Example 1) CCD pixel pitch is set to Px= 4.0 [μ
m], Py= 4.0 [μm], νx= 1 / 2P
x= 125.0 [books / mm], νy= 1 / 4Py= 6
2.5 [lines / mm]
Int angle φCCDIs φCCD= Tan-1(Νy/ Νx)
= Tan-1(62.5 / 125.0) = 26.6 [°]
Becomes Also, the frequency of the sampling point in the oblique direction
Number νCCDIs νCCD= √ (νx Two+ Νy Two) = 139.8
[Book / mm].
【0059】ここで、イメージガイドファイバーの周波
数スペクトルνscとして、例えば124〔本/mm〕と
97〔本/mm〕となる各ファイバースコープを考える
と、φCCD <30°であるから、前述の計算式より回
転角度αを求めると、 νsc=124〔本/mm〕の場合、α=30−sin-1
(62.5/2×124)=15.40〔°〕 νsc=97〔本/mm〕の場合、α=30−sin
-1(62.5/2×97)=11.21〔°〕 となる。Here, assuming that each fiber scope has, for example, 124 [lines / mm] and 97 [lines / mm] as the frequency spectrum ν sc of the image guide fiber, φ CCD <30 °. When the rotation angle α is obtained from the calculation formula, when ν sc = 124 [lines / mm], α = 30−sin −1
(62.5 / 2 x 124) = 15.40 [°] When ν sc = 97 [lines / mm], α = 30-sin
−1 (62.5 / 2 × 97) = 11.21 [°].
【0060】このように、イメージガイドファイバーの
周波数スペクトルνscの値に応じて様々な回転角度を取
るため、そのファイバースコープの種類毎に回転角度の
微調整ができればよいが、一定角度に固定したいところ
である。そのために、使用するファイバースコープ毎の
モアレレベルを見ながら全体のバランスから最終的な角
度を決めることも必要である。簡易的には、全体の平均
値を算出し、そこを中心として±5°程度の範囲でモア
レレベルを見ながら角度を決めるとよい。なお、上記の
場合の平均回転角度α’は、α’=13.31〔°〕と
なる。As described above, since various rotation angles are taken in accordance with the value of the frequency spectrum ν sc of the image guide fiber, it is sufficient if the rotation angle can be finely adjusted for each type of the fiber scope, but it is desired to fix the rotation angle to a constant angle. By the way. For this purpose, it is necessary to determine the final angle from the overall balance while observing the moire level for each fiberscope to be used. For simplicity, it is preferable to calculate the average value of the whole and determine the angle while observing the moiré level within a range of about ± 5 ° around the average value. The average rotation angle α ′ in the above case is α ′ = 13.31 [°].
【0061】ただし、これ以外の異なる周波数スペクト
ルがある場合には、この平均値も変わってくる。また、
必ずしも平均化する必要はなく、ある特定の周波数スペ
クトルに対して最適化するように設定しても構わない。However, if there is another different frequency spectrum, this average value also changes. Also,
It is not always necessary to perform averaging, and it may be set so as to optimize for a specific frequency spectrum.
【0062】(実施例2)CCD画素ピッチをPx =
4.0〔μm〕、Py =3.464〔μm〕とすると、
νx =1/2Px =125.0〔本/mm〕、νy =1
/4Py =72.2〔本/mm〕となり、斜め方向のサ
ンプリングポイントの角度φCCD はφCCD =tan
-1(νy /νx )=tan-1(72.2/125.0)
=30.0〔°〕となる。また、斜め方向のサンプリン
グポイントの周波数νCCD はνCCD =√(νx 2 +νy
2 )=144.3〔本/mm〕となる。(Embodiment 2) When the CCD pixel pitch is P x =
Assuming that 4.0 [μm] and P y = 3.464 [μm],
ν x = 1 / P x = 125.0 [lines / mm], ν y = 1
/ 4P y = 72.2 [lines / mm], and the angle φ CCD of the oblique sampling point is φ CCD = tan
−1 (ν y / ν x ) = tan −1 (72.2 / 125.0)
= 30.0 [°]. The frequency ν CCD of the sampling point in the oblique direction is ν CCD = CCD (ν x 2 + ν y
2 ) = 144.3 [lines / mm].
【0063】ここで、イメージガイドファイバーの周波
数スペクトルνscとして、例えば124〔本/mm〕と
97〔本/mm〕となる各ファイバースコープを考える
と、φCCD =30°であるから、前述の計算式より回
転角度αを求めると、 νsc=124〔本/mm〕の場合、α=13.07
〔°〕 νsc=97〔本/mm〕の場合、α=8.15〔°〕 となる。また、平均回転角度α’は、α’=10.61
〔°〕となる。Here, assuming that the frequency spectrum ν sc of the image guide fiber is, for example, 124 [lines / mm] and 97 [lines / mm], φ CCD = 30 °. When the rotation angle α is obtained from the calculation formula, when ν sc = 124 [lines / mm], α = 13.007
[°] When ν sc = 97 [lines / mm], α = 8.15 [°]. The average rotation angle α ′ is α ′ = 1.61
[°].
【0064】(実施例3)CCD画素ピッチをPx =
3.8〔μm〕、Py =2.7〔μm〕とすると、νx
=1/2Px =131.6〔本/mm〕、νy =1/4
Py =92.6〔本/mm〕となり、斜め方向のサンプ
リングポイントの角度φCCD はφCCD =tan-1(νy
/νx )=tan-1(92.6/131.6)=35.
1〔°〕となる。また、斜め方向のサンプリングポイン
トの周波数νCCD はνCCD =√(νx 2 +νy 2 )=1
60.9〔本/mm〕となる。(Embodiment 3) When the CCD pixel pitch is Px=
3.8 [μm], Py= 2.7 [μm], νx
= 1 / 2Px= 131.6 [lines / mm], νy= 1/4
Py= 92.6 [lines / mm], and a diagonal sump
Ring point angle φCCDIs φCCD= Tan-1(Νy
/ Νx) = Tan-1(92.6 / 131.6) = 35.
1 [°]. Also, the sampling point in the oblique direction
Frequency νCCDIs νCCD= √ (νx Two+ Νy Two) = 1
60.9 lines / mm.
【0065】ここで、イメージガイドファイバーの周波
数スペクトルνscとして、例えば124〔本/mm〕と
97〔本/mm〕となる各ファイバースコープを考える
と、φCCD >30°であるから、前述の計算式より回
転角度αを求めると、 νsc=124〔本/mm〕の場合、α=12.03
〔°〕 νsc=97〔本/mm〕の場合、α=2.30〔°〕 となる。また、平均回転角度α’は、α’=7.17
〔°〕となる。Here, assuming that each fiber scope has a frequency spectrum ν sc of, for example, 124 [lines / mm] and 97 [lines / mm], φ CCD > 30 °. When the rotation angle α is obtained from the calculation formula, when ν sc = 124 [lines / mm], α = 12.33
[°] When ν sc = 97 [lines / mm], α = 2.30 [°]. The average rotation angle α ′ is α ′ = 7.17
[°].
【0066】例えば、実施例1において、イメージガイ
ドファイバーの周波数スペクトルν sc=300〔本/m
m〕とした場合、α=30−sin-1(62.5/2×
300)=24.02〔°〕となり、かなり回転角度が
大きくなる。しかし、元々サンプリングポイントの周波
数とイメージガイドファイバーの周波数スペクトルとが
かなり周波数的に離れている。For example, in the first embodiment, the image guide
Frequency spectrum of fiber sc= 300 [books / m
m], α = 30−sin-1(62.5 / 2 ×
300) = 24.02 [°], and the rotation angle is considerably large.
growing. However, originally the frequency of the sampling point
Number and the frequency spectrum of the image guide fiber
They are far apart in frequency.
【0067】この場合、イメージガイドファイバーの周
波数スペクトルは、斜め方向のサンプリングポイントの
周波数に対しては2.1倍、水平方向のサンプリングポ
イントの周波数に対しては2.4倍となっている。こう
した場合に、モアレ除去手段として回転だけを用いる
と、元のサンプリングポイントの整数倍の周波数におい
て折り返し歪みが発生し、影響を受けることになるが、
水晶フィルターによる光学的ローパスフィルター等を構
成しておけば、こうした高周波域における影響を低減で
き、低周波数のポイントからのモアレの影響は少なくな
るので、余り回転角度を取らなくてすむ。通常、イメー
ジガイドファイバーの周波数スペクトルがサンプリング
ポイントの周波数の0.5倍から1.5倍程度の周波数
帯域を含むような場合には、回転させることが有効であ
る。In this case, the frequency spectrum of the image guide fiber is 2.1 times the frequency of the sampling point in the oblique direction and 2.4 times the frequency of the sampling point in the horizontal direction. In such a case, if only the rotation is used as the moiré removing means, aliasing distortion occurs at a frequency that is an integral multiple of the original sampling point, which is affected.
If an optical low-pass filter or the like using a crystal filter is formed, the influence in such a high frequency range can be reduced, and the influence of moire from a low frequency point is reduced, so that it is not necessary to take a sufficient rotation angle. Usually, when the frequency spectrum of the image guide fiber includes a frequency band of about 0.5 to 1.5 times the frequency of the sampling point, it is effective to rotate the image guide fiber.
【0068】ただし、こうした場合でも、回転角度が2
0°前後と大きくなる場合があり、回転角度方向の違い
によって図13(a)や(b)のようにファイバースコ
ープの視野マスク3の指標が回り、モニターの上下方向
からずれてくる。角度が小さければ余り問題はないが、
角度が大きいと、通常の場合と比べてやや操作し難くな
る可能性がある。なお、例えばイメージガイドファイバ
ー径が約φ0.5mm以下の極細系の場合等、こうした
視野マスクが設けられない場合であっても同様である。However, even in such a case, the rotation angle is 2 degrees.
In some cases, the index of the field mask 3 of the fiberscope rotates as shown in FIGS. 13A and 13B depending on the difference in the rotation angle direction, and the index shifts from the vertical direction of the monitor. There is not much problem if the angle is small,
If the angle is large, the operation may be slightly more difficult than in a normal case. The same applies to the case where such a visual field mask is not provided, for example, in the case of an ultrafine system having an image guide fiber diameter of about φ0.5 mm or less.
【0069】そのため、回転角度17°程度までなら
ば、実用的には余り問題はないが、モニター画像の見た
目の印象が余り良くないので、できれば15°よりも小
さくすることが望まれる。しかし、必ずしもこうした角
度に設定できる訳ではないので、この点からも回転以外
のモアレ除去手段との併用が必要となってくる。For this reason, if the rotation angle is up to about 17 °, there is not much problem in practical use. However, the visual impression of the monitor image is not so good, and it is desired that the angle be smaller than 15 ° if possible. However, it is not always possible to set such an angle, and from this point, it is necessary to use a moiré removing means other than rotation.
【0070】そこで、次に、光学的ローパスフィルター
と今まで述べてきた回転との併用をした場合を示す。Next, a case where the optical low-pass filter is used in combination with the rotation described above will be described.
【0071】(実施例4)図14(a)に、この場合の
2次元周波数空間上の特性について示す。CCD画素ピ
ッチをPx =5.0〔μm〕、Py =5.0〔μm〕と
すると、νx =1/2Px =100.0〔本/mm〕、
νy =1/4Py =50.0〔本/mm〕となり、斜め
方向のサンプリングポイントの角度φCCD はφCCD =t
an-1(ν y /νx )=tan-1(50.0/100.
0)=26.6〔°〕となる。また、斜め方向のサンプ
リングポイントの周波数νCCD は、νCCD =√(νx 2
+ν y 2 )=111.8〔本/mm〕となる。(Embodiment 4) FIG. 14 (a) shows this case.
The characteristics in the two-dimensional frequency space will be described. CCD pixel
Switch Px= 5.0 [μm], Py= 5.0 [μm]
Then, νx= 1 / 2Px= 100.0 [books / mm],
νy= 1 / 4Py= 50.0 [lines / mm]
Angle of sampling point in direction φCCDIs φCCD= T
an-1(Ν y/ Νx) = Tan-1(50.0 / 100.
0) = 26.6 [°]. Also, the diagonal sump
Ring point frequency νCCDIs νCCD= √ (νx Two
+ Ν y Two) = 111.8 [lines / mm].
【0072】ここで、イメージガイドファイバーの周波
数スペクトルνscとして、例えば124〔本/mm〕と
97〔本/mm〕となる各ファイバースコープを考える
と、φCCD <30°であるから、前述の計算式より回
転角度αを求めると、 νsc=124〔本/mm〕の場合、α=18.37
〔°〕 νsc=97〔本/mm〕の場合、α=15.06〔°〕 となる。また、平均回転角度α’=16.72〔°〕と
なる。Here, assuming that each fiber scope has, for example, 124 lines / mm and 97 lines / mm as the frequency spectrum ν sc of the image guide fiber, φ CCD <30 °. When the rotation angle α is obtained from the calculation formula, when ν sc = 124 [lines / mm], α = 18.37
[°] When ν sc = 97 [lines / mm], α = 15.06 [°]. Further, the average rotation angle α ′ = 16.72 [°].
【0073】また、ここでは、図14(b)に示すよう
に1枚の水晶フィルター16からなる光学的ローパスフ
ィルターを撮像装置内に配置し、図14(a)の2次元
周波数空間上の特性から明らかなように、各サンプリン
グポイント近傍に1本のトラップ線が通るようにしてい
る。これにより、各サンプリングポイントにおけるレス
ポンスが低下するので、モアレの影響が少なくてすみ、
回転角度約13°と小さく構成できている。Here, as shown in FIG. 14B, an optical low-pass filter composed of a single crystal filter 16 is arranged in the image pickup apparatus, and the characteristic in the two-dimensional frequency space shown in FIG. As is clear from FIG. 1, one trap line passes near each sampling point. As a result, the response at each sampling point decreases, so that the influence of moire can be reduced,
The rotation angle is as small as about 13 °.
【0074】この水晶フィルター16は、CCDの水平
走査方向に対してその結晶軸方向が0°構成、この厚み
は0.85mmとして構成した。The crystal filter 16 has a crystal axis direction of 0 ° with respect to the horizontal scanning direction of the CCD, and a thickness of 0.85 mm.
【0075】なお、以下では、図中の水晶フィルターの
結晶軸方向を示す矢印が両端についているが、これは方
向としてどちらでもよいことを示す。In the following, arrows indicating the crystal axis direction of the crystal filter in the figure are provided at both ends, which indicates that either direction may be used.
【0076】(実施例5)これも、CCDのサンプリン
グポイントやイメージガイドファイバーの周波数スペク
トルについては実施例4と同じである。しかし、図15
(b)で示すように2枚の水晶フィルター161 、16
2 とλ/4板17から構成された光学的ローパスフィル
ターを撮像装置内に配置したものである。この場合、図
15(a)の2次元周波数空間上の特性から明らかなよ
うに、特に(1/2Px ,1/4P y ),(1/2
Px ,−1/4Py )の斜め方向のサンプリングポイン
ト近傍に2本のトラップ線が通っている。(Embodiment 5) This is also a CCD sampler.
Point and image guide fiber frequency spec
The torque is the same as in the fourth embodiment. However, FIG.
(B) As shown in FIG.1, 16
TwoOptical low-pass fill composed of λ / 4 plate 17 and λ / 4 plate 17
In which an imager is arranged in an imaging device. In this case, the figure
It is clear from the characteristics in the two-dimensional frequency space of FIG.
In particular, (1 / 2Px, 1 / 4P y), (1/2)
Px,-1 / 4Py) Oblique sampling points
Two trap lines pass near the gate.
【0077】このように斜め方向のサンプリングポイン
ト近傍のレスポンスが低減すると、このポイントに対す
るモアレの影響が少なくなるため、回転角度を大きく
し、空間周波数差を大きくしなくてもすむ。したがっ
て、回転角度が上記算出値よりも小さく、イメージガイ
ドファイバーの周波数スペクトルが斜めのサンプリング
ポイントに近い場合であっても、モアレの影響は実用上
問題ないレベルにできる。このため、回転角度約10°
と余り回転していない。When the response in the vicinity of the sampling point in the oblique direction is reduced as described above, the influence of moire on the point is reduced, so that it is not necessary to increase the rotation angle and the spatial frequency difference. Therefore, even when the rotation angle is smaller than the above calculated value and the frequency spectrum of the image guide fiber is close to the oblique sampling point, the effect of moiré can be at a level that does not cause a practical problem. For this reason, the rotation angle is about 10 °
And not too much rotation.
【0078】この水晶フィルター161 、162 は、C
CD水平走査方向に対してその結晶軸方向が各々0°、
90°構成とし、その間にλ/4板17を挟んでいる。The crystal filters 16 1 and 16 2 are C
The crystal axis directions are each 0 ° with respect to the CD horizontal scanning direction,
The λ / 4 plate 17 is interposed between the 90 ° configuration.
【0079】また、水晶フィルター161 、162 の厚
みは、順次約0.85mm、1.7mmとして構成し
た。なお、配置の順番は逆でもよい。The thicknesses of the quartz filters 16 1 and 16 2 were sequentially set to about 0.85 mm and 1.7 mm. The order of arrangement may be reversed.
【0080】(実施例6)これも、実施例5と同様であ
るが、図16(b)で示すように、結晶軸方向が相互に
45°をなす2枚の水晶フィルター161 、162 から
なる光学的ローパスフィルターを撮像装置内に配置した
ものである。この場合でも、図16(a)の2次元周波
数空間上の特性から明らかなように、斜め方向のサンプ
リングポイント近傍に2本のトラップ線が通っているた
め、斜め方向のサンプリングポイント近傍のレスポンス
を低減し、回転角度約10°と小さくしている。(Embodiment 6) This is also the same as Embodiment 5, but as shown in FIG. 16B, two crystal filters 16 1 and 16 2 whose crystal axis directions are at 45 ° to each other. An optical low-pass filter consisting of: is disposed in an imaging device. In this case as well, as is clear from the characteristics in the two-dimensional frequency space of FIG. 16A, since two trap lines pass near the sampling point in the oblique direction, the response near the sampling point in the oblique direction is reduced. The rotation angle is reduced to about 10 °.
【0081】この水晶フィルター161 、162 は、C
CDの水平走査方向に対してその結晶軸方向が各々±2
2.5°の45°構成となっている。The quartz filters 16 1 and 16 2 are C
Each crystal axis direction is ± 2 with respect to the horizontal scanning direction of CD.
It has a 45 ° configuration of 2.5 °.
【0082】また、水晶フィルター161 、162 の厚
みは、各々0.92mmとして構成した。なお、配置の
順番は逆でもよい。The thickness of each of the quartz filters 16 1 and 16 2 was 0.92 mm. The order of arrangement may be reversed.
【0083】(実施例7)これも、実施例6同様である
が、図17(b)で示すように、その結晶軸方向が順次
相互に45°をなすような水晶フィルター161 、16
2 、163 の3枚からなる光学的ローパスフィルターを
撮像装置内に配置したものである。この場合も、図17
(a)の2次元周波数空間上の特性から明らかなよう
に、斜め方向のサンプリングポイント近傍に2本のトラ
ップ線が通っているため、斜め方向のサンプリングポイ
ント近傍のレスポンスを低減し、回転角度約10°と小
さくしている。(Embodiment 7) This is also the same as Embodiment 6, but as shown in FIG. 17 (b), the crystal filters 16 1 and 16 1 whose crystal axis directions are successively at 45 ° to each other.
2, 16 3 of the optical low-pass filter consisting of three in which was placed in an imaging device. Also in this case, FIG.
As is clear from the characteristics in the two-dimensional frequency space of (a), since two trap lines pass near the sampling point in the oblique direction, the response near the sampling point in the oblique direction is reduced, and the rotation angle is reduced. It is as small as 10 °.
【0084】この水晶フィルター161 、162 、16
3 は、CCDの水平走査方向に対してその結晶軸方向が
各々75°、60°、15°の順次45°構成となって
いる。The crystal filters 16 1 , 16 2 , 16
No. 3 has a 45 ° configuration in which the crystal axis directions are respectively 75 °, 60 °, and 15 ° with respect to the horizontal scanning direction of the CCD.
【0085】また、水晶フィルター161 、162 、1
63 の厚みは、順次1.1mm、1mm、1mmとして
構成した。なお、配置の順番は逆でもよい。The crystal filters 16 1 , 16 2 , 1
6 3 thickness was constructed sequentially 1.1 mm, 1 mm, as 1 mm. The order of arrangement may be reversed.
【0086】このように、(1/2Px ,1/4
Py ),(1/2Px ,−1/4Py )の斜め方向のサ
ンプリングポイントにおけるレスポンスを低減すると、
このポイントに対するモアレの影響が少なくなるため、
回転角度を大きくし、空間周波数差を大きくしなくても
すむ。したがって、回転角度が上記算出値よりもさらに
小さくでき、イメージガイドファイバーの周波数スペク
トルが斜めのサンプリングポイントに近い場合であって
も、モアレの影響が実用上問題ないレベルにできる。Thus, ((P x ,)
P y ) and (レ ス ポ ン ス P x ,-/ P y ) reduce the response at oblique sampling points.
Because the effect of moiré on this point is reduced,
It is not necessary to increase the rotation angle and the spatial frequency difference. Therefore, the rotation angle can be made smaller than the above calculated value, and even when the frequency spectrum of the image guide fiber is close to the oblique sampling point, the effect of moiré can be made to a level that does not cause a practical problem.
【0087】そのためには、少なくとも2本の水晶フィ
ルターによるトラップ線がこれらのサンプリングポイン
ト近傍を通るように構成するとよい。このとき、撮像素
子による斜め方向のサンプリング周波数をνCCD とした
とき、この周波数を中心に0.3νCCD の範囲内にトラ
ップ線が通るように構成することが望ましい。しかし、
複数のトラップ線によって構成される場合は相乗効果に
よって周波数レスポンスが低下するので、0.4νCCD
の範囲内にトラップ線があれば実用的に適用可能であ
る。For this purpose, it is preferable that a trap line formed by at least two quartz filters passes near these sampling points. In this case, when the oblique direction of the sampling frequency by the image sensor and [nu CCD, it is desirable to configure a trap lines within around this frequency of 0.3Nyu CCD passes. But,
Because if configured by the plurality of trap lines frequency response is reduced by the synergistic effect, 0.4ν CCD
If there is a trap line within the range, it is practically applicable.
【0088】しかし、余りトラップ線が多くなると、解
像力が低下したぼけた画像となるので、回転角度との関
係もあり、余り水晶フィルターの構成枚数を多くせずに
なるべく解像力が落ちないようにすることが必要であ
る。特に、画素ピッチの小さな高解像の固体撮像素子を
用いる場合には、光学的ローパスフィルターだけでモア
レ除去すると、画像がぼけて劣化し、高解像を生かせな
いが、回転による効果では解像力が低下しないため、こ
れと併用すると、画像を劣化させずに非常に大きな効果
を得ることができる。However, if the number of surplus trap lines increases, a blurred image having reduced resolving power is obtained. Therefore, there is a relationship with the rotation angle, and the resolving power is not reduced as much as possible without increasing the number of constituent crystal filters. It is necessary. In particular, when using a high-resolution solid-state imaging device with a small pixel pitch, if moiré is removed using only an optical low-pass filter, the image will be blurred and deteriorated, and high resolution cannot be used. Since it does not decrease, when used in combination, a very large effect can be obtained without deteriorating the image.
【0089】以上では、水晶フィルターによる光学的ロ
ーパスフィルターとCCDの回転によるモアレ除去につ
いて説明したが、これ以外にも、結像レンズやCCDを
動かすことで行うデフォーカス等と併用してもよい。な
お、デフォーカス量が調整できようにしておけば、モア
レレベルの微調整ができるので、大変都合がよい。Although the optical low-pass filter using the quartz filter and the moiré removal by the rotation of the CCD have been described above, it may be used together with the defocusing performed by moving the imaging lens or the CCD. If the defocus amount can be adjusted, the moire level can be finely adjusted, which is very convenient.
【0090】像としては、イメージガイドファイバーだ
けに限らず、ブラウン管や液晶表示装置等の規則的な離
散構造からなるモニター等の表示画面をCCD等の固体
撮像素子で撮影する場合等も有用である。こうした場合
は、イメージガイドファイバーの周波数スペクトルに相
当する周波数帯域が余り幅を持たないので、より最適な
回転角度で構成することが可能である。なお、これに限
らず離散的な像を固体撮像素子で撮像する場合には、本
発明がモアレ除去として有効に作用することは言うまで
もない。The image is not limited to the image guide fiber, but is also useful when a display screen such as a monitor having a regular discrete structure such as a cathode ray tube or a liquid crystal display device is photographed by a solid-state image sensor such as a CCD. . In such a case, the frequency band corresponding to the frequency spectrum of the image guide fiber does not have much width, so that a more optimal rotation angle can be configured. The present invention is not limited to this, and it is needless to say that, when a discrete image is captured by the solid-state imaging device, the present invention effectively works as moiré removal.
【0091】また、イメージガイドファイバーによる観
察部とテレビカメラが別体である必要はなく、イメージ
ガイドファイバーによる観察部とテレビカメラが一体で
構成されたような一体型の撮像装置であっても構わな
い。ファイバースコープとしても、イメージガイドファ
イバーを用いているものであれば、どういう形態のもの
でもよく、もちろん軟性鏡であっても硬性鏡であっても
構わない。The observation unit using the image guide fiber and the television camera do not need to be separate from each other, and may be an integrated imaging device in which the observation unit using the image guide fiber and the television camera are integrally formed. Absent. The fiberscope may be of any form as long as it uses an image guide fiber, and may be a flexible endoscope or a rigid endoscope.
【0092】CCDのモザイクフィルターの構成も、本
発明のように補色タイプだけではなく、R(レッド),
G(グリーン),B(ブルー)の3色からなる原色タイ
プであっても構わない。また、CCDだけでなく他の固
体撮像素子であってもよい。ただし、固体撮像素子の構
成や信号処理の仕方等が異なると、モアレが発生するサ
ンプリングポイントが変わってくるが、本発明の考え方
に基づけば、同様に適用できることは言うまでもない。The configuration of the mosaic filter of the CCD is not limited to the complementary color type as in the present invention.
A primary color type composed of three colors of G (green) and B (blue) may be used. Further, other solid-state imaging devices other than the CCD may be used. However, if the configuration of the solid-state imaging device, the way of signal processing, and the like are different, the sampling point at which moire occurs varies, but it goes without saying that the same can be applied based on the concept of the present invention.
【0093】以上の本発明の撮像装置は、例えば次のよ
うに構成することができる: 〔1〕 空間的に複数の離散点によって構成された画像
を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像素子によって
得られた映像を外部表示装置に表示させるようにした撮
像装置において、前記画像の規則的な配列と前記固体撮
像素子の基本配列との相対位置を所定量ずらしたことを
特徴とする撮像装置。The above-described imaging apparatus of the present invention can be configured, for example, as follows: [1] An image composed of a plurality of spatially discrete points is formed on a solid-state imaging device, and In an imaging device configured to display an image obtained by an imaging device on an external display device, a relative position between a regular array of the images and a basic array of the solid-state imaging device is shifted by a predetermined amount. Imaging device.
【0094】〔2〕 空間的に複数の離散点によって構
成された画像を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像
素子によって得られた映像を外部表示装置に表示させる
ようにした撮像装置において、2次元周波数空間上にお
ける前記固体撮像素子上に生じる前記離散画像の周波数
スペクトルが前記固体撮像素子によって生じるサンプリ
ングポイントから離散するように、前記画像の規則的な
配列と前記固体撮像素子の基本配列との相対位置を回転
角度αずらしたことを特徴とする撮像装置。[2] In an image pickup apparatus in which an image formed spatially by a plurality of discrete points is formed on a solid-state image pickup device, and an image obtained by the solid-state image pickup device is displayed on an external display device. A regular arrangement of the images and a basic arrangement of the solid-state imaging device such that a frequency spectrum of the discrete image generated on the solid-state imaging device in a two-dimensional frequency space is discrete from a sampling point generated by the solid-state imaging device An imaging apparatus characterized in that the relative position of the imaging device is shifted by a rotation angle α.
【0095】〔3〕 2次元周波数空間上における前記
固体撮像素子の水平走査方向に対する斜め方向のサンプ
リングポイントのなす角度φCCD が、φCCD >30°の
とき、νsc(2νx −√3νy )sinα−νscνy c
osα+νy 2 =0を満足する回転角度αとすることを
特徴とする前記〔2〕記載の撮像装置。ここで、ν x は
前記固体撮像素子の斜め方向のサンプリングポイントに
対する水平方向の周波数成分、νy は垂直方向の周波数
成分、νscは離散画像の周波数スペクトルである。[3] The above in a two-dimensional frequency space
Sampling in the oblique direction to the horizontal scanning direction of the solid-state image sensor
Angle φ between ring pointsCCDIs φCCD> 30 °
When νsc(2νx−√3νy) Sinα-νscνyc
osα + νy Two= 0 that the rotation angle α satisfies
The imaging device according to the above [2], which is characterized in that: Where ν xIs
At the sampling point in the oblique direction of the solid-state imaging device
Horizontal frequency component, νyIs the vertical frequency
Component, νscIs the frequency spectrum of the discrete image.
【0096】〔4〕 2次元周波数空間上における前記
固体撮像素子の水平走査方向に対する斜め方向のサンプ
リングポイントのなす角度φCCD が、φCCD ≦30°の
とき、α=30−sin-1(νy /2νsc)を満足する
回転角度αとすることを特徴とする上記〔2〕記載の撮
像装置。ここで、νx は前記固体撮像素子の斜め方向の
サンプリングポイントに対する水平方向の周波数成分、
νy は垂直方向の周波数成分、νscは離散画像の周波数
スペクトルである。[0096] [4] the solid angle phi CCD in an oblique direction of the sampling points with respect to the horizontal scanning direction of the imaging device on a two-dimensional frequency space, when φ CCD ≦ 30 °, α = 30-sin -1 (ν y / 2ν sc ), wherein the rotation angle α satisfies the condition [2]. Here, ν x is a frequency component in a horizontal direction with respect to a sampling point in an oblique direction of the solid-state imaging device,
ν y is the frequency component in the vertical direction, and ν sc is the frequency spectrum of the discrete image.
【0097】〔5〕 空間的に複数の離散点によって構
成された画像を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像
素子によって得られた映像を外部表示装置に表示させる
ようにした撮像装置において、前記撮像装置内に設けら
れた光学的ローパスフィルターによって前記固体撮像素
子のサンプリングポイント近傍の周波数レスポンスを低
下させ、かつ、前記画像の規則的な配列と前記固体撮像
素子の基本配列との相対位置を回転角度αずらすことを
特徴とする撮像装置。[5] In an image pickup apparatus in which an image formed spatially by a plurality of discrete points is formed on a solid-state image pickup device, and an image obtained by the solid-state image pickup device is displayed on an external display device. Reducing the frequency response near the sampling point of the solid-state imaging device by an optical low-pass filter provided in the imaging device, and the relative position between the regular arrangement of the images and the basic arrangement of the solid-state imaging device An imaging device characterized in that is shifted by a rotation angle α.
【0098】〔6〕 前記回転角度αを15°よりも小
さく構成されていることを特徴とする上記〔5〕記載の
撮像装置。[6] The imaging apparatus according to the above [5], wherein the rotation angle α is smaller than 15 °.
【0099】〔7〕 前記光学的ローパスフィルターと
して複屈折板を使用し、前記固体撮像素子による斜め方
向のサンプリングポイント近傍に少なくとも2本のトラ
ップ線が通るように構成したことを特徴とする上記
〔5〕又は〔6〕記載の撮像装置。[7] A birefringent plate is used as the optical low-pass filter, and at least two trap lines pass near the oblique sampling point of the solid-state imaging device. 5] or the imaging device according to [6].
【0100】〔8〕 前記固体撮像素子による斜め方向
のサンプリング周波数をνCCD としたとき、この周波数
を中心に0.4νCCD の範囲内にトラップ線が通るよう
に構成したことを特徴とする上記〔7〕記載の撮像装
置。[0100] [8] wherein when the diagonal sampling frequency is [nu CCD by the solid-state imaging device, above, characterized in that configured to pass trap lines within the center 0.4Nyu CCD this frequency [7] The imaging device according to the above.
【0101】[0101]
〔9〕 前記離散画像の周波数スペクトル
が、前記複数のサンプリングポイントに対する該周波数
0.5倍から1.5倍の範囲に存在する場合を含むこと
を特徴とする上記〔2〕から〔7〕の何れか1項記載の
撮像装置。[9] The method according to any of [2] to [7], wherein the frequency spectrum of the discrete image is included in the range of 0.5 to 1.5 times the frequency with respect to the plurality of sampling points. The imaging device according to claim 1.
【0102】〔10〕 前記離散画像がイメージガイド
ファイバーによる六方最密構造からなることを特徴とす
る上記〔2〕から[10] The method according to [2], wherein the discrete image has a hexagonal close-packed structure using image guide fibers.
〔9〕の何れか1項記載の撮像装置。The imaging device according to any one of [9].
【0103】〔11〕 イメージガイドファイバーの繊
維間隔Pf 、イメージガイドファイバー端面から固体撮
像素子間に介される光学系全体の結像倍率βとすると、
前記周波数スペクトルνscがνsc=1/(Pf ×β×s
in60°)で表される一次の周波数スペクトルである
ことを特徴とする上記〔10〕記載の撮像装置。[11] Assuming that the fiber spacing P f of the image guide fiber and the imaging magnification β of the entire optical system interposed between the end surface of the image guide fiber and the solid-state image sensor,
The frequency spectrum ν sc becomes ν sc = 1 / (P f × β × s
(10 °), which is a primary frequency spectrum represented by (in 60 °).
【0104】〔12〕 前記回転角度αは前記固体撮像
素子の水平走査方向に対するイメージガイドファイバー
の積み方向とのなす角度であることを特徴とする上記
〔2〕から〔11〕の何れか1項記載の撮像装置。[12] The rotation angle α is an angle between the horizontal scanning direction of the solid-state imaging device and the stacking direction of the image guide fibers with respect to the horizontal scanning direction. An imaging device according to any one of the preceding claims.
【0105】〔13〕 前記固体撮像素子が補色カラー
フィルターが受光部全面部に各々配置されたモザイクタ
イプのCCDであり、前記固体撮像素子の水平画素ピッ
チをPx 、垂直画素ピッチをPy としたとき、前記固体
撮像素子による斜め方向のサンプリングポイントは、2
次元周波数空間上で(1/2Px ,1/4Py ),(−
1/2Px ,−1/4Py ),(1/2Px ,−1/4
Py ),(−1/2Px ,1/4Py )で表されること
を特徴とする上記〔2〕から〔12〕の何れか1項記載
の撮像装置。[13] The solid-state imaging device is a mosaic type CCD in which complementary color filters are respectively arranged on the entire surface of the light receiving section, and the horizontal pixel pitch of the solid-state imaging device is P x and the vertical pixel pitch is P y . Then, the sampling point in the oblique direction by the solid-state imaging device is 2
On dimensional frequency space (1 / 2P x, 1 / 4P y), (-
1 / 2P x, -1 / 4P y), (1 / 2P x, -1 / 4
The imaging device according to any one of the above [2] to [12], wherein the imaging device is represented by (P y ) and (− / P x , 4P y ).
【0106】[0106]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によって様々なファイバースコープやテレビカメラやC
CDの使用、すなわち、イメージガイドファイバーの周
波数スペクトルやCCDのサンプリングポイント等も考
慮した上で、モアレの影響が少なくなる相対位置関係、
すなわち回転角度を与えることができるため、モアレの
影響が少なく、解像力の高い性能良好な画像を得ること
ができる。As is apparent from the above description, various fiberscopes, television cameras, and C
The use of a CD, that is, a relative positional relationship in which the influence of moire is reduced in consideration of the frequency spectrum of the image guide fiber, the sampling point of the CCD, and the like,
That is, since the rotation angle can be given, the effect of moire is small, and an image with high resolution and good performance can be obtained.
【0107】また、本発明では、CCD等の固体撮像素
子を回転させるため、様々な従来のファイバースコープ
との組み合わせにおいても、性能良好な画像を得ること
ができる。Further, in the present invention, since the solid-state image pickup device such as a CCD is rotated, an image having good performance can be obtained even in combination with various conventional fiberscopes.
【図1】内視鏡撮像装置の構成例を説明するための図で
ある。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an endoscope imaging apparatus.
【図2】ファイバースコープ内に接眼レンズが配置され
ない場合の内視鏡撮像装置の構成例を説明するための図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an endoscope imaging apparatus when an eyepiece is not arranged in a fiberscope.
【図3】六方最密構造を有するイメージガイドファイバ
ーの端面と2次元配列の固体撮像素子の配列を説明する
ための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an end face of an image guide fiber having a hexagonal close-packed structure and an arrangement of solid-state imaging devices in a two-dimensional arrangement.
【図4】六方最密構造の場合のイメージガイドファイバ
ーの一次周波数スペクトルの方向を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the direction of the primary frequency spectrum of an image guide fiber in the case of a hexagonal close-packed structure.
【図5】CCDのカラーフィルターの配列を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of color filters of a CCD.
【図6】CCDのサンプリングポイントを示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing sampling points of a CCD.
【図7】CCDのサンプリングポイントとイメージガイ
ドファイバーの周波数スペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a sampling point of a CCD and a frequency spectrum of an image guide fiber.
【図8】CCDのサンプリングポイントとイメージガイ
ドファイバーの周波数スペクトルの位置関係をずらすこ
とを説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining shifting a positional relationship between a sampling point of a CCD and a frequency spectrum of an image guide fiber.
【図9】CCDの斜め方向のサンプリングポイントがφ
CCD <30°の場合を説明するための図である。FIG. 9: φ is a sampling point in the oblique direction of the CCD
It is a figure for explaining the case of CCD <30 degrees.
【図10】CCDの斜め方向のサンプリングポイントが
φCCD =30°の場合を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a case where the sampling point in the oblique direction of the CCD is φ CCD = 30 °.
【図11】CCDの斜め方向のサンプリングポイントが
φCCD >30°の場合を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a case where the sampling point in the oblique direction of the CCD is φ CCD > 30 °.
【図12】本発明の撮像装置におけるCCDの画素配列
とイメージガイドファイバーの規則的な積み方向との相
対位置関係を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a relative positional relationship between a pixel array of CCDs and a regular stacking direction of image guide fibers in the imaging apparatus of the present invention.
【図13】CCDを回転させた場合のモニター上のファ
イバースコープの視野マスクの見え方を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing how a field mask of a fiberscope on a monitor looks when a CCD is rotated.
【図14】本発明の実施例4における2次元周波数空間
上の特性と光学的ローパスフィルターの構成を説明する
ための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining characteristics in a two-dimensional frequency space and a configuration of an optical low-pass filter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の実施例5における2次元周波数空間
上の特性と光学的ローパスフィルターの構成を説明する
ための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining characteristics in a two-dimensional frequency space and a configuration of an optical low-pass filter according to a fifth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の実施例6における2次元周波数空間
上の特性と光学的ローパスフィルターの構成を説明する
ための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining characteristics in a two-dimensional frequency space and a configuration of an optical low-pass filter according to a sixth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の実施例7における2次元周波数空間
上の特性と光学的ローパスフィルターの構成を説明する
ための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining characteristics in a two-dimensional frequency space and a configuration of an optical low-pass filter according to a seventh embodiment of the present invention.
M…物体 1…ファイバースコープ 2…イメージガイドファイバー 3…視野マスク 5…対物レンズ 6…接眼レンズ 7…接眼部 10…結像レンズ 11…ローパスフィルター 12…固体撮像素子 13…カメラコントロールユニット 14…外部表示装置 15…テレビカメラ 16、161 、162 、163 …水晶フィルター 17…λ/4板M ... Object 1 ... Fiberscope 2 ... Image guide fiber 3 ... Field mask 5 ... Objective lens 6 ... Eyepiece 7 ... Eyepiece 10 ... Imaging lens 11 ... Low pass filter 12 ... Solid state imaging device 13 ... Camera control unit 14 ... External display device 15 TV camera 16, 16 1 , 16 2 , 16 3 Quartz filter 17 λ / 4 plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C061 AA00 BB02 CC07 DD03 FF02 FF46 JJ06 LL03 NN01 PP01 PP08 TT08 5C024 AA01 AA18 CA02 DA01 EA04 EA09 FA01 GA11 HA27 5C065 AA04 BB13 CC03 DD03 DD20 EE05 EE07 EE12 EE14 EE19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4C061 AA00 BB02 CC07 DD03 FF02 FF46 JJ06 LL03 NN01 PP01 PP08 TT08 5C024 AA01 AA18 CA02 DA01 EA04 EA09 FA01 GA11 HA27 5C065 AA04 BB13 CC03 DD03 DD20 EE05 EE07
Claims (3)
た画像を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像素子に
よって得られた映像を外部表示装置に表示させるように
した撮像装置において、前記画像の規則的な配列と前記
固体撮像素子の基本配列との相対位置を所定量ずらした
ことを特徴とする撮像装置。1. An imaging apparatus configured to form an image spatially formed by a plurality of discrete points on a solid-state imaging device and to display an image obtained by the solid-state imaging device on an external display device. An image pickup apparatus, wherein a relative position between a regular arrangement of the images and a basic arrangement of the solid-state imaging device is shifted by a predetermined amount.
た画像を固体撮像素子上に結像させ、該固体撮像素子に
よって得られた映像を外部表示装置に表示させるように
した撮像装置において、2次元周波数空間上における前
記固体撮像素子上に生じる前記離散画像の周波数スペク
トルが前記固体撮像素子によって生じるサンプリングポ
イントから離散するように、前記画像の規則的な配列と
前記固体撮像素子の基本配列との相対位置を回転角度α
ずらしたことを特徴とする撮像装置。2. An image pickup apparatus wherein an image formed spatially by a plurality of discrete points is formed on a solid-state image pickup device, and an image obtained by the solid-state image pickup device is displayed on an external display device. The regular arrangement of the images and the basic arrangement of the solid-state imaging device so that the frequency spectrum of the discrete image generated on the solid-state imaging device on the two-dimensional frequency space is discrete from sampling points generated by the solid-state imaging device. The relative position of the rotation angle α
An imaging device characterized by being shifted.
像素子の水平走査方向に対する斜め方向のサンプリング
ポイントのなす角度φCCD が、φCCD >30°のとき、
νsc(2νx −√3νy )sinα−νscνy cosα
+νy 2 =0を満足する回転角度αとすることを特徴と
する請求項2記載の撮像装置。ここで、νx は前記固体
撮像素子の斜め方向のサンプリングポイントに対する水
平方向の周波数成分、νy は垂直方向の周波数成分、ν
scは離散画像の周波数スペクトルである。3. An angle φ CCD formed by a sampling point in a diagonal direction with respect to a horizontal scanning direction of the solid-state imaging device on a two-dimensional frequency space is φ CCD > 30 °.
ν sc (2ν x −√3ν y ) sinα−ν sc ν y cosα
3. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the rotation angle α satisfies + ν y 2 = 0. Here, ν x is a frequency component in a horizontal direction with respect to a sampling point in an oblique direction of the solid-state imaging device, ν y is a frequency component in a vertical direction, ν
sc is the frequency spectrum of the discrete image.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11134242A JP2000316805A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11134242A JP2000316805A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Image pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000316805A true JP2000316805A (en) | 2000-11-21 |
Family
ID=15123737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11134242A Withdrawn JP2000316805A (en) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Image pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000316805A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012023423A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Ricoh Co Ltd | Imaging device, and method and device for adjusting color shift in display monitor device |
US9293492B2 (en) | 2014-06-20 | 2016-03-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP11134242A patent/JP2000316805A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012023423A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Ricoh Co Ltd | Imaging device, and method and device for adjusting color shift in display monitor device |
US9293492B2 (en) | 2014-06-20 | 2016-03-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus |
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