JP2629314B2 - 面順次方式撮像システムの照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子内視鏡等において、観察対象部のカラ
ー画像を面順次方式で形成するための面順次方式撮像シ
ステムの照明装置に関するものである。

［従来の技術］ 医療用，工業用等として用いられる内視鏡は、近年、
その挿入部の先端にCCD等からなる固体撮像素子を設け
てなる電子内視鏡が用いられるようになってきている。
ここで、内視鏡の挿入部は可及的に細径化する必要があ
ることから、この挿入部の先端には１枚の撮像素子を設
け、しかもこの１枚の撮像素子によって鮮明な画像を得
るために、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）からなる３色
の画像を各フィールド毎に光電変換する画順次方式によ
って、画像データを形成し、これら各色の画像データの
信号処理を行って、ディスプレイ画面上に重ね合せてカ
ラー表示するのが一般的である。

このように、R,G,Bの各色の画像データを得るには、
白色光による照明を行う光源からの光路に、R,G,Bの各
波長領域光を透過させる３つの色フィルタ部を備えた回
転フィルタディスクを介在させて、これら各波長領域の
照明光を順次繰り返し観察対象部に向けて照射するよう
にしている。また、これらR,G,B各色の画像データの外
に、近赤外光（IR）の画像データを形成するために、前
述した各フィルタ部に加えてIRフィルタ部を設けて、こ
のIR画像をディスプレイ画面上に表示することができる
ようにしたものも知られている。このようにIR画像を表
示すると、例えば病変部の位置や形状等に関する情報が
得られるので、内視鏡を用いて検査・診断を行う上で極
めて都合が良い。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、光源からの照明光の光量を一定としたとき
において、前述した各色フィルタ部を透過する光の光量
は一様ではない。即ち、赤色フィルタ部を透過する光の
光量が最大で、次に緑色フィルタ部を透過する照明光の
光量，青色フィルタ部を透過する照明光の光量の順に透
過光量が低下する。また、IRフィルタ部の透過光量は赤
色フィルタ部より大きい。このために、単一の撮像素子
において、これらの画像を光電変換したときに、各フィ
ールドの画像信号における信号振幅に差が出ることにな
る。従って、この状態のまま再生すると、例えば白いパ
ターンの画像が赤味がかった状態となる等忠実な画像再
生が損なわれるので、各フィールドの画像信号間の補正
を行わなければならず、このために、画像信号処理が困
難となるだけでなく、ダイナミックレンジが小さくなっ
て画質の向上を図ることができない等の問題点がある。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするとこは、観察対象部に対する各色による照
明をバランス良く行うことができる面順次方式撮像シス
テムの照明装置を提供することにある。

［問題点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、照明用光
源からの光を回転フィルタディスクを介して観察対象部
を照明することにより、面順次方式でカラー画像を発生
されるものであって、このフィルタディスクを構成する
各フィルタ部のうち、少なくともその一部のフィルタ部
に当該のフィルタ部における透過光量を調整するための
光減衰部を対設する構成としたことをその特徴とするも
のである。

［作用］ 前述した構成を採用することによって、フィルタディ
スクの各フィルタ部における照明光の透過光量の差に対
応させて、透過光量が均一となるように補正することが
できて、バランスの良い照明を行うことができるように
なる。従って、撮像素子において光電変換される際に各
色のフィールドの画像信号における振幅差が出るのを抑
制することができるようになり、容易に高画質の再生画
像が得られるようになる。

［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１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示
すもので、第３図において本発明に係る照明装置の全体
構成を示す。

図中において、10は光源装置、11は照明光を伝送する
ライトガイドをそれぞれ示し、光源装置10内には可視領
域の波長で発光する発光ランプ等からなる光源12が設け
られると共に、該光源12からライトガイド11の入射端に
至る照明光の光路の途中には、フィルタ装置13が介装さ
れている。このフィルタ装置13は、２枚の回転フィルタ
ディスク14,15から構成される。そして、これら各フィ
ルタディスク14,15は、モータ16によって回転駆動せし
められるようになっている。

ここで、フィルタディスク14,15は、第１図（ａ），
（ｂ）に示したように構成される。即ち、第１のフィル
タディスク14には、それぞれ中心角が120゜の扇形とな
った３つの区画部14a〜14cが形成されており、第１の区
画部14aは透明ガラス等のように、フィルタ効果を有し
ない全光透過部で、第２の区画部14bは赤色の波長領域
光のみを透過させる赤フィルタ部、第３の区画部14cは
緑色の波長領域光のみを透過させる緑フィルタ部で構成
されている。また、第２のフィルタディスク15にも、そ
れぞれ中心角が120゜の扇形となった３つの区画部15a〜
15cが設けられており、第１の区画部15aは青色の波長領
域光のみを透過させる青フィルタ部となっており、また
第２の区画部15b及び第３の区画部15cは光減衰部を構成
するものであって、NDフィルタ（ニュートラル・デンシ
ティ・フィルタ）を蒸着等の手段で形成するようにして
いる。そして、第２の区画部15bは高濃度NDフィルタ
部、第３の区画部15cは低濃度NDフィルタ部となってい
る。

このように構成されるフィルタ装置13の第1,第２のフ
ィルタディスク14,15は、それぞれ全光透過部14aと青フ
ィルタ部15a、赤フィルタ部14bと高濃度NDフィルタ部15
b、及び緑フィルタ部14cと低濃度NDフィルタ部15cとを
対面させた状態にして、光源側に第１のフィルタディス
ク14が位置し、ライトガイド11側に第２のフィルタディ
スク15が位置するようにしてモータ16に接続させて、該
モータ16を作動させることによって、両フィルタディス
ク14,15を同期して回転させることができるようになっ
ている。従って、光源12からの照明光の光路Ｌに、第２
のフィルタディスク15における青フィルタ部15aが臨ん
だときには、青色の波長領域光が透過し、第１のフィル
タディスク14の赤フィルタ部14b,緑フィルタ部14cが光
路Ｌに臨んだときには、それぞれ赤色の波長領域光，緑
色波長領域光がそれぞれ透過することになる。

ところで、光源12からの照明光が赤フィルタ部14b,緑
フィルタ14c及び青フィルタ部15aを通過する透過光量は
同一ではない。即ち、青フィルタ部15aを透過する照明
光のスペクトル強度は第２図（ａ）となり、緑フィルタ
部14cを透過する照明光は同図（ｂ）に点線で示したス
ペクトル強度を有する。また、赤フィルタ部14bを透過
する照明光のスペクトル強度は同図（ｃ）に点線で示し
たようになる。然るに、赤フィルタ部14bが光路Ｌに臨
むときには、高濃度NDフィルタ部15bも光路Ｌに臨むこ
とになるからフィルタ装置13を透過する照明光は、該高
濃度NDフィルタ部15bによって減衰せしめられてその光
量が低下する。また、緑フィルタ部14cが光路Ｌに臨む
ときには、低濃度NDフィルタ部15cも光路Ｌに臨むよう
になるので、フィルタ装置13を透過する照明光が減衰し
てその光量が低下する。そこで、これら各NDフィルタ部
15b,15cの濃度を調整してそれらの光減衰率が、第２図
（ｂ）及び（ｃ）に実線で示したように、それぞれ青フ
ィルタ部14aを透過する照明光の光量とほぼ同じとなる
ように設定している。

さらに、これら第1,第２のフィルタディスク14,15
は、前述した如く、両者を同期して回転させることがで
きると共に、第２のフィルタディスク15を第１のフィル
タディスク14に対して所定角度だけ相対回転させること
ができる構造となっている。即ち、モータ16の回転軸17
には第２のフィルタディスク15が直接連結されており、
第１のフィルタディスク14は従動筒体18に取り付けられ
ている。そして、該従動筒体18にはばね19が作用してお
り、このばね19によって、従動筒体18は、第３図に矢印
Ａで示した方向に付勢されて、該従動筒体17は回転軸17
と係合して、モータ16を作動させたときに、両者は同期
して回転するようになる。また、ソレノイド等のアクチ
ュエータ（図示せず）により同図に矢印Ｂで示した方向
にスライド変位させたときには、従動筒体18と回転軸17
との間の係合が解除されて、モータ16を作動させると、
回転軸17だけが回転して従動筒体18は非回転状態とな
り、この結果、第２のフィルタディスク15は回転する
が、第１のフィルタディスク14は静止状態となる。

また、フィルタ装置13を構成する各フィルタディスク
14,15の回転制御を行うために、モータ16はモータ駆動
制御回路20と接続されており、該モータ駆動制御回路20
からの信号に基づいてその駆動が制御されるようになっ
ている。さらに、両フィルタディスク14,15を同時に回
転している状態から、その回転を停止させる時において
は、常に一定の位置、即ち第１のフィルタディスク15に
おける全光透過部14aと、第２のフィルタディスク15に
おける青フィルタ部15aとが光路Ｌに臨む位置で停止す
るようにしている。このために、第１のフィルタディス
ク14には位置インデックス21が設けられており、この位
置インデックス21を検出するために、該位置インデック
ス21の回転軌跡に対面するように、検出センサ22が配設
されている。

このように構成することによって、モータ駆動制御回
路20からモータ16に対して停止信号が出力されると、フ
ィルタディスク14に設けた位置インデックス21が検出セ
ンサ22により検出されたときに、フィルタ装置13が停止
することになる。そこで、白色照明を行う場合において
は、この停止状態から、従動筒体18と回転軸17との係合
を離脱させて、モータ16によって第２のフィルタディス
ク15のみを120゜回転させる。これによって、低濃度ND
フィルタ部15cが光路Ｌに臨むことになるので、白色照
明が可能となる。

而して、フィルタ装置13の第1,第２のフィルタディス
ク14,15は、それぞれ全光透過部14aと青フィルタ部15
a、赤フィルタ部14bと高濃度NDフィルタ部15b、及び緑
フィルタ部14cと低濃度NDフィルタ部15cとを対面させた
状態に保持しておき、光源12の発光を行わせる。これに
よって、観察対象部には、R,G,Bの各波長領域による照
明光が順次繰り返して照射されることになる。そして、
撮像素子により当該観察対象部の像を光電変換すること
によって、この観察対象部におけるR,G,Bの各色の画像
データを形成することができる。そこで、これらの各フ
ィールドにおける画像データの信号処理を行って相互に
重ね合せて、ディスプレイ画面上に表示することができ
るようになる。

ところで、R,G,Bの各波長領域における照明光の光量
は、赤フィルタ部14bを通過する際には高濃度NDフィル
タ部15bにより、また緑フィルタ部14cを通過する際には
低濃度NDフィルタ部15cにより減衰せしめられるので、
均一な光量となるように調整される。従って、観察対象
部における各色の画像をバランス良く撮像することがで
きるようになり、画像処理部における信号処理の簡略化
を図ることができ、再生画像の画質が向上する。

次に、第４図及び第５図は本発明の第２の実施例を示
すもので、本実施例においては、R,G,Bの各波長領域光
だけでなく、赤外光（IR）の照明を行うことができるよ
うにしたものを示す。而して、この場合においては、光
源としては、可視領域と共に赤外領域の波長で発光する
ランプ等を用い、フィルタ装置を構成する第1,第２のフ
ィルタディスク31,32を第４図に示したように構成す
る。

即ち、フィルタディスク31,32をそれぞれ中心角が90
゜の扇形となった４つの区画部31a〜31d及び32a〜32bが
形成されている。第１のフィルタディスク31における各
区画部31a〜31dのうち、区画部31aは全光透過部，区画
部31bは赤外光の波長領域のみを透過させる赤外光フィ
ルタ部，区画部31cは赤フィルタ部，区画部31dは緑フィ
ルタ部となっている。また、第２のフィルタディスク32
における各区画部32a〜32dのうち、区画部32aは青フィ
ルタ部,32b〜32dは光減衰部を構成するもので、32bは高
濃度NDフィルタ部,32cは中濃度NDフィルタ部,32dは低濃
度フィルタ部となっている。

前述のように構成される各フィルタディスク31,32
は、全光透過部31aと青フィルタ部32a,赤外光フィルタ
部31bと高濃度NDフィルタ部32b,赤フィルタ部31cと中濃
度NDフィルタ部32c,緑フィルタ部31dと低濃度NDフィル
タ部32dとを対向させる状態にして、前述した第１の実
施例と同様の構成を有する回転駆動手段に装着して、こ
のフィルタ装置を回転させることによって、R,G,B,IRの
各波長領域光で順次観察対象部に対する照明を行うこと
ができるようになっている。そして、前述した各NDフィ
ルタ部32b〜32dによる光減衰率は、第５図（ａ）に示し
た青フィルタ部32aを透過する照明光の光スペクトル強
度を基準として、同図（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）に点線
で示したように赤外光フィルタ部31b,赤フィルタ部31c,
緑フィルタ部31dを透過する照明光の光スペクトル強度
を実線で示したように、青フィルタ部32aのレベルとほ
ぼ同一となるように調整されている。

このように構成することによって、R,G,Bの各波長領
域光からなる画像の外に、IR画像をも形成することがで
きるようになり、ディスプレイ画面上において、観察対
象部のカラー画像と共にIR画像を重ね合せて表示したり
することができ、病変部の観察等に至便となる。また、
このときにおいて、R,G,Bの各波長領域における照明光
の光量のバランスが良くなるので、再生画像の画質が向
上することはいうまでもない。

なお、前述した各実施例においては、フィルタ装置と
しては、２枚のフィルタディスクを用いるように構成し
たものを示したが、第６図に示したように、１枚のフィ
ルタディスク40を用い、その片側には各色フィルタ部41
を形成し、他側にはそれぞれ濃度の異なるNDフィルタ部
42及び全光透過部を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、本発明は、少なくとも一部のフ
ィルタ部にそのフィルタ部における透過光量を調整する
ための光減衰部を対設する構成としたので、各フィルタ
部に、観察対象部に向けて照射される各色の照明光のフ
ィルタディスクの各フィルタ部における透過光量の差に
対応させて、透過光量が均一となるように補正されて、
バランスの良い照明を行うことができるようになり、撮
像素子において光電変換される際に各色のフィールドの
画像信号における振幅差が出るのを抑制することができ
るようになり、容易に高画質の再生画像が得られるよう
になる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図はフィルタ装置の構成を示す説明図、第２図
（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は各フィルタ部における透過
光量の特性を示す線図、第３図は照明装置の全体構成
図、第４図及び第５図は本発明の第２の実施例を示すも
ので、第４図はフィルタ装置の構成を示す説明図、第５
図（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は各フィルタ部に
おける透過光量の特性を示す線図、第６図は本発明の第
３の実施例を示すフィルタ装置の断面図である。 10:光源装置、11:ライトガイド、12:光源、13:フィルタ
装置、14,31:第１のフィルタディスク、14a,31a:全光透
過部、14b,31c:赤フィルタ部、14c,31d:緑フィルタ部、
15,32:第２のフィルタディスク、15a,32a:青フィルタ
部、15b,32b:高濃度NDフィルタ部、15c,32d:低濃度NDフ
ィルタ部、31b:赤外光フィルタ部、32c:中濃度NDフィル
タ部、40:フィルタディスク、41:色フィルタ部、42:ND
フィルタ部。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明用光源から、複数のフィルタ部を有す
   る回転フィルタディスクを介して観察対象部を照明する
   ことによって、面順次方式でカラー画像を発生されるも
   のにおいて、前記フィルタディスクの前記各フィルタ部
   のうち、少なくともその一部のフィルタ部に当該のフィ
   ルタ部における透過光量を調整するための光減衰部を対
   設する構成としたことを特徴とする面順次方式撮像シス
   テムの照明装置。
2. 【請求項２】前記光減衰部をNDフィルタで構成し、前記
   フィルタディスクの少なくとも一部のフィルタ部を形成
   した面とは反対側の面に前記NDフィルタ部を形成する
   か、該フィルタディスクと同期して回転する他のフィル
   タディスクに前記NDフィルタ部を形成するかしたことを
   特徴とする請求項（１）の面順次方式撮像システムの照
   明装置。
3. 【請求項３】前記フィルタディスクに赤，緑，青の各色
   フィルタ部を形成し、前記光減衰部として、前記赤色フ
   ィルタ部を通過する赤色照明光減衰部と、前記緑色フィ
   ルタ部を通過する緑色照明光減衰部とを設け、前記赤色
   照明光減衰部を前記緑色照明光減衰部より透過光量の減
   衰率を大きくしたことを特徴とする請求項（１）の面順
   次方式撮像システムの照明装置。
4. 【請求項４】前記フィルタディスクに赤，緑，青及び赤
   外光の各フィルタ部を形成し、前記光減衰部として、前
   記赤色フィルタ部を介する照明光を減衰させる赤色照明
   光減衰部と、前記緑色フィルタ部を介する照明光を減衰
   させる緑色照明光減衰部と、前記赤外光フィルタ部を介
   する照明光を減衰させる赤外光減衰部とを設け、これら
   各光減衰部の透過光量の減衰率が、赤外光減衰部，赤色
   照明光減衰部，緑色照明光減衰部の順に小さくなるよう
   にしたことを特徴とする請求項（１）の面順次方式撮像
   システムの照明装置。