JP2570902B2 - 回転カラーフィルタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、面順次方式で駆動される撮像手段を備えた
電子内視鏡等において、観察対象部を照明するための光
源装置に設けられる回転カラーフィルタ装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 電子内視鏡は、体腔等の内部に挿入される挿入部の先
端に撮像手段として固体撮像素子を装着し、この固体撮
像素子で取得した映像信号をプロセッサに伝送して所定
の信号処理を行った上で、ディスプレイ装置に表示する
ように構成したものである。ここで、固体撮像素子とし
ては、例えばCCD等が一般に用いられるが、挿入部の小
型化を図る等の関係から、この固体撮像素子は小型の素
子を１枚だけ装着するようにしている。

このような１枚の小型の素子を用いて良好な解像度を
持った映像を得るために、該固体撮像素子は、一般に、
面順次方式で駆動されるようにしている。即ち、光源部
からはＲ（赤）,G（緑）,B（青）の各波長光による照明
光を順次繰り返して照射し、固体撮像素子によりそれぞ
れの色のフィールド画像を形成し、これら各フィールド
画像を同時式のカラー信号に変換してディスプレイ装置
に表示するようにしている。

このようにR,G,Bの各波長光による順次照明を行うた
めに、光源ランプからライトガイドに至る照明光の光路
に回転カラーフィルタ装置を介装するようにしている。
この回転カラーフィルタ装置は、モータ等の回転駆動手
段により回転せしめられる回転円板に円弧状のR,G,Bの
フィルタ域を形成したものである。

而して、撮像手段としての固体撮像素子は、これらR,
G,Bの各波長光による照明期間で受光部に電荷を蓄積
し、このようにして蓄積した電荷を遮光期間の間に読み
出してプロセッサに伝送し、信号処理後にそれぞれ各色
の画像データをフィールドメモリに書き込むようにして
いる。そして、特定の色の画像データ、例えばＲの画像
データが伝送されたときには、このフィールドメモリに
おけるＲの画像データの更新を行うと同時に既にフィー
ルドメモリに記録されている他の２種類の画像データ、
即ちＧの画像データとＢの画像データとを読み出して、
カラーエンコーダによりコンポジット映像信号としてデ
ィスプレイ装置に伝送して、このディスプレイ装置に被
写体のカラー映像が表示される。

従って、前述した撮像システムにより良好な画質の映
像信号を取得するためには、回転カラーフィルタ装置は
常に一定の速度で回転させる必要がある。また、フィー
ルドメモリ等の作動を制御する必要から、現在行われて
いる照明光の色を常時検出しなければならない。このた
めに、この回転カラーフィルタ装置にあっては、その回
転速度に関する信号と、位相に関する信号との２つの信
号を取得する必要がある。

従来の回転カラーフィルタ装置では、回転円板のR,G,
Bのフィルタ域を形成したフィルタトラックの外周側に
等ピッチ間隔を持って多数の光透過部を設けることによ
り回転速度検出用のトラックを設け、この光透過部を光
センサで検出して、パルス信号を生成することによっ
て、回転速度に関する信号を取得していた。また、位相
に関する信号を得るために、フィルタトラックの内周側
に位相検出用のトラックを設け、このトラックにはそれ
ぞれ数や形状の異なる光透過部を３個所形成して位置イ
ンデックスとなし、これら位置インデックスとなる光透
過部を光センサにより検出させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述したように、回転円板におけるフィル
タトラックの内外の位置に２個所のトラックを設け、こ
れら各トラックに、それぞれ配設した透孔を検出するた
めの光センサを配置することは、構造上複雑になるだけ
でなく、この２つの光センサのアライメントを取るのが
極めて困難であり、組み付け精度を良好に保てない等の
欠点がある。

本発明は、叙上の点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、１つのトラックで回転速度検
出と位相検出とを兼用させることができるようにした回
転カラーフィルタ装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、回転円板
に、その全周にわたって等しいピッチ間隔をもって検出
部を多数配置し、かつこれら各検出部のうちの所定の１
つを他の検出部とは異なる回転方向の幅を有する基準位
置検出部としたIDトラックと、これら検出部を検出する
検出手段と、該検出手段からの出力信号に基づいて、回
転円板の回転速度を検出する回転速度検出手段及び前記
基準位置検出部を検出することにより位相を割り出す位
相検出手段とから構成したことをその特徴とするもので
ある。

［作用］ このような構成を採用することによって、単一のIDト
ラックに対向配設するだけで、回転円板の回転速度情報
と位相情報との２つの情報を取得することができる。

例えば、トラックに形成される多数の検出部を光透過
部で形成して、検出手段としては、光学的に光透過部を
検出する透過型の光センサを用い、しかも基準位置検出
部を構成する光透過部を他の光透過部より幅広に形成し
たものとした場合において、回転円板を回転させると、
検出手段としての光センサがこの光透過部と対面する毎
にパルス信号が出力される。そこで、このパルス信号を
回転速度検出手段に伝送して、例えば基準となるクロッ
クパルスとを比較することによって、回転速度に関する
情報が得られる。

また、前述したパルス信号は基準位置検出用のパルス
のみが他のパルスとパルス幅を異にしているから、光セ
ンサからの出力信号を位相検出手段に伝送して、そのパ
ルス幅を検出して、そのパルス幅が所定の閾値を越えも
のであるか否かの判定を行えば、基準位置の検出を行う
ことができる。そして、この基準位置が所定の１色にお
ける照明領域であるとすれば、この基準位置に関するパ
ルスが出力された後、カウンタに光透過部の検出パルス
を刻々入力し、所定数のパルスを計測したときに、次の
色の照明領域であることを検出することができ、さらに
その後所定パルスを計測したときに第３の照明領域であ
ることが検出される。そして、再び基準位置のパルスが
入力されたときに、カウンタをリセットする。これによ
り、位相に関する情報、即ち、現在いずれの色の照明が
行われているかの検出が検出される。

このように、回転円板に単一のIDトラックを設けるだ
けで、回転速度に関する情報と、位相に関する情報との
２つの情報を同時に取得することができるので、回転カ
ラーフィルタ装置全体の構成を著しく簡略化することが
でき、また相互に位置調整が必要な２つの検出手段を設
ける必要がないので、装置の組立性，メンテナンス性も
優れたものとなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第４図に電子内視鏡の撮像システムの概略構成
を示す。

同図において、１は光源装置を示し、該光源装置１は
光源ランプ２を有し、この光源ランプ２から照射される
照明光は、コンデンサレンズ3,光量絞り部材４及び回転
カラーフィルタ装置５を順次介してライトガイド６の入
射端6aに入射されるようになっている。従って、光源ラ
ンプ２からの光は光量絞り部材４を介することによっ
て、適度な光量に調整され、また回転カラーフィルタ装
置５を介することによりR,G,Bの順次照明となる。そし
て、このR,G,Bの順次照明光は内視鏡の挿入部に挿通さ
せたライトガイド６を介して体内にまで導かれて、この
ライトガイド６の出射端6bから被写体Ｏに向けて照射さ
れるようになっている。

ここで、回転カラーフィルタ装置５は、回転円板50
と、この回転円板50を回転駆動するためのモータ51とか
ら構成される。そして、この回転円板50には、第１図に
示したように、フィルタトラック52が設けられている。
このフィルタトラック52は、３つのフィルタ域52R,52G,
52Bがそれぞれ間に遮光域52BLを挟んで形成されてい
る。フィルタ域52Rは赤色の波長領域光を選択的に透過
させるものであり、またフィルタ域52G及びフィルタ域5
2Bはそれぞれ緑色の波長領域光及び青色の波長領域光を
選択的に透過させるようになっている。従って、回転円
板50を回転させると、フィルタ域52R,遮光域52BL,フィ
ルタ域52G,遮光域52BL,フィルタ域52B,遮光域52BLが順
次照明光の光路Ｌに臨み、R,G,Bの照明光がそれぞれ間
に所定の遮光期間を挟んで照射されることになる（第３
図（ａ）参照）。

次に、７は固体撮像素子としてのCCDを示し、前述し
たライトガイド６からのR,G,Bの順次照明に基づいて被
写体Ｏの像は、このCCD7の結像面に結像されて光電変換
される。そして、CCD駆動回路８からCCD7に駆動パルス
を供給することによって、このCCD7から画像信号が順次
読み出される。

さらに、10はプロセッサを示し、該プロセッサ10はCC
D7から伝送される映像信号を処理するためのものであっ
て、まずCCD7からの信号は第１の信号処理手段11に入力
されて、この第１の信号処理手段11により所定の信号処
理が行われる。そして、この第１の信号処理手段10で処
理された映像信号は、D/A変換器12でD/A変換されて、フ
ィールドメモリ13に記憶される。このフィールドメモリ
13はＲ画像データを記憶するＲメモリ域13R,G画像デー
タを記憶するＧメモリ域13G及びＢ画像データを記憶す
るＢメモリ域13Bとから構成される。また、このフィー
ルドメモリ13の記憶されているR,G,Bの３色の画像デー
タは、同時に読み出されて、それぞれD/A変換器14R,14
G,14Bでアナログ信号に変換された後、第２の信号処理
手段15でさらに信号処理された上で、カラーエンコーダ
16によってコンポジット映像信号が生成される。

フィールドメモリ13におけるデータの読み込み及び読
み出し駆動を行うためにメモリドライブ回路17が設けら
れており、またこのメモリドライブ回路17の作動を制御
するためのクロック信号が同期信号発生器18から出力す
ることになる。さらに、この同期信号発生器18からのク
ロック信号は第１の信号処理手段11にも入力されて、そ
の動作制御が行われると共に、タイミングパルス発生器
９に送られて、このタイミングパルス発生器９によりCC
D駆動回路８の駆動用のパルス信号を生成するようにし
ている。また、このタイミングパルス発生器９はメモリ
ドライブ回路17で必要な水平同期信号HD及び垂直同期信
号VDを造り出して、メモリドライブ回路17に入力するよ
うにもなっている。

而して、このように概説した電子内視鏡の撮像システ
ムを作動させて、被写体０に向けてR,G,Bの順次照明を
照射する間に、CCD7によりこの被写体Ｏの撮影を行っ
て、プロセッサ10で信号処理してディスプレイ装置にこ
の映像を表示するに当って、まずCCD7で蓄積された信号
電荷の読み出しは、遮光期間の間に行う必要があること
から、CCD駆動回路８からCCD7に送られる駆動信号と回
転カラーフィルタ装置５における回転円板50の回転との
間で同期を取らなければならない。即ち、この回転円板
50の回転速度をタイミングパルス発生器９で生成される
タイミングパルスと照合して常に所定の回転速度で回転
させるようにモータ51の作動を制御しなければならな
い。

また、画像信号がフィールドメモリ13に伝送されたと
きに、このフィールドメモリ13のどのメモリ域に記録す
るかのアドレス設定を行う等、該フィールドメモリ13の
作動を制御するために、所謂イネイブル信号（R_EN,G_EN,
B_EN）を必要とする。さらに、このフィールドメモリ13
から画像データを読み出す際においては、 以上のことから、回転カラーフィルタ装置５において
は、その回転速度情報と位相情報との２つの情報を取得
する必要がある。

そこで、本発明においては、この２つの情報を回転円
板50のフィルタトラック52の外周側に設けた単一のID
（Identification）トラック53により取得するようにな
されている。即ち、第１図から明らかなように、このID
トラック53には等しいピッチ間隔を持って多数の光透過
部54,54,・・・が形設されている。この光透過部54の数
は、３つのフィルタ域52R,52G,52Bが設けられているこ
とから、３の倍数となっており、しかも検出精度の向上
を図るために、可及的に多くの数の光透過部54が設けら
れている。そして、以下の説明においては、24個所（３
×７）の光透過部54が設けられているものとして説明す
る。ただし、この光透過部54の数はこれに限定されるも
のでないことはいうまでもない。このIDトラック53には
光透過部54を検出するための透過型の光センサ55が照明
光路Ｌを避けた位置に配設されている。しかも、この多
数配設されている光透過部54のうちの所定の１個の光透
過部54aの回転方向における幅は他の光透過部の幅より
広くなっている。従って、この光透過部54aが位相検出
を行うための基準位置情報を取得するための基準位置光
透過部となる。

第２図に示したように、この光センサ55からの出力信
号に基づいて、回転速度検出回路60により回転円板50の
回転速度が検出されて、この検出信号によりモータ51を
制御することができるようになっている。また、これと
同時に位相検出回路70によって、位相情報を取得して、
この位相検出回路70からR_EN,G_EN,B_ENの各イネイブル信
号が出力されるように構成されている。

まず、位相検出回路70について説明する。

いま、回転円板50が回転して、第３図（ａ）に示した
ように、照明光路ＬにR,G,Bの各フィルタ域52R,52G,52B
が順次遮光域52BLを間に介して照射されると、光センサ
55によりIDトラック53の光透過部54が検出されて、この
検出信号を波形整形回路56で波形整形することによっ
て、第３図（ｂ）で示した波形のパルス信号（ｂ）が得
られる。ここで、このパルス信号（ｂ）は、通常の光透
過部54を検出したときには、一定のパルスPAを有するパ
ルス信号PAとなり、また基準位置光透過部54aを検出し
たときには、PBで示したように、幅広のパルスとなる。
そして、このパルス信号PBはＲフィルタ域52Rが照明光
路Ｌに臨む直前の位置で発生するように調整されてい
る。

前述したパルス信号（ｂ）は、位相検出回路70を構成
する単安定マルチバイブレータ71に入力されるようにな
っている。この単安定マルチバイブレータ71では、前述
した信号（ｂ）の立ち上がりを検出して、第３図（ｃ）
で示した所定のパルス幅のパルス信号（ｃ）が出力され
る。ここで、この単安定マルチバイブレータ71により造
り出される信号（ｃ）のパルス幅は、通常の光透過部54
を検出したときの出力信号のパルスPAの幅より広いが、
基準位置光透過部54aの検出時のパルス信号BPのパルス
幅より狭くなるように設定されている。従って、マルチ
バイブレータ71からの出力信号（ｃ）を反転増幅器72に
よって反転させて、この反転信号と、パルス信号（ｂ）
とをアンド回路73に送って両信号のアンドを取る。これ
により、同図（ｄ）に示したように、基準位置光透過部
54aのパルスPBを検出したときだけにリセットパルス信
号（ｄ）が出力される。

一方、パルス信号（ｂ）はカウンタ74にも入力され
て、このパルス信号（ｂ）は、該カウンタ74により計数
されるようになっている。ここで、このカウンタ74にお
いては、信号の立ち上がりを検出するようになってお
り、従って、パルスPAは勿論として、パルスPBも１パル
スとして計数することになる。そして、このカウンタ74
にはカウンタ設定器75が付設されている。このカウンタ
設定器75には、各フィルタ域52R,52G,52Bが照明光路Ｌ
に臨む位置間の間隔に発生するパルス数、即ち本実施例
においては７個のパルス数が設定値となっている。この
結果、カウンタ74においては、第３図（ｅ）に示したよ
うに、入力信号のパルス数が７個毎にIDパルス信号
（ｅ）が出力されることになる。そして、このIDパルス
信号（ｅ）は、ジョンソンカウンタ等で構成されるイネ
イブル信号発生器76に入力されるようになっている。ま
た、このイネイブル信号発生器76には、リセットパルス
信号（ｄ）が入力されるようにもなっている。

そこで、前述したリセットパルスがイネイブル信号発
生器76に入力された後、最初のIDパルス信号（ｅ）が入
力されると、同図（ｆ）で示したように、Ｒイネイブル
信号R_EN（ｆ）が出力される。そして、このリセットパ
ルス信号（ｄ）が入力されてから２番目のIDパルス信号
がカウンタ74から送られると、同図（ｇ）で示したよう
に、Ｇイネイブル信号G_EN（ｇ）が出力される。さら
に、次のIDパルス信号が入力されたときには、同図
（ｈ）で示したように、Ｂイネイブル信号B_EN（ｈ）が
出力される。そして、再びリセットパルスがイネイブル
信号発生器76に入力されると、カウンタ74及びイネイブ
ル信号発生器76がリセットされる。この動作を繰り返す
ことによって、R,G,Bの各イネイブル信号R_EN,G_EN,B_ENが
順次出力されることになり、このイネイブル信号R_EN,G
_EN,B_ENはメモリドライブ回路17に入力されて、フィール
ドメモリ13の記録及び読み出しの制御が行われる。

次に回転速度検出回路60は、速度制御回路61と位相比
較回路62とを有し、光センサ55の出力パルス信号を波形
整形回路56で波形整形したパルス信号（ｂ）が速度制御
回路61に入力されて、この撮像システム全体のタイミン
グを設定するために、タイミングパルス発生器９で得ら
れるタイミングパルスTPと比較されて、回転円板50の回
転速度が信号処理系と同期が取れるように調整されるよ
うになっている。また、回転円板50の回転速度と信号処
理系との間で同期が取れる状態となっていたとしても、
位相のずれがあると、CCD7からの信号の読み出しと遮光
期間との間のタイミングが取れなくなる。そこで、この
位相の制御を行うためにIDパルス信号が利用され、これ
とタイミングパルス発生器９から出力される垂直同期信
号VDとを位相比較器62に入力して、その間の位相差を取
るようにしている。そして、これら速度制御回路61及び
位相比較器62からの出力信号はそれぞれ増幅器63,64に
よって増幅され、さらに加算器65により加算された上
で、モータ51に制御信号を送るようにしている。

而して、回転カラーフィルタ装置５を作動させて、回
転円板50を回転させると、光源ランプ２から照射される
照明光がR,G,Bの波長領域光の順次照明に変換されて被
写体Ｏに照射される。そして、これらR,G,Bの各色の照
明間にCCD7を露光して、遮光期間に至ると、このCCD7で
蓄積した信号電荷を読み出して、プロセッサ10で信号処
理して、R,G,Bの各イネイブル信号R_EN,G_EN,B_ENに基づい
てフィールドメモリ13のそれぞれのメモリ域13R,13G,13
Bに記憶させ、またこのようにしてフィールドメモリ13
に記憶させたデータの読み出しを行うことができるよう
になる。

而して、回転円板50の回転速度に関する情報と、位相
に関する情報との２つの情報を、該回転円板50に形成し
た単一のIDトラック53に設けた光透過部54と基準位置光
透過部54aとを単一の光センサ55で検出するようにして
いるから、これら２つの情報を取得するための手段の構
成を著しく簡略化することができる。しかも、これら２
つの情報を別々に取得する場合においては、信号をピッ
クアップするための光センサ等の検出手段の相対位置合
わせが極めて面倒であるのに対して、単一の検出手段し
か設けていないので、相対位置合わせが必要でなくな
り、装置の組み立て性及びメンテナンス性が極めて優れ
たものとなる。

ここで、IDトラック53を構成する光透過部54のうち、
１個でも幅の広い基準位置光透過部54aを設ければ、全
ての光透過部54のピッチ間隔を広くしなければならない
が、このIDトラック53をフィルタトラック52の外周側に
配置することによって、十分なスペースを確保すること
ができ、速度分解能が低下するおそれはない。

なお、前述した実施例においては、基準位置光透過部
を他の光透過部より幅を広くするように構成したが、こ
の基準位置介透過部の幅を他の光透過部の幅より狭くす
ることも出来る。また、この光透過部の検出手段として
光センサを用いるようにしたものを示したが、例えば磁
気的に検出するもの等種々の方式の検出手段を用いるこ
とができることはいうまでもない。さらに、回転円板に
おけるフィルタトラックとして、R,G,Bの３つのフィル
タ域を設けるように構成したが、これに加えて、例えば
赤外光を照射するための赤外フィルタ域等他のフィルタ
域を併せて形成するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、回転円板に
おける回転速度に関する情報と、位相に関する情報と
を、単一のIDトラックの光透過部及び基準位置光透過部
で表示し、それを単一の光センサで検出することにより
取得するように構成したので、これら２つの情報を取得
するための手段の構成を著しく簡略化することができ、
またこれら２つの情報を別々に取得する場合と比較し
て、検出手段相互間の相対位置合わせが必要ない分だけ
装置の組み立て性及びメンテナンス性が極めて優れたも
のとなる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
回転カラーフィルタにおける回転円板の外観図、第２図
は回転円板における回転速度に関する情報と位相に関す
る情報とを取得するための回路構成図、第３図（ａ）は
照明光の照射タイミング、（ｂ）は光センサの出力信号
波形、（ｃ）は単安定マルチバイブレータの出力信号波
形、（ｄ）はリセットパルスの信号波形、（ｅ）はIDパ
ルスの信号波形、（ｆ）はＲイネイブル信号波形、
（ｇ）はＧイネイブル信号波形、（ｈ）はＢイネイブル
信号波形をそれぞれ示すタイミングチャート図、第４図
は電子内視鏡の撮像システムの概略構成図である。 1:光源装置、5:回転カラーフィルタ装置、7:CCD、50:回
転円板、51:モータ、52:フィルタトラック、52R,52G,52
B:フィルタ域、52BL:遮光域、53:IDトラック、54:光透
過部、54a:基準位置光透過部、55:光センサ、60:回転速
度検出回路、70:位相検出回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転円板に円弧状のフィルタ域を複数形成
   して、光源ランプからの照明光路中に前記各フィルタ域
   を順次繰り返し介することによって、異なる波長光によ
   る順次照明を行うものにおいて、前記回転円板に、その
   全周にわたって等しいピッチ間隔をもって検出部を多数
   配置し、かつこれら各検出部のうちの所定の１つを他の
   検出部とは異なる回転方向の幅を有する基準位置検出部
   としたIDトラックと、これら検出部を検出する検出手段
   と、該検出手段からの出力信号に基づいて、回転円板の
   回転速度を検出する回転速度検出手段及び前記基準位置
   検出部を検出することにより位相を割り出す位相検出手
   段とから構成したことを特徴とする回転カラーフィルタ
   装置。
2. 【請求項２】前記回転円板の外周部に前記IDトラックを
   形成する構成としたことを特徴とする請求項（１）記載
   の回転カラーフィルタ装置。