JPH01284225A

JPH01284225A - 内視鏡用テレビカメラ

Info

Publication number: JPH01284225A
Application number: JP63111852A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Takasugi; 芳治高杉
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1989-11-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内視鏡用テレビカメラに関する。

〔従来の技術〕

従来、内視鏡により得られる画像をテレビカメラにより
観察する場合、１ｉ像素子の画素配列１色分解フィルタ
ー、内視鏡に用いられているイメージガイドファイバー
の最密充填構造等が規則的構造を持つため、干渉効果に
よってテレビ画面上にモアレ縞が発生する。このモアレ
縞を除去するために、通常内視鏡接眼部とテレビカメラ
の描像素子とを結ぶ光路中に光学的ローパスフィルター
を配置している。

ところが、ここで発生するモアレ縞は、例えば上述のよ
うに、描像素子の画素配列、内視鏡がファイバースコー
プであればイメージガイドファイバーの繊維径や接眼レ
ンズの倍率、硬性鏡であれば観察物体の持つ周波数特性
や内視鏡自身の倍率。

テレビカメラを内視鏡に取付けるためのアダプターの倍
率等様々な組み合わせによって異なってくるため、通常
使用する内視鏡毎に光学的に特性の異なる光学的ローパ
スフィルターを組み込んだアダプターやテレビカメラを
その都度交換することによってモアレ縞を除去していた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記方法は、内視鏡を変える度にアダプ
ターやテレビカメラを交換しなければならず、またその
種類も多数必要となるため価格的にも高価となり、その
取扱い、操作上も非常に面倒であるという問題点を有し
ていた。

本発明は、上記問題点に鑑み、種々の内視鏡に取付けて
も有効にモアレ縞を除去し、良質なテレビ画像が得られ
るようにした内視鏡用テレビカメラを提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明による内
視鏡用テレビカメラは、複数の互いに異なる内視鏡の接
眼部に装着される内視鏡用テレビカメラにおいて、前記
接眼部から射出した光束が前記テレビカメラ内に設けら
れた撮像装置に到る光路中に光学的ローパスフィルター
を交換可能に設置し、装着される内視鏡に応じて空間周
波数レスポンスが互いに異なる光学的ローパスフィルタ
ーを選択使用するようにしたものである。

斯かる構成によれば、モアレ縞の発生が顕著な場合には
、物体像の空間周波数スペクトルを抑圧する作用の大き
い光学的ローパスフィルターを選択することにより、若
干解像力は落ちるがモアレ縞のない鮮明な画像を観察す
ることができる。−方、モアレ縞の発生が少ない場合に
は、物体像の空間周波数スペクトルを抑圧する作用の小
さい光学的ｔｆｆ　−ハスフィルターを選択することに
よりモアレ縞がなく而も高解像力の画像を観察すること
ができる。

光学的ローパスフィルターは、モアレ縞が発生し易い場
合は多数枚の水晶板で構成し、モアレ縞が発生し難い場
合は少数枚の水晶板で構成する。

ところで、水晶板の構成枚数を変えるとそれに伴い光路
長が変化するので、光学的ローパスフィルターの交換に
とって都合が悪い。そこで、水晶板の構成枚数が変わっ
ても光路長は一定であるようにガラス板を用いて補正す
る。

（実施例〕以下、図示した各実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。

第１図はファイバースコープの像を本発明内視鏡用テレ
ビカメラの一実施例を用いて逼影する場合の構成を模式
的に描いたものである。１はファイバースコープで先端
に対物レンズ２を有しており、内部にはイメージガイド
ファイバー束３を有している。イメージガイドファイバ
ー束３の入射端面ば対物レンズ２による結像位置に配置
され、射出端面は接眼部４に位置している。その後方に
接眼レンズ５が設けられている。６はファイバースコー
プの接眼部４にテレビカメラ７を取付けるためのアダプ
ターであり、結像レンズ８が内蔵されている。テレビカ
メラ７内には光学的ローパスフィルター９及びＣＣＤ　
（固体撮像素子）１０が配置されている。従って、物体
Ｍの像が対物レンズ２によりイメージガイドファイバー
束３の入射端面に結像され、その射出端面に伝達された
像が、接眼レンズ５及び結像レンズ８により光学的ロー
パスフィルター９を介してＣＣＤｌ０上に再結像せしめ
られ、図示しないテレビモニター等にテレビ画像として
映し出される。

ここで、最密充填構造を成したイメージガイドファイバ
ー束３の端面形状が接眼レンズ５．アダプター６の結像
レンズ８によってテレビカメラ７内に配置された１最像
素子１０上に伝達される。このイメージガイドファイバ
ー束３は、ある一方向に着目すれば、ある空間周波数を
もって規則的に配列していることになる。そして、この
空間周波数は、前述したようにイメージガイドファイバ
ー束３の繊維径φや描像素子１ｏ上へ画像を伝達するレ
ンズ系の倍率βによって決まるものであり、その空間周
波数ｆはｒ＝（φ×βＸ５ｉｎ　６０”　）で求められ
る。これは、ファイバースコープの種類によっても異な
る値をとる。又、同様に描像素子１０の画素配列によっ
てもある方向に封しである空間周波数をもつことになる
。

しかし、上記種々な空間周波数成分を全てカットできる
ように光学的ローパスフィルター９を構成するのは困難
であり、またモアレ縞は低周波数側の方が発生し易いの
で、ローパスフィルターは比較的低周波数成分をカット
するように構成するのが良い。

第２図に光学的ローパスフィルター９として６枚の水晶
板９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｒから成る構成を
示す。

ここで、ファイバースコープｌ及びアダプター６の組み
合わせのうち低周波数のものの周波数をｆａ＝１０本／
Ｍと仮定した場合、光学的ローパスフィルター９の各水
晶板の厚さは、例えば９ａから９「まで順次９．２０４
鶴、　　１３．２０８ｍ、　　１０．４４７璽會、９．
２０４璽婁、９．８０２龍、１０．３０８鰭となってい
る。又、各水晶板９ａ乃至９ｆの結晶軸方向は、テレビ
カメラ７のマウント側から見た場合撮像素子１０の水平
走査方向に対して第３図に示した如き傾き角を有し、而
もその傾き角は順次４５°ずつずらしである。

第４図は第２図及び第３図に示した光学的ローパスフィ
ルター９の空間周波数レスポンスを２次元周波数平面で
表わした図である。この図で縦軸は撮像素子ｌＯの垂直
走査方向に横軸は水平走査方向に夫々対応じており、イ
メージガイドファイバー束の射出面像の空間周波数スペ
クトルはファイバー束を構成するファイバーの並列方向
を撮像素子１０の水平走査方向に一敗させた場合につい
て描いている。そして、９ａ＋、９ａｚは、水晶板９ａ
によってカットされる周波数を示すトラップ線（レスポ
ンスが零になる線）であって、以下９ｂｌ　、９ｂ！　
、　・、、、９ｆ、、９ｆ！も同様である。又、Ｒ＋　
〜Ｒ６で示される周波数領域は、種々のファイバースコ
ープとアダプター６との組み合わせによって決まるもの
である。

又、レスポンスの大きさは紙面に垂直な方向に表示され
るので図面から直ちに明らかでないが、１枚の水晶板の
空間周波数レスポンスはｌ　ｃｏｓ　θ１形の特性を有
しているので、光学的ローパスフィルター９のレスポン
スは各水晶板９ａ乃至９ｆのレスポンスの積で与えられ
、原点（Ｈ＝Ｖ−０）における値ｌから各トラップ綿９
ｂ＋、９ｂｔ。

・・・・、９ｆ、、９ｆ、に向って徐々に下降する形を
持っている。

カくシて、内視鏡がファイバースコープであってモアレ
縞が発生し易い場合に、上記のような構成をとることに
より、モアレ縞の発生に起因する周波数成分を除去でき
、その結果良質な画像を得ることができる。

ところで、前述したように、撮像素子１０での空間周波
数は、ファイバースコープｌが変わる毎に種々の値をと
る。従って、ファイバースコープ１によっては、上記と
同じ構成の光学的ローパスフィルターでは、モアレ縞の
除去と同時に逆に観察像の劣化を招く虞れもある。そこ
で、内視鏡がファイバースコープであってもモアレ縞が
発生し難い場合に、光学的ローパスフィルターの水晶板
の枚数を減らし、観察像の劣化をさせずに有効にモアレ
縞を除去することが望ましい。第５図はその場合の光学
的ローパスフィルター１１の構成を示している。光学的
ローパスフィルター１１は４枚の水晶板１１ａ、ｌｌｂ
、ｌｉｅ、ｌｉｄから成っており、各水晶板１１ａ乃至
ｌｉｄの厚さは例えば順次７．２３８ｍｍ、　　６．３
７７ｍｍ、　　６．７９２ｍ。

７、１４２　ａｍとなっている。又、この場合も第６図
に示したように、各水晶板１１ａ乃至ｌｉｄの結晶軸方
向は順次４５°ずつずらしである。又、光学的ローパス
フィルター１１の前には水晶板の構成枚数が少な（なっ
ても上記の光学的ローパスフィルター９と光路長を同じ
くするための光路長補正用ガラス仮１２が配置されてい
る。

第７図は第５図及び第６図に示した光学的ローパスフィ
ルターの空間周波数レスポンスを２次元周波数平面で表
した図である。ここで、１ｌａｌ。

１１ａｇ　、　・・・・、ｌ　ｌｄ＋　、１１ｄｚは各
水晶板１１ａ乃至ｌｉｄによってカットされる周波数を
示すトラップ線である。又、ＳｌからＳｈ　は、この場
合のファイバースコープｌの空間周波数領域を示してい
る。

かくして、内視鏡がファイバースコープであってもモア
レ縞が発生し難い場合に上記のように構成することによ
り、モアレ縞の除去を適切に行い且つ観察像の劣化を少
なくすることができる。

又、第８図は関節鏡などの硬性鏡１３によって得られる
画像を上記テレビカメラ７を用いて観察する場合につい
て示しているが、このような場合硬性鏡１３ではイメー
ジガイドファイバー束の代わりにリレーレンズ系１４を
用いて像を伝送するようになっているので、イメージガ
イドファイバ−束の空間周波数といったものが特定でき
ない。

従って、主に撮像素子１０の画素ピッチから定まる空間
周波数をカットする必要がある。

第９図はその場合の光学的ローパスフィルター１５の構
成を示している。光学的ローパスフィルター１５は２枚
の水晶仮１５ａ、１５ｂから成っており、各水晶板１５
ａ、１５ｂの厚さは、例えば順次７．８３６龍、８．３
４５鰭となっている。又、この場合も、第１０図に示し
たように各水晶板１５ａ、１５ｂの結晶軸方向は４５°
ずつずらしである。又、上記第２実施例と同様に光学的
ローパスフィルター１５の前には光路長補正用のガラス
板１６及び１７が配置されている。

第１１図は第９図及び第１０図に示した光学的ローパス
フィルター１５の空間周波数レスポンスを２次元周波敗
平面で表わした図である。ここで、１５ａ＋　、１５ａ
ｚ　、１５ｂ＋　、１５ｂｚ　は、水晶板１５ａ、１５
ｂによってカットされる周波数を示すトラップ線である
。又、第１１図の中に示されている黒点は、撮像素子Ｉ
Ｏによって定まる空間周波数である。

かくして、このような構成にすれば、硬性鏡による画像
を劣化させることなく、モアレ縞の発生を防止し、良質
な画像観察ができる。

以上述べたように、本発明によれば、使用する内視鏡に
対応じて光学的ローパスフィルターのみを交換すればよ
く、アダプターやテレビカメラを交換する必要はない、
従って、一種類のテレビカメラを種々の内視鏡に取付け
ても有効にモアレ縞を除去し、良質なテレビ画像が得ら
れる。又、この光学的ローパスフィルターも使用する内
視鏡毎に常に交換しなければならないというわけではな
く、上記各側で示したように有効にモアレ縞を除去し且
つ画質劣化が少なければ交換しなくて済む場合もある。

又、上記実施例では、複数の水晶板及び光路長補正用ガ
ラス板により光学的ローパスフィルターを構成したもの
について示したが、光学的ローパスフィルター中に他の
光学的フィルターを含んだ構成にしても良い、又、光学
的ローパスフィルターは、アダプター内に構成してもよ
いし、テレビカメラ内に構成しても良い。

又、光学的ローパスフィルターを交換する場合、光路長
補正用ガラス板も含めたものを光学的ローパスフィルタ
ーとして一体に扱い交換するようにしてもよい、又、光
学的ローパスフィルターを前群と後群とから基本的に構
成し、後群は交換せずに固定し、前群のみを交換するよ
うにしてもよい。

但し、この分割交換式の場合注意する必要があるのは、
前群を交換する場合に前群と後群との間にゴミなどが付
着することがあり、ゴミなどが付着するとテレビカメラ
で観察したときにその影がテレビ画面上に映ってしまう
ことである。そこで、これを防止するために、固定して
おく後群の厚みを大にして描像面上でゴミの像がぼける
ようにするのが良い。

尚、上記実施例では、水晶仮による像の分離方間が必ず
しも撮像素子の水平走査方向と一致していないが、この
ことは内視鏡の特定空間周波数をカントするのにあまり
問題とはならない。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による内視鏡用テレビカメラは、一
種類のテレビカメラを種々の内視鏡に取付けても有効に
モアレ縞を除去し、良質なテレビ画像が得られるという
実用上重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内視鏡用テレビカメラの一実施例
を用いてファイバースコープの像を１最影する場合の構
成を示す概略図、第２図及び第３図は夫々上記実施例に
用いる光学的ローパスフィルターの一例の略断面図及び
該光学的ローパスフィルターを構成する各水晶板の結晶
軸方向を示す図、第４図は第２図及び第３図に示した光
学的ローパスフィルターの空間周波数レスポンスを２次
元周波数千面で表わした図、第５回及び第６図は夫々上
記実施例に用いる光学的ローパスフィルターの他の例の
略断面図及び該光学的ローパスフィルターを構成する各
水晶板の結晶軸方向を示す図、第７図は第５図及び第６
図に示した光学的ローパスフィルターの空間周波数レス
ポンスを２次元周波数平面で表わした図、第８図は上記
実施例を用いて硬性鏡の像を撮影する場合の構成を示す
概略図、第９図及び第１０図は夫々上記実施例に用いる
光学的ローパスフィルターの更に他の例の略断面図及び
該光学的ローパスフィルターを構成する各水晶板の結晶
軸方向を示す図、第１１図は第９図及び第１Ｏ図に示し
た光学的ローパスフィルターの空間周波数レスポンスを
２次元周波数平面で表わした図である。ｌ・・・・ファイバースコープ、２・・・・対物レンズ
、３・・・・イメージガイドファイバー束、４・・・・
接眼部、５・・・・接眼レンズ、６・・・・アダプター
、７・・・・テレビカメラ、８・・・・結像レンズ、９
，１１゜１５・・・・光学的ローパスフィルター、ｌＯ
・・・・ＣＣＤ、１２，１６．１７・・・・光路長補正
用ガラス板、１３・・・・硬性鏡、１４・・・・リレー
レンズ系。第１図１Ｆ４図２１−７図１８図ｔ９図

Claims

【特許請求の範囲】

　複数の互いに異なる内視鏡の接眼部に装着される内視
鏡用テレビカメラにおいて、前記接眼部から射出した光
束が前記テレビカメラ内に設けられた撮像装置に到る光
路中に光学的ローパスフィルターを交換可能に設置し、
装着される内視鏡に応じて空間周波数レスポンスが互い
に異なる光学的ローパスフィルターを選択使用するよう
にしたことを特徴とする内視鏡用テレビカメラ。