JP2003179785A

JP2003179785A - 画像撮影装置

Info

Publication number: JP2003179785A
Application number: JP2001376824A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Sekiya; 尊臣関谷
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】同一の被写体について各リレーレンズを介し
て撮影されて観察者に提示される画像の明るさを揃える
ことできる画像撮影装置を、提供する。【解決手段】内視鏡装置は、硬性内視鏡１０内部の対物
光学系による像を広角撮影用ＣＣＤ２５の撮像面上に再
結像させる広角用リレーレンズ２３、及び、対物光学系
による像の一部を拡大撮影用ＣＣＤ２８の撮像面上に再
結像させる拡大用リレーレンズ２６を、有する。広角撮
影用ＣＣＤ２５から出力された画像信号は増幅回路３１
によって増幅された後に広角観察用モニタ４０上に画像
を表示し、拡大撮影用ＣＣＤ２８から出力された画像信
号は増幅回路３５により増幅された後に拡大観察用モニ
タ４１上に画像を表示する。各増幅回路３１、３５に
は、両モニタ４０，４１上に表示される画像が互いに同
じ明るさとなるように調整された増幅率が、夫々、設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共通の対物光学系
により形成された像を互いに倍率が異なる２系統のリレ
ー光学系によって夫々リレーし、各リレー光学系によっ
てリレーされた像を別々の画像記録媒体に撮影する画像
撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、医療に用いられる一部の内視鏡
装置や監視カメラには、一つの対物光学系によって形成
された物体の一次像（実像又は虚像）を、比較的倍率が
低く且つ視野が広いリレーレンズ（以下、「広角用リレ
ーレンズ」という）によってリレーして、第１の画像記
録媒体（一般的には、撮像素子）にて撮影する一方、前
記一次像における前記第１の画像記録媒体によって撮影
された範囲の更に一部を比較的倍率が高い（即ち、視野
が狭い）リレーレンズ（以下、「拡大用リレーレンズ」
という）によってリレーして、第２の画像記録媒体（一
般的には、撮像素子）にて撮影する画像記録装置が、組
み込まれている。

【０００３】このような画像記録装置を利用すると、観
察者は、第２の画像記録媒体によって撮影された画像に
より、主要被写体自体を詳細に観察することができると
ともに、第１の画像記録媒体によって撮影された画像に
より、前記主要被写体の周囲に対する相対関係を認識す
ることができる。更に、拡大用リレーレンズによって第
２の画像記録媒体にリレーされる範囲を任意にシフトす
る機構が組み込まれていれば、観察者は、第１の画像記
録媒体によって撮影された画像内において拡大して観察
すべき主要被写体を探して、その主要被写体を第２の画
像記録媒体に撮影させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た画像記録装置の構造は、対物光学系による一次像中に
おける広角用リレーレンズを介して第１の画像記録媒体
にリレーされる範囲のうち、更に一部を、拡大用リレー
レンズによって拡大して第２の画像記録媒体によって切
り出すものである。夫々の画像記録媒体が受光する光量
は、他の条件を互いに同一とすれば、その画像記録媒体
に像をリレーするリレーレンズの倍率に依存する。従っ
て、拡大用リレーレンズによってリレーされた像を撮影
する第２の画像記録媒体の受光量は、広角用リレーレン
ズによってリレーされた像を撮影する第１の画像記録媒
体の受光量よりも少なくなる。具体的には、各リレーレ
ンズによってリレーされて各画像記録媒体によって撮影
される像の光量は、他の条件が同じであれば、各リレー
レンズの倍率の二乗に反比例する。従って、拡大用リレ
ーレンズの倍率が広角用リレーレンズの倍率の倍であれ
ば、第２の画像記録媒体によって受光される光量は、第
１の画像記録媒体によって受光される光量の１／４とな
る。その結果、第２の画像記録媒体によって撮影される
像は、第１の画像記録媒体によって撮影される像よりも
暗くなってしまう。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その課題は、一次像を夫々リレーする
複数のリレーレンズの倍率が互いに異なる場合であって
も、各リレーレンズによって夫々リレーされて夫々に対
応した画像記録媒体に撮影されて観察者に提示される画
像の明るさを、揃えることできる画像撮影装置の、提供
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに構成された本発明による画像撮影装置は、被写体の
一次像を形成する対物光学系と、この対物光学系からの
物体光の光路を分割する分割素子と、この分割素子によ
って分割された一方の光路上において、前記一次像の略
全域をリレーする第１リレー光学系と、この第１リレー
光学系によってリレーされた像中の少なくとも一部の領
域を撮影する第１画像記録媒体と、前記分割素子によっ
て分割された他方の光路上において、前記一次像の少な
くとも一部をリレーする第２リレー光学系と、前記第１
画像記録媒体の感度よりも高い感度を有し、前記第２リ
レー光学系によってリレーされた像における前記第１画
像記録媒体に撮影された領域に相当する範囲よりも狭い
領域を撮影する第２画像記録媒体とを、備えたことを特
徴とする。

【０００７】このように構成されると、第１リレー光学
系よりも倍率が高い第２リレー光学系によってリレーさ
れた像を撮影する為にその受光量が第１画像記録媒体よ
りも少ない第２画像記録媒体でも、その感度が第１画像
記録媒体よりも高いために、第１画像記録媒体に撮影さ
れた画像に近い明るさで画像を撮影することができる。

【０００８】本発明において、画像記録媒体とは、銀塩
フィルム及び電子撮像デバイスを含む。電子撮像デバイ
スとしては、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の撮像素子及び撮像管
を含む。さらに、画像記録媒体は、これら電子撮像デバ
イス自体の他、これら電子撮像デバイスとこれら撮像デ
バイスから出力された画像信号を増幅する増幅回路との
組み合わせをも指す。従って、「画像記録媒体の感度」
とは、上述したような電子撮像デバイス自体の感度を指
すばかりでなく、電子撮像デバイスに接続された増幅回
路の増幅率を加味した総合的な感度をも指す。

【０００９】本発明において、第１画像記録媒体及び第
２画像記録媒体の何れか一方又は双方の感度が可変であ
っても良い。上述したように何れかの画像記録媒体に増
幅回路が含まれる場合には、その増幅率を調整すること
によって、容易に感度を変化させることができる。例え
ば、第２リレー光学系がズームレンズであるならば、そ
の倍率の変化に応じて、何れかの画像記録媒体の感度
（増幅回路の増幅率）を調整しても良いし、各画像記録
媒体（増幅回路）から出力される画像信号の差分に応じ
て、何れかの画像記録媒体の感度（増幅回路の増幅率）
を調整しても良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１１】

【実施形態１】本発明の第１の実施形態は、本発明によ
る画像撮影装置２０を内視鏡装置１に組み込んだもので
ある。図１に示されるように、第１実施形態による内視
鏡装置１は、患者の腹壁に嵌め込まれたトラカール等を
介して体腔内に挿入される硬性内視鏡１０と，この硬性
内視鏡１０が取り付けられる画像撮影装置２０と，この
画像撮影装置２０に接続されたコントロールユニット３
０と、このコントロールユニット３０に接続された広角
観察用モニタ４０及び拡大観察用モニタ４１とから、構
成されている。

【００１２】硬性内視鏡１０は、二重管構造の挿入部
（患者の体腔内に挿入される部分）１０ａ及び当該挿入
部１０ａの基端に設けられた操作部１０ｂから、構成さ
れている。挿入部１０ａにおける内側の筒の内部には、
体腔内の像を形成してリレーするための対物光学系が、
収容されている。この対物光学系は、対物レンズ群１１
と複数のリレーレンズ１２とから構成されている。対物
レンズ群１１は、広い範囲（例えば、１２０°以上の画
角）の視野の像を形成可能なレトロフォーカス型の対物
レンズとして、構成されている。この対物レンズ群１１
により形成される体腔内部の像は、各リレーレンズ１２
により順次リレーされ、最終的に、この硬性内視鏡１０
の操作部１０ｂの後方（即ち、画像撮影装置２０の内
部）の像面１２ｉに結像する。また、挿入部１０ａにお
ける内外の管同士の間に形成された環状の空間には、そ
の全長に亘って、撮影対象としての体腔内に照明光を伝
えるためのライトガイド（ファイババンドル）１３が充
填されている。このライトガイド１３の基端側は、操作
部１０ｂ内において束ねられ、その側壁を通じて外部へ
引き出され、図示せぬ光源装置に接続されている。従っ
て、この光源装置において発生した照明光が、ライトガ
イド１３によって導光されて、挿入部１０ａの先端面か
ら体腔内に照射されるのである。

【００１３】画像撮影装置２０は、その内部に、対物光
学系（リレーレンズ１２）の光軸Axを分割する機能及び
分割された一方の光軸をシフトさせる機能を併せ持った
視野シフトプリズム２４と、この視野シフトプリズム２
４によって分割された一方の光軸Ax１をクランク状に折
り曲げるための一対の反射鏡２１，２２と、これら一対
の反射鏡２１，２２によって折り曲げられた光軸Ax１と
同軸に配置された比較的倍率の低いリレーレンズ（広角
用リレーレンズ）２３と、この広角用リレーレンズ２３
によって再結像された像を撮影する広角撮影用ＣＣＤ２
５と、視野シフトプリズム２４によって分割された他方
の光軸Ax２がその入射瞳を通過するように当該光軸と平
行に配置された比較的倍率の高いリレーレンズ（拡大用
リレーレンズ）２６と、この拡大用リレーレンズ２６に
よって再結像された像を撮影する拡大撮影用ＣＣＤ２８
とを、備えている。

【００１４】視野シフトプリズム２４は、図２の拡大斜
視図に示されるように、第２型ポロプリズムを基本構成
とし、１個の直角プリズム２４２と，その直角プリズム
２４２の約半分の大きさの一個の直角プリズム２４３
と、この直角プリズム２４３とほぼ同じ大きさの二つの
直角プリズムを組み合わせた大きさのビームスプリッタ
ー（分割素子）２４１とから、組み上げられている。な
お、ビームスプリッター２４１を構成する２つの直角プ
リズムのうちの一方の直角プリズムの斜面には、可視光
を５０％の反射率で反射させる金属薄膜が蒸着されてお
り、ビームスプリッター２４１は、その直角プリズムと
もう一方の直角プリズムの斜面同士を貼り合わせること
によって直方体として形成されている。従って、ビーム
スプリッター２４１内の接合面２４１ａでは、入射され
る光束（物体光）の一部が反射するとともに、残りの光
束が透過する（即ち、対物光学系の光軸Axが、接合面２
４１ａを通過する光軸Ax１と直角に折り曲げられる光軸
Ax２とに、分割される）。

【００１５】このビームスプリッター２４１は、画像撮
影装置２０に取り付けられた硬性内視鏡１０の後方に配
置されている。そして、接合面２４１ａを通過した光軸
Ax１上に、上述した反射鏡２１が配置されている。従っ
て、ビームスプリッター２４１の位置如何に拘わらず、
接合面２４１ａを通過した光軸Ax１は、各反射鏡２１，
２２によってクランク状に折り曲げられた後、広角用リ
レーレンズ２３を同軸に通過し、広角撮影用ＣＣＤ２５
の中心に達する。

【００１６】一方、接合面２４１ａによって直角に折り
曲げられた光軸Ax２は、直角プリズム２４２に対して、
Ｙ方向（図２における上下方向，図１における紙面に直
交する方向）から進入する。この光軸Ax２は、直角プリ
ズム２４２内において、Ｚ方向（分割前における対物光
学系の光軸Axと平行な方向）を向いた稜線を介して直角
に接する一対の反射面２４２ａ，２４２ｂによってＸＹ
平面（Ｚ方向に直交する面）に沿って１８０度反転され
た後、直角プリズム２４３に対し、Ｙ方向から進入す
る。この光軸Ax２は、直角プリズム２４３内において、
接合面２４１ａに対して直交する方向を向いた反射面２
４３ａによって、分割前における対物光学系の光軸Axと
平行な方向へ、折り曲げられる。なお、視野シフトプリ
ズム２４が所定の初期位置にある時には、この光軸Ax２
は、拡大用リレーレンズ２６の光軸と同軸に配置され、
拡大撮影用ＣＣＤ２８の撮像面の中心に達する。

【００１７】上述した広角用リレーレンズ（第１リレー
レンズ）２３は、対物光学系によって像面１２ｉに形成
された像（一次像）全体を、広角撮影用ＣＣＤ２５の撮
像面内に再結像させる。

【００１８】この広角撮影用ＣＣＤ２５は、その撮像面
にカラーモザイクフィルタ（色分解光学系）が被せられ
た単板式カラーＣＣＤである。従って、この広角撮影用
ＣＣＤ２５は、対物光学系によって形成された像全体を
カラー撮影することができる。

【００１９】一方、拡大用リレーレンズ（第２リレーレ
ンズ）２６は、対物光学系によって像面１２ｉに形成さ
れた像（一次像）を、広角用リレーレンズ２３よりも大
きい倍率にて、拡大撮影用ＣＣＤ２８の撮像面を含む面
内に再結像させる。

【００２０】この拡大撮影用ＣＣＤ２８も、その撮像面
にカラーモザイクフィルタ（色分解光学系）が被せられ
た単板式カラーＣＣＤである。従って、このリレーレン
ズ２３によって拡大されて再結像された像のうち、拡大
撮影用ＣＣＤ２８の撮像面と重なっている部分のみが、
この拡大撮影用ＣＣＤ２８によってカラー撮影される。

【００２１】ところで、上述した視野シフトプリズム２
４は、一対のモータ２７，２７によってＸ方向（Ｙ方向
及びＺ方向に夫々直交する方向，図１における上下方
向）及びＹ方向に夫々スライドする図示せぬＸＹステー
ジ２７により、ＸＹ面内で移動可能に保持されている。
このＸＹステージ２７によって視野シフトプリズム２４
がＸＹ平面内でシフトされると、接合面２４１ａを通過
した光軸Ax１は、広角用リレーレンズ２６に対して同軸
のままであるが、接合面２４１ａにて折り曲げられた対
物光学系の光軸Ax２は、拡大用リレーレンズ２６の光軸
に対してシフトされる。その結果、拡大撮影用ＣＣＤ２
８の撮像面を含む平面上に拡大用リレーレンズ２６によ
って形成される像は、当該撮像面に対してシフトされる
ことになる。従って、視野シフトプリズム２４が各モー
タ２７，２７によってＸＹ平面内で任意に移動されるこ
とにより、対物光学系によって像面１２ｉに形成された
像（一次像）内において、広角撮影用ＣＣＤ２８によっ
て撮影される範囲が、移動するのである。

【００２２】次に、コントロールユニット３０の構成を
説明する。図３は、このコントロールユニット３０の回
路構成を示すブロック図である。この図３から明らかな
ように、このコントロールユニット３０は、広角撮影用
ＣＣＤ２５に接続された増幅回路３１と、この増幅回路
３１に接続されたプロセス回路３２と、このプロセス回
路３２に接続されたカラーマトリックス回路３３と、こ
のカラーマトリックス回路３３及び広角用ＣＣＤ撮影用
２５に接続されたタイムジェネレーター３４と、拡大撮
影用ＣＣＤ２８に接続された増幅回路３５と、この増幅
回路３５に接続されたプロセス回路３６と、このプロセ
ス回路３６に接続されたカラーマトリックス回路３７
と、このカラーマトリックス回路３７及び広角用ＣＣＤ
２８に接続されたタイムジェネレーター３８と、コント
ローラ部３９とから、構成されている。

【００２３】このコントローラ部３９は、図示せぬ入力
スイッチを通じて操作者によって入力された操作信号に
従って、上記各モータ２７，２７に駆動電流を供給する
ことによって、視野シフトプリズム２４を、その操作信
号に応じた位置へ移動させる。なお、この移動の間中、
コントローラ部３９は、図示せぬＸＹステージの各ステ
ージに夫々取り付けられたエンコーダからの位置検出信
号を受信して、視野シフトプリズム２４の現在位置を認
識する。

【００２４】各タイムジェネレータ３４，３８は、夫々
に接続されたＣＣＤ２５，２８に対して、各画素に蓄積
されていた電荷を転送させるタイミング信号（転送信
号）を供給する。これととともに、各タイムジェネレー
タ３４，３８は、各ＣＣＤ２５，２８に供給しているタ
イミング信号に同期させて、同期信号（垂直同期信号）
を、夫々に接続されているカラーマトリックス回路３
３，３７へ供給する。

【００２５】各増幅回路３１，３５は、夫々に接続され
たＣＣＤ２５，２８から転送されて来た電荷を、自己に
固有に設定された増幅率にて一律に増幅して、ＲＧＢカ
ラー画像信号として出力する。広角撮影用ＣＣＤ２５と
これに接続された増幅回路３１とが、第１画像記録媒体
に相当する。また、拡大撮影用ＣＣＤ２８とこれに接続
された増幅回路３５とが、第２画像記録媒体に相当す
る。

【００２６】各プロセス回路３２，３６は、各々に接続
された増幅回路３１，３５から出力されたアナログ画像
信号に対して、暗電流成分除去，γ補正，ホワイトバラ
ンス調整，等の処理を施した後に、カラーマトリックス
回路３３へ出力する。

【００２７】各マトリックス回路３３，３７は、各々に
接続されたプロセス回路３２から受信したＲＧＢカラー
画像信号における各画素毎のＲ（赤），Ｇ（緑）及びＢ
（青）の各輝度値に対してマトリックス演算を施すこと
により、ＹＩＱカラー画像信号に変換する。

【００２８】このように、コントロールユニット３０内
において、広角撮影用ＣＣＤ２５から転送された電荷
と、拡大撮影用ＣＣＤ２８から転送された電荷とは、夫
々に対応して備えられた回路により、互いに独立して処
理される。そして、広角撮影用ＣＣＤ２５から転送され
た電荷を処理する回路に繋がるカラーマトリックス回路
３３から出力されたＹＩＱカラー画像信号は、広角観察
用モニタ４０に入力される。一方、拡大撮影用ＣＣＤ２
８から転送された電荷を処理する回路に繋がるカラーマ
トリックス回路３７から出力されたＹＩＱカラー画像信
号は、拡大観察用モニタ４１に入力される。従って、広
角観察用モニタ４０には、広角撮影用ＣＣＤ２５によっ
て撮影された画像（対物光学系１２によって像面１２ｉ
に形成された像の全体を含む画像）が表示され、拡大観
察用モニタ４１には、拡大撮影用ＣＣＤ２８によって撮
影された画像（広角観察用モニタ４０に表示された画像
の一部を拡大した画像）が表示される。図１に示された
例においては、広角観察用モニタ４０に表示された画像
中の矩形枠Ｍで囲まれた領域が、拡大されて、拡大観察
用モニタ４１に表示されている。

【００２９】以上のように構成された内視鏡装置におい
て、単位時間当たりに各ＣＣＤ２５，２８によって夫々
受光される光量は、接合面２４１ａでの分割比率が１：
１であって、両リレーレンズ２３，２６に対する入射側
のＦナンバーが互いに等しければ、各リレーレンズ２
３，２６の倍率の自乗に反比例する。従って、例えば、
拡大用リレーレンズ２６の倍率が広角用リレーレンズ２
３の倍率の倍であれば、拡大撮影用ＣＣＤ２８に受光さ
れる光量は、広角撮影用ＣＣＤ２５に受光される光量の
１／４となる。この光量差を補正して最終的に各モニタ
４０，４１へ向けて出力される信号のレベルを互いに同
レベルにできるように、コントロールユニット３０中の
各増幅回路３１，３５には、夫々増幅率が設定されてい
る。例えば、上述したように拡大用リレーレンズ２６の
倍率が広角用リレーレンズ２３の倍率の倍である場合に
は、拡大撮影用ＣＣＤ２８に接続された増幅回路３５に
は、広角撮影用ＣＣＤ２５に接続された増幅回路３１に
設定された増幅率の４倍の増幅率が、設定される。但
し、実際には、像面１２ｉから広角用リレーレンズ２３
の入射瞳までの光路長と像面１２ｉから拡大用リレーレ
ンズ２６の入射瞳までの光路長とは相違しており、しか
も両リレーレンズ２３，２６の入射瞳径も互いに異なる
であろうから、両リレーレンズ２３，２６に対する入射
側のＦナンバーも互いに相違することが一般的である。
従って、この相違をも加味した上で、各増幅回路３１，
３５の増幅率が設定される。これにより、両モニタ４
０，４１には、同じ明るさで画像が表示されるのであ
る。

【００３０】

【実施形態２】本発明の第２実施形態は、上述した第１
実施形態と同様に、本発明による画像撮影装置を内視鏡
システムに適用したものである。但し、本第２実施形態
は、上述した第１実施形態と比較して、拡大用リレーレ
ンズ２６としてズームレンズが採用されているために、
その倍率に合わせて広角撮影用ＣＣＤ２８に接続されて
いる増幅回路３５の増幅率を変化させられることを、特
徴とする。

【００３１】図４は、この第２実施形態の構造を示す概
略構成図である。図４に示すように、この第２実施形態
における拡大用リレーレンズ２６は、物体側から順に、
第１レンズ群２６ａ，第２レンズ群２６ｂ，第３レンズ
群２６ｃから構成される３群ズームレンズであり、第１
レンズ群２６ａが固定されており、第２レンズ群２６ｂ
及び第３レンズ群２６ｃが光軸に沿って移動することに
より、全体としての焦点距離（倍率）を変化させること
ができる。これら第２レンズ群２６ｂ及び第３レンズ群
２６ｃは、ズーム鏡筒２６によって、光軸に沿って移動
可能に保持されている。このズーム鏡筒２６を構成する
図示せぬカム環が光軸周りに回転することにより、カム
環に形成されている各カム溝に係合したカムフォロワを
一体に有するこれら第２レンズ群２６ｂ及び第３レンズ
群２６ｃが、光軸方向に移動される。これにより、第２
再結像光学系２６の倍率は、任意に調整される。このカ
ム環は、ズームレンズ駆動モータ５２によって、回転駆
動される。

【００３２】このズームレンズ駆動モータ５２は、コン
トロールユニット３０によって、その駆動電流を供給さ
れる。図５は、このコントロールユニット３０の回路構
成を示すブロック図である。

【００３３】この図５に示されるコントローラ部３９に
接続されているメモリ５３には、拡大用リレーレンズ２
６が取り得るあらゆる倍率（下記エンコーダからの位置
検出信号によって識別されるステップ毎の倍率）に対応
付けて、その倍率の時に増幅回路３５に設定すべき増幅
率が、テーブル形式で格納されている。このテーブル中
において、各倍率は、拡大用リレーレンズ２６がその倍
率となった時に、モニタ４１へ向けて出力される信号の
レベルがモニタ４０へ向けて出力される信号のレベルと
同レベルとなるような増幅率に、対応付けられている。

【００３４】また、コントローラ部３９は、上述した第
１実施形態のものと同じ機能を有する他、図示せぬ入力
スイッチを通じて操作者によって入力された操作信号に
従って、上記ズームレンズ駆動モータ５２に駆動電流を
供給することによって、拡大用リレーレンズ２６の倍率
を変化させる機能をも有している。なお、この移動の間
中、コントローラ部３９は、図示せぬカム環に取り付け
られたエンコーダからの位置検出信号を受信して、拡大
用リレーレンズ２６の現在の倍率を認識する。さらに、
コントローラ部３９は、上記エンコーダからの位置検出
信号に基づいて認識される拡大用リレーレンズ２６の現
在の倍率に対応する増幅率をメモリ５３から読み出し
て、増幅回路３５にセットする機能をも、有している。

【００３５】従って、本第２実施形態によれば、拡大用
リレーレンズ２６としてズームレンズが採用されること
によって、拡大観察用モニタ４１に表示される画像の倍
率を任意に変更可能でありながら、その倍率を如何に変
化させても、増幅回路３５による増幅率が拡大撮影用Ｃ
ＣＤ２８の受光量の変化を補償するように変更されるの
で、拡大観察用モニタ４１に表示される画像の明るさ
は、広角観察用モニタ４０に表示される画像の明るさ
と、常に等しくなる。

【００３６】本第２実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第１実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００３７】なお、本第２実施形態において、コントロ
ーラ部３９は、拡大用リレーレンズ２６の倍率に応じ
て、広角撮影用ＣＣＤ２５に接続されている増幅回路３
１の増幅率を変化させても良い。

【００３８】

【実施形態３】本発明の第３実施形態は、上述した第２
実施形態と同様に、本発明による画像撮影装置を内視鏡
システムに適用したものである。但し、本第３実施形態
は、上述した第２実施形態と比較して、コントローラ部
３９が増幅回路３５の増幅率を設定する方式のみが異な
り、他の部分が共通となっている。

【００３９】図６は、本第３実施形態におけるコントロ
ールユニット３０の回路構成を示すブロック図である。
この図６に示されるように、このコントロールユニット
３０を構成するコントローラ部３９は、両カラーマトリ
ックス回路３３，３７から、夫々輝度信号を受信してい
る。この輝度信号とは、各モニタ４０に出力されるＹＩ
Ｑカラー画像信号に含まれるＹ信号である。コントロー
ラ部３９は、ＹＩＱカラー画像信号における各フレーム
毎に、広角観察用モニタ４０に出力されるＹＩＱカラー
画像信号に含まれるＹ信号の平均値，及び、拡大観察用
モニタ４１に出力されるＹＩＱカラー画像信号に含まれ
るＹ信号の平均値を、夫々算出する。そして、両者の差
に基づいて、コントローラ部３９は、モニタ４１へ向け
て出力されるＹＩＱカラー画像信号の輝度レベルがモニ
タ４０へ向けて出力されるＹＩＱカラー画像信号の輝度
レベルと同レベルとなるような増幅率を、拡大撮影用Ｃ
ＣＤ２８に接続された増幅回路３５に設定する。なお、
このコントローラ部３９が増幅回路３５に設定可能な増
幅率は、全部で、３通り（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）である。

【００４０】具体的には、コントローラ部３９は、メモ
リ（ＲＯＭ）５３内に格納されているプログラムに従っ
て、図７のフローチャートに示される感度調整処理を実
行する。この感度調整処理は、コントローラ部３９がズ
ームレンズ駆動モータ５２を駆動させる毎に、実行され
る。

【００４１】この感度調整処理において、最初のＳ１で
は、コントローラ部３９は、広角観察用モニタ４０に出
力されるＹＩＱカラー画像信号に含まれるＹ信号を１フ
レーム分読み込んでその平均値Ｓｗを算出するととも
に、拡大観察用モニタ４１に出力されるＹＩＱカラー画
像信号に含まれるＹ信号を１フレーム分読み込んでその
平均値Ｓｔを算出する。

【００４２】次のＳ２では、コントローラ部３９は、Ｓ
１にて算出された各輝度信号平均値Ｓｔ，Ｓｗを、Ａ／
Ｄ（アナログ／デジタル）変換する。なお、この変換後
における輝度信号平均値ＳｔはＤｔと、輝度信号平均値
ＳｗはＤｗと、夫々表記される。

【００４３】次のＳ３では、コントローラ部３９は、Ｄ
ｔがＤｗよりも大きいか否かをチェックする。このＤｔ
は通常Ｄｗ以下であるが、増幅回路３５に設定される増
幅率如何では、ＤｔがＤｗを上回ってしまう場合もあり
得る。そこで、ＤｔがＤｗよりも大きい場合には、コン
トローラ部３９は、Ｓ８において、最も小さい増幅率Ｇ
１を増幅回路３５に設定した後に、処理をＳ１に戻す。
これに対して、ＤｔがＤｗ以下であるとＳ３にて判定し
た場合には、コントローラ部３９は、処理をＳ４へ進め
る。

【００４４】Ｓ４では、コントローラ部３９は、Ｄｗと
Ｄｔとの差分が所定の許容値Ａを超えているか否かをチ
ェックする。そして、ＤｗとＤｔとの差分が所定の許容
値Ａを超えていれば、コントローラ部３９は、処理をＳ
５に進めるＳ５では、コントローラ部３９は、ＤｗとＤ
ｔとの差分が、許容値Ａよりも大きい閾値Ａ１未満であ
るか否かを、チェックする。そして、ＤｗとＤｔとの差
分が閾値Ａ１未満であれば、コントローラ部３９は、Ｓ
８において、最も小さい増幅率Ｇ１を増幅回路３５に設
定した後に、処理をＳ１に戻す。これに対して、Ｄｗと
Ｄｔとの差分が閾値Ａ１以上であれば、コントローラ部
３９は、処理をＳ６へ進める。

【００４５】Ｓ６では、コントローラ部３９は、Ｄｗと
Ｄｔとの差分が、閾値Ａ１よりも大きい閾値Ａ２未満で
あるか否かを、チェックする。そして、ＤｗとＤｔとの
差分が閾値Ａ２未満であれば、コントローラ部３９は、
Ｓ９において、Ｇ１よりも大きい増幅率Ｇ２を増幅回路
３５に設定した後に、処理をＳ１に戻す。これに対し
て、ＤｗとＤｔとの差分が閾値Ａ２以上であれば、コン
トローラ部３９は、Ｓ７において、Ｇ２よりも大きい増
幅率Ｇ３を増幅回路３５に設定した後に、処理をＳ１に
戻す。

【００４６】上述したＳ１乃至Ｓ９のループ処理を繰り
返し実行した結果、ＤｗとＤｔとの差分が所定の許容値
Ａ以下に収まったとＳ４にて判定した場合には、コント
ローラ部３９は、その時点において増幅回路３５に設定
されている増幅率を維持して、この感度調整処理を終了
する。

【００４７】以上の感度調整処理が、拡大用リレーレン
ズ２６の倍率が変更される毎に実行されることにより、
広角観察用モニタ４０に表示される画像の明るさに対し
て拡大観察用モニタ４１に表示される画像の明るさを所
定の許容値以内に近付けることができる増幅率Ｇ（Ｇ
１，Ｇ２，Ｇ３の何れか一つ）が、増幅回路３５に設定
される。なお、増幅回路３５に設定された増幅率Ｇが大
きすぎた為に、広角観察用モニタ４０に表示された画像
よりも拡大観察用モニタ４１に表示された画像の方が明
るくなってしまったとしても、一旦、最も小さい増幅率
Ｇ１が増幅回路３５に設定されるので、再度Ｓ１以下の
処理が実行されることにより、最適な増幅率Ｇが設定し
直される。

【００４８】本第３実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第２実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００４９】

【実施形態４】本発明の第４実施形態は、本発明による
画像撮影装置を監視カメラに適用したものである。図８
に示されるように、第４実施形態による監視カメラは、
図４に示した第２実施形態による内視鏡装置のものと全
く同じ構成を有する画像撮影装置２０，コントロールユ
ニット３０，広角観察用モニタ４０及び拡大観察用モニ
タ４１を、含んでいる。但し、第２実施形態とは異な
り、画像撮影装置２０には、構成内視鏡１０の代わり
に、レンズ鏡筒６０が接続されている。

【００５０】このレンズ鏡筒６０は、その内部に、１２
０°程度の画角を有する広角レンズである対物光学系６
１を、保持している。この対物光学系６１により、監視
対象空間の像が、画像撮影装置２０内部の像面６１ａ
に、形成される。

【００５１】本第４実施形態におけるその他の構成及び
作用は、上述した第２実施形態のものと全く同じである
ので、その説明を省略する。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の画像撮
影装置によれば、一次像を夫々リレーする複数のリレー
レンズの倍率が互いに異なる場合であっても、各リレー
レンズによって夫々リレーされて夫々に対応した画像記
録媒体に撮影されて観察者に提示される画像の明るさ
を、揃えることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である内視鏡装置の光
学構成及び内部構成を概略的に示す説明図

【図２】視野シフトプリズムの拡大斜視図

【図３】本発明の第１実施形態におけるコントロール
ユニットの回路構成を示すブロック図

【図４】本発明の第２実施形態である内視鏡装置の光
学構成及び内部構成を概略的に示す説明図

【図５】本発明の第２実施形態におけるコントロール
ユニットの回路構成を示すブロック図

【図６】本発明の第３実施形態におけるコントロール
ユニットの回路構成を示すブロック図

【図７】コントローラ部が実行する感度調整処理を示
すフローチャート

【図８】本発明の第４実施形態である監視カメラの光
学構成及び内部構成を概略的に示す説明図

【符号の説明】

１０硬性内視鏡１１対物レンズ群１２リレーレンズ２０画像撮影装置２３広角用リレーレンズ２４視野シフトプリズム２５広角撮影用ＣＣＤ２６拡大用リレーレンズ２８拡大撮影用ＣＣＤ３０コントロールユニット３１増幅回路３５増幅回路３９コントローラ部４０広角観察用モニタ４１拡大観察用モニタ５１ズーム鏡筒５２ズームレンズ駆動モータ５３メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/243 Ｈ０４Ｎ 5/243 7/18 7/18 ＥＭ // Ａ６１Ｂ 1/00 Ａ６１Ｂ 1/00 ＡＦターム(参考） 2H040 BA03 CA26 DA02 GA02 GA11 4C061 AA29 AA30 FF40 LL03 LL08 SS07 TT01 WW03 5C022 AA01 AA09 AB20 AB61 AB66 AC01 AC42 AC54 5C054 AA01 CC07 ED04 FE17 HA12 HA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の一次像を形成する対物光学系と、この対物光学系からの物体光の光路を分割する分割素子
と、この分割素子によって分割された一方の光路上におい
て、前記一次像の略全域をリレーする第１リレー光学系
と、この第１リレー光学系によってリレーされた像中の少な
くとも一部の領域を撮影する第１画像記録媒体と、前記分割素子によって分割された他方の光路上におい
て、前記一次像の少なくとも一部をリレーする第２リレ
ー光学系と、前記第１画像記録媒体の感度よりも高い感度を有し、前
記第２リレー光学系によってリレーされた像における前
記第１画像記録媒体に撮影された領域に相当する範囲よ
りも狭い領域を撮影する第２画像記録媒体とを備えたこ
とを特徴とする画像撮影装置。
【請求項２】前記第１画像記録媒体及び前記第２画像記
録媒体は、夫々、撮像素子と、この撮像素子が像を撮像
することによって出力した画像信号を増幅する増幅回路
とからなることを特徴とする請求項１記載の画像撮影装
置。
【請求項３】前記第１画像記録媒体の増幅回路の増幅率
と、前記第２画像記録媒体の増幅回路の増幅率とは、互
いに異なることを特徴とする請求項２記載の画像撮影装
置。
【請求項４】前記第２画像記録媒体の増幅回路には、前
記撮像素子から出力された画像信号を、前記第１画像記
録媒体の増幅回路によって増幅された画像信号と同レベ
ルとなるように増幅できる増幅率が設定されていること
を特徴とする請求項３記載の画像撮影装置。
【請求項５】前記第２リレー光学系はズームレンズであ
るとともに、前記第２リレー光学系の倍率に応じた増幅率を前記第２
画像記録媒体の増幅回路に設定する制御部を更に備えた
ことを特徴とする請求項４記載の画像撮影装置。
【請求項６】前記第２リレー光学系はズームレンズであ
るとともに、前記第１画像記録媒体の増幅回路から出力された画像信
号と前記第２画像記録媒体の増幅回路から出力された画
像信号との輝度レベルの差に応じた増幅率を前記第２画
像記録媒体の増幅回路に設定する制御部を更に備えたこ
とを特徴とする請求項４記載の画像撮影装置。
【請求項７】前記対物光学系は、内視鏡に組み込まれて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
撮影装置。
【請求項８】前記対物光学系は、監視カメラに組み込ま
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
画像撮影装置。