JPH0145886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像素子を用いた内視鏡装置に関
するものである。

従来、生体腔内または機械装置の内部等の観
察、記録を行なう場合には、フアイバースコープ
とも呼ばれる内視鏡を用いるのが一般的であつ
た。フアイバースコープと呼ばれる内視鏡は、被
観察部に挿入される方の先端部には少なくとも被
検物の像をつくる結像光学系と、結像光学系によ
つて出来た光学像を他の先端部まで伝達するイメ
ージガイドと呼ばれる光学繊維束の一端および被
検物を照明する照明部材としてのライトガイドと
呼ばれる光学繊維束の一端が組込まれており、イ
メージガイドによつて伝達された光学像をルーペ
で拡大して観察したり、写真に記録したり、テレ
ビカメラで撮像したりすることによつて広く用い
られている。

近年半導体技術の著しい進歩によつてCCD等
で代表される自己走査型の固体撮像素子が実用化
に入りつつあり、すでにこの種の固体撮像素子を
用いたテレビカメラが実用化されている。従来テ
レビカメラで使用されていたビジコン等の撮像管
に比べ、この種の固体撮像素子は小型軽量に作り
得る可能性を持つことなどから、内視鏡の前記先
端部に固体撮像素子を直接組込み、結像光学系に
よる被検物の像を電気信号に変換して、受像起
（CRT表示装置）にテレビの映像として表示しよ
うという試みがいくつかなされている。（特開昭
51―65962、特開昭49―114940等） この場合CRTに表示するテレビの映像をカラ
ーにするには、撮像例は一般に次の方式が考えら
れている。第１は基本的な方式であるが、結像光
学系で作られる被写体の像をレツドＲ、グリーン
Ｇ、ブルーＢの３原色の色像に色分解し、この３
原色像に対応して３ケの別々の固体撮像素子を用
いる方式、第２は１ケの固体撮像素子を用い、固
体撮像素子を構成する各画素に対応して、レツド
Ｒ、グリーンＧ、ブルーＢの３原色のフイルター
をモザイク状に配色することによつて撮像面の多
重化を行なう方式である。第３は内視鏡の構造及
び使用状態の特殊性を考えて、内視鏡の照明部材
即ち前述のライトガイドと呼ばれる光学繊維束に
照明光を与える光源側に例えばレツド、グリー
ン、ブルーの３原色フイルターを所定の回転速度
で回転させ、１ケの固体撮像素子より画像のレツ
ド、グリーン、ブルーの三原色成分画像を面順次
方式で取り出す方式である。しかしこれ等の方式
を内視鏡に用いた場合夫々次の様な欠点が表われ
る。第一の方式は最も基本的で良好な映像が得ら
れるが、内視鏡のような細い小さな先端部に収納
することが不可能で、もし収納した場合には、内
視鏡の先端部が大きくなり、内視鏡使用上の制約
を大きく受ける。

第２の方式は、形状的には、内視鏡先端部を小
型にし得るが、固体撮像素子の撮像面をレツド、
グリーン、ブルー、の三原色のモザイク状フイル
ターで色分割しているので、解像力を決めるグリ
ーン部の画素数が少なくなり解像力低下を招くこ
とを避けられない。特に内視鏡先端部を小型にし
た場合、固体撮像素子としてもあまり画素数の多
いものを使用することが困難になるので、この場
合には特に解像力低下は大きな問題となる。第３
の方式は１つの固体撮像素子を面順次の型で使用
し画像の３原色成分を順次取り出すため、比較的
動きの速い被検物に対しては３原色像の時間的レ
ジストレーシヨンに問題が起り、画質の劣化が避
けられなくなる。

本発明は内視鏡の構造及び使用状態の特殊性を
考えて、これら上記欠点を改善した、固体撮像素
子を用いた内視鏡に最適な撮像方式を持つた内視
鏡装置に関するもので、先端部には少なくとも被
検物の像をつくる結像光学系と、結像光学系によ
る像を電気信号に変換する自己走査型の固体撮像
素子と、被検物を照明する照明手段を有し、前記
固体撮像素子には、固体撮像素子を構成する各画
素に対応して、シアンとイエローの色フイルター
を交互に配色し、前記照明手段によりグリーンの
色光を照明した時には固体撮像素子の全画素より
被検物のグリーン成分に相当する画像信号をとり
出し、前記照明手段によりマゼンタの色光を照明
した時には前記固体撮像素子のシアンの色フイル
ターが配置されている画素よりは被検物のブルー
成分に相当する画像信号をとり出し、イエローの
色フイルターが配置されている画素よりは被検物
のレツド成分に相当する画像信号をとり出し、こ
れ等の画像信号を画像信号処理装置でカラー画像
信号としCRT表示装置の様なデイスプレー装置
にカラー画像を表示することを特徴とした固体撮
像素子を用いた内視鏡装置を提供するものであ
る。

以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明による内視鏡装置の概略構成を
示すもので、図中１は内視鏡本体、２は光源装
置、３は同期回路、４は画像信号処理回路、５は
CRT等の画像デイスプレイ装置を示している。
内視鏡本体１の被観察部に挿入される側端部に
は、少くとも被検物の像をつくる結像光学系１２
とCCD等で代表される自己走査型の固体撮像素
子１３、及び被検物を照明する照明部材としての
ライトガイド１４の先端部１５が組込まれてお
り、固体撮像素子１３には固体撮像素子を構成す
る各画素に対応して第２図に示す様なシアンCy
とイエローＹの色フイルターがモザイク状に配色
されている。なお第１図中に示す内視鏡本体１の
先端部には窓ガラス１１が設けられており、結像
レンズ１２はこの窓ガラス１１を通して被検物の
像を固体撮像素子１３の撮像面に結像しており、
ライトガイド１４の先端部１５より射出される照
明光は窓ガラス１１を通して被検物の照明する様
になつており、固体撮像素子１３よりの画像の電
気信号はリード線束１５によつて画像信号処理装
置４に伝えられデイスプレイ装置５によつて画像
として表示される。ここでリード線束１５には固
体撮像素子を駆動させるためのクロツク信号等を
供給するリード線等が含まれ、これ等クロツク信
号等のCCD駆動のための回路は画像信号処理装
置４に含まれるものとする。

一方光源装置２は高速で交互に点滅出来る２ケ
のフラツシユランプ２５，２６を持ちフラツシユ
ランプの一方２５にはマゼンターフイルター２４
を配置し、他のフラツシユランプにはグリンフイ
ルター２３を配置し、これ等の光源よりグリーン
光、マゼンタ光はグリーン光反射、マゼンター光
透過のダイクロイツクミラー２２、1Rカツトフ
イルター２７を介してコンデンサーレンズ２１で
ライトガイド１４の一端面１６上に集光されてい
る。この光源装置のフラツシユランプ２５，２６
は３に示す同期回路で、画像の１フイールドに同
期して交互に点滅する様に構成されているが、こ
の図ではフラツシユランプ２５，２６を点燈する
パワーソースは省略して示していない。

第１図において１例としてまず画像の第１フイ
ールドは（順次第３、第５の寄数フイールド）第
３図に示す様なグリーン光（フラツシユランプ２
６とグリーンフイルター２３で作られる）で照明
されるとすると、固体撮像素子の各画素には第２
図に示す様にシアンCyとイエローＹの色フイル
ターが配置されているので、第３図に示す様にシ
アンフイルターの配置された画素からも、イエロ
ーフイルターの配置された画素からも第４図に示
すような被検物のグリン成分の信号Ｇがとり出さ
れるので、結局固体撮像素子の全画素より被検物
のグリーン成分の信号がとり出される。次に第２
フイールド（順次第４、第６…の偶数フイール
ド）では第３図に示すマゼンタ光Ｍ（フラツシユ
ランプ２７とマゼンタフイルター２４で作られ
る）照明されるとすると、第４図に示す様に、第
２図のシアンフイルターの配置された画素からは
被検物のブルー成分の信号Ｂがとり出され、イエ
ローフイルターの配置された画素からは被検物の
レツド成分Ｒの信号がとり出されることになる。
即ち第２フイールドからは被検物のブルー成分と
レツド成分の信号が得られることになる。この場
合、被検物のブルー成分とレツド成分の信号の解
像力はグリーン成分の信号に比べて1/2になるが、
カラーテレビの画像力はグリーン成分の信号で決
まつてしまうので、前記の様な信号のとり出し方
をおこなうことによりカラー画像の解像力を劣化
させることがなく、また２フイールドで被検物の
色成分の信号が全部得られるので前に述べた３原
色の像を順次取り出す方式にくらべて2/3の時間
ですむので、前述の第３の方式で問題となつた３
原色像の時間的レジストレーシヨンの問題が改善
されることになる。第１図に示した様に、実際に
はIRカツトフイルターを用いるので、例えば第
５図に示す様な特性のIRカツトフイルターを用
いると系としての分光特性は第６図に示すような
形のものが得られるので良好な色再現が期待でき
る。また前記信号処理回路では、グリーンの画像
信号と、ブルー、レツドの画像信号を各フイール
ドごとに順次カラーテレビモニターに交互に表示
するか、グリーンの画像信号とブルー、レツドの
画像信号を一度メモリーに記憶し、カラーテレビ
モニターの各フイールドに対応して適時呼出すこ
とにより、同時式カラー画像信号として処理する
等いろいろな方式が考えられる。

この様にこの発明によれば１ケの固体撮像素子
を用いるにもかかわらず、これまでに提案されて
いる方式に比べると解像力、レジストレーシヨン
ミスによる像の劣化が著しく改善され、更に小型
に内視鏡先端部を構成出来るので、特に内視鏡の
様な先端部の形状、大きさに制約を受ける場合に
は非常に大きな効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による内視鏡装置の構成図、
第２図は、第１図の固体撮像素子に用いるモザイ
クフイルターの平面図、第３図は、グリーン光と
マゼンタ光からなる光源光のスペクトル分布及び
シアンとイエローからなるモザイクフイルターの
分光透過率を示す図、第４図は第３図の光源フイ
ルターの組み合せによつて得られた色成分光の分
布図、第５図はIRカツトフイルターの分光透過
率を示す図及び第６図は、第５図の特性を加味し
た第３図の色成分光の分布図である。 １…内視鏡、１２…結像光学系、１３…固体撮
像素子、１４…照明手段、Cy…シアンフイルタ
ー、Ｙ…イエローフイルター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 生体腔内または機械装置の内部等の観察、記
   録を行なう内視鏡において、生体腔内または機械
   装置の内部等に挿入される先端部には、少くとも
   被検物の像をつくる結像光学系と、結像光学系に
   よる像を電気信号に変換する自己走査型の固体撮
   像素子と、被検物を照明する照明手段を有し、前
   記固体撮像素子には、固体撮像素子を構成する各
   画素に対応して、シアンとイエローの色フイルタ
   ーを交互に配色し、前記照明手段によりグリーン
   の色光を照明した時には固体撮像素子の全画素よ
   り被検物のグリーン成分に相当する画像信号をと
   り出し、前記照明手段によりマゼンタの色光を照
   明した時には前記固体撮像素子のシアンの色フイ
   ルターが配置されている画素よりは被検物のブル
   ー成分に相当する画像信号をとり出し、イエロー
   の色フイルターが配置されている画素よりは被検
   物のレツド成分に相当する画像信号をとり出すこ
   とによりカラー画像を形成することを特徴とした
   固体撮像素子を用いた内視鏡装置。