JP2539375B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2539375B2
JP2539375B2 JP61079421A JP7942186A JP2539375B2 JP 2539375 B2 JP2539375 B2 JP 2539375B2 JP 61079421 A JP61079421 A JP 61079421A JP 7942186 A JP7942186 A JP 7942186A JP 2539375 B2 JP2539375 B2 JP 2539375B2
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晃 長谷川
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  • Endoscopes (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に固体撮像素子を撮像手段に用いてカラ
ー表示を行うようにした撮像装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、固体撮像素子を撮像手段に用いた撮像装置で
は、撮像素子の有する画素数(受光エレメント数)によ
り解像度が決定されてしまう。ところが、画素数の大き
い固体撮像素子は製造上問題が多くて、充分大きい画素
数を有する撮像素子は実用化が困難であった。
そこで、この問題を解決するために、例えば特公昭56
-40546号公報等に記載の撮像装置のように、画素ずらし
法と言って、複数の撮像素子を結像レンズの光軸に対し
て画素間隔の1/2ピッチ,1/3ピッチ等ずらして配設し、
一方の画素の配列と他方の画素の配列とにおいて像の相
対位置が互いに異なるようにして、一方の撮像素子の画
素との間に対応する部分の情報も他方の撮像素子で得る
ことにより解像力を上げるようにしたものがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、このような方式の場合、像のずれ量を所定
の値に設定するためには複数個の撮像素子を相対的にず
らして位置合せを行わなければならず、光学系の組立て
が非常に面倒であるという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、解像力を上げることが
でき而も光学系の組立ても容易である撮像装置を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
本発明による撮像装置は、物体に複数の異なる色の光
を順次照射する照明手段と、この照明手段によって照明
された物体からの前記各色の光により物体の像を形成す
る結像レンズ系と、二次元的に配列された複数の画素を
有し前記結像レンズ系により形成された像を受ける固体
撮像素子と、前記結像レンズ系の入射端から前記固体撮
像素子に至る光路中に配置されていて、入射光に含まれ
る前記各色の光による物体の像を前記固定撮像素子上で
互いにずれた位置に入射させるための色分離手段と、前
記固体撮像素子からの出力信号に基づいて前記物体の各
色の像を表す画像信号を発生させ、各色の画像信号を重
ねて一つの物体像を形成するために前記固体撮像素子に
接続された信号処理手段と、を備え、前記色分離手段に
より一つの色の像を他の一つの色の像に対して前記画素
の間隔より少ない量だけずれた位置に入射させ得るよう
にしたことを特徴とする。
従って、本発明の撮像装置は、二つの色の像の相対的
な位置ずれを固体撮像素子の画素間隔と等しくならない
ようにして、通常であれば画素間隔に入射して画像信号
として取り込むことが不可能であった情報をも取り込む
ことができる。
〔実施例〕
以下図示した各実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
第1図は本発明による撮像装置の第一実施例としてR,
G,B各光を順次照射する方式の内視鏡用電子撮像装置の
構成を示す図、第2図はその動作を説明するタイミング
チャートである。
第1図において、符号1は内視鏡先端部を示してい
て、その先端には対物レンズ2(良く色が補正された前
側テレセントリックな光学系)と照明レンズ3が並行し
て配設され、対物レンズ2の後方にライン転送方式固体
撮像素子4が設置され、受光された光学像をドライブ回
路5にて映像信号Vに変換し、この映像信号Vをプリア
ンプ6を経て次段回路へ送るようになっている。又、対
物レンズ2と固体撮像素子4との間には色分散プリズム
30が配置されていて、例えば第3図に示した如く紙面と
平行な面内にてR,G,Bの各光を分散するようになってい
る。照明レンズ3の後方には光学ファイバー束等による
ライトガイド7が配設され、その後端面には回転フィル
タ8を介在して照明光が照射されるようになっている。
照明光は光源ランプ9よりレンズ10を通して回転フィル
タ8上に照射され、この照明光はフィルタ8に適当な遮
光期間をおいて交互に配設されたR(赤),G(緑),B
(青)用フィルタを経て前記ライトガイド7の端面に入
射される。回転フィルター8の回転軸は伝送系13を介在
してモータ14と連結され、モータ14に設けられた回転検
出部15からの信号にてモータ駆動部16を制御し、モータ
14の回転速度を一定にしている。又、回転フィルター8
の外周部には読出パルス検出部11とスタートパルス検出
部12が設けられ、固体撮像素子4からの読出し等と回転
フィルタ8の回転との同期をとるようになっている。一
方、上記プリアンプ6からの映像信号Vはさらに増幅器
17を通して増幅された後、マルチプレクサ部18へ入力さ
れる。マルチプレクサ部18は入力されるR,G,Bの信号に
対応した三つのスイッチSW1,SW2,SW3から成り、これら
のスイッチはマルチプレクサ用ゲート信号発生部19から
の各スイッチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3にて所定のフレ
ーム周期で順次切り換えられてR,G,B用の各フレームメ
モリ20,21,22に各色に対応する映像信号をA/D変換器を
介して供給する。そして、各フレームメモリ20,21,22に
蓄積された各色信号が同期信号発生器31の作用により読
出され夫々直接又はデイレイ回路32又は33を経て更にD/
A変換器を介して合成されてカラーTVモニタ23でカラー
表示されるようになっている。上記において、読出パル
ス検出部11は回転フィルタ8にその回転方向に配設され
たR,G,B用フィルタの終端位置を検出するもので、その
検出パルス(読出パルス)Prと発振器24からの信号を用
いて読出ゲート信号Grを作成している。この読出ゲート
信号Grは固体撮像素子4に蓄積された映像信号をR,G,B
光の照射されない期間に対応した期間に読み出すための
信号で、発振器24からの信号と共にアンド回路26に入力
されて読出用クロック信号CKrを作成し前記ドライバ回
路5を駆動して固体撮像素子4の蓄積電荷をR,G,Bごと
に映像信号Vに変換する。一方、読出ゲート信号Grは前
記スタートパルス検出部12(回転フィルタ8の1回転を
検出する)からの検出パルス(スタートパルス)Psと共
にマルチプレクサ用ゲート信号発生部19に入力されて前
記の各スイッチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3を作成してマ
ルチプレクサ部18を切り換えR,G,Bごとに映像信号を各
フレームメモリ20,21,22へ入力するように構成されてい
る。
このような構成では、第2図に示すように、回転フィ
ルタ8が1回転する毎に1つのスタートパルスPsが出力
されてマルチプレクサ用ゲート信号発生部19へ送られ、
又1回転する毎にR,G,Bフィルタに対応した3つの読出
パルスPrが出力されて読出ゲート信号発生部25へ送られ
る。読出ゲート信号発生部25では、発振器24からの信号
を用いて読出パルスPrと同一周期でしかもR,G,B光の照
射されない期間に対応した幅の読出ゲート信号Grを作成
する。この読出ゲート信号Grの期間に基づいて読出用ク
ロック信号CKr及びスイッチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3
作成され、カラー表示に必要なR,G,B信号を得るように
している。図示の読出ゲート信号Grにおいて、斜線部分
が夫々R,G,Bの映像信号読出期間で、各斜線部分の前の
ローレベル期間がR,G,B光の照射によって固体撮像素子
4にR,G,Bの信号電荷が蓄積される期間である。従っ
て、R,G,B用フレームメモリ20,21,22のスイッチ用ゲー
ト信号SG1,SG2,SG3は夫々R,G,Bの映像信号読出期間に対
応したゲート信号となるようになっている。
ここで、回転フィルター8は、例えば第4図に示され
ているように形成されている。即ち、R,G,B光だけを夫
々通すような分光透過率を持つフィルター8a,8b,8cを同
一円周上に配設して成るものである。尚、フィルター8
a,8b,8cの各両端部の形状は光束の断面形状に合うよう
に弧状となっている。又、色分散プリズム30によるG,B
各光のR光に対するずれは固体撮像素子4上において夫
々画素間隔の1/2ピッチ,1ピッチであり、ディレイ回路3
2,33による遅延は夫々1/2ピッチ,1ピッチとなってい
る。
本発明による撮像装置は上述の如く構成されているか
ら、色分散プリズム30の作用によりR,G,B各色で固体撮
像素子4上における結像位置にずれが生じ、R光に対す
るG,B各光のずれは夫々画素間隔の1/2ピッチ、1ピッチ
である。その結果、第5図に示した如く、G,B各光によ
る像は信号転送の進み方向へ夫々1/2ピッチ,1ピッチず
れると共に、画素と画素との間に対応する点P′の情報
もG光により画素に到達する。従って、こうして得られ
た画像信号をR光については直接、G光についてはディ
レイ回路32により1/2ピッチ遅らせ、B光についてはデ
ィレイ回路33により1ピッチ遅らせて一つに重ね合わせ
れば、画素と画素との間に対応する点P′の情報も含ん
だ画像がTVモニタ23に表示され、解像力が向上する。但
し、この場合点P′の情報を伝えるのがG光のみである
ので、解像力が向上するのはR,G,B各色を合成した場合
即ち輝度信号に関してのみである。
以上、本発明撮像装置の原理について説明したが、本
発明撮像装置は、単一の色分散プリズム30を光軸上の所
定位置に配置するだけなので位置合わせが容易であり、
その結果光学系の組立てが容易である。
第6図は第二実施例として三板式の撮像装置において
三色分解プリズム34′の前に色分散プリズム30を配置し
た例を示しており、これは色分散プリズム30により光が
波長に応じて異なる大きさで屈折されるので、結果とし
て各固体撮像素子4に対する入射像の位置が異なるよう
にしたものである。この場合、各固体撮像素子4はその
中心を光軸に合わせておけば良いので、光学系の組立て
が容易である。
第7図は第三実施例として単板式の撮像装置において
色分散プリズム30の一方のガラスブロック35を音響光学
素子から構成して該素子への印加電圧を変化させること
により屈折率を変え分散量を可変にしてずれ量を可変に
したものである。この実施例の場合、色分散プリズム30
の各色の分散量と各ディレイ回路の遅延量が一致しなく
なり易いので、色分散プリズムに与える電圧に応じてデ
ィレイ回路の遅延時間を調整できるようにしておくこと
が望ましい。
第8図は第四実施例として単板式の撮像装置において
コントローラー36により屈折率可変の分散プリズム30へ
の印加電圧を固体撮像素子4のインターレースと同期し
てON-OFFさせるようにしたものである。即ち、固体撮像
素子4が第1フィールドの信号を蓄積する時は印加電圧
をOFFにして第9図(A)の如く各色光が進むように
し、第2フィールドの信号を蓄積する時は第9図(B)
の如く各色光が進むようにしたものである。この時の像
のずれは画素間隔の1/2ピッチである。又、切換えのタ
イミングは例えばインターライン転送型固体撮像素子の
場合には各画素から転送レジスタへ移すパルスと同期さ
せれば良い。
尚、当然ながら照明系の回転フィルター8はフレーム
同期で回転しており、R,G,B各色について二フィールド
分ずつ撮像するようになっている。
従って、この例によればR,G,B各色について画素と画
素の間の情報が得られるので、輝度信号のみならず色信
号においても解像力が向上する。又、この例では解像力
が上がるのは垂直解像度だけであるが、像のずれ方向を
横又は斜めにすれば水平解像度も向上させることができ
る。又、この例はフィールド蓄積型に限定されず、フレ
ーム蓄積型でも良い。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明による撮像装置は、解像力を上げ
ることができ而も光学系の組立ても容易であるという実
用上重要な利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による撮像装置の第一実施例のブロック
図、第2図はその動作を説明するタイミングチャート、
第3図は第一実施例の要部拡大図、第4図は第一実施例
の回転フィルターの正面図、第5図は第一実施例の原理
を示す図、第6図乃至第7図は夫々第二乃至第三実施例
の要部を示す図、第8図及び第9図は夫々第四実施例の
要部及び第四実施例の原理を示す図である。 1……内視鏡先端部、2……対物レンズ、3……照明レ
ンズ、4……固体撮像素子、5……ドライブ回路、6…
…プリアンプ、7……ライトガイド、8……回転フィル
ター、9……光源ランプ、10……レンズ、11……読出パ
ルス検出部、12……スタートパルス検出部、13……伝達
系、14……モータ、15……回転検出部、16……モータ駆
動部、17……増幅器、18……マルチプレクサ部、19……
ゲート信号発生部、20,21,22……フレームメモリ、23…
…カラーTVモニタ、24……発振器、25……読出ゲート信
号発生部、26……アンド回路、30……色分解プリズム、
31……同期信号発生器、32,33……ディレイ回路、34…
…モザイクフィルター、35……ガラスブロック。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体に複数の異なる色の光を順次照射する
    照明手段と、 該照明手段によって照明された物体からの前記各色の光
    により物体の像を形成する結像レンズ系と、 二次元的に配列された複数の画素を有し前記結像レンズ
    系により形成された像を受ける固体撮像素子と、 前記結像レンズ系の入射端から前記固体撮像素子に至る
    光路中に配置されていて、入射光に含まれる前記各色の
    光による物体の像を前記固体撮像素子上で互いにずれた
    位置に入射させるための色分離手段と、 前記固体撮像素子からの出力信号に基づいて前記物体の
    各色の像を表す画像信号を発生させ、各色の画像信号を
    重ねて一つの物体像を形成するために前記固体撮像素子
    に接続された信号処理手段と、を備え、 前記色分離手段により一つの色の像を他の一つの色の像
    に対して前記画素の間隔より少ない量だけずれた位置に
    入射させ得るようにしたことを特徴とする撮像装置。
JP61079421A 1986-04-07 1986-04-07 撮像装置 Expired - Lifetime JP2539375B2 (ja)

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DE3711628A DE3711628C2 (de) 1986-04-07 1987-04-07 Bildaufnahmevorrichtung
US07/396,223 US5014121A (en) 1986-04-07 1989-08-21 High image resolution image pickup system with color dispersion means

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