JPH0234008B2 - - Google Patents

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JPH0234008B2
JPH0234008B2 JP58183281A JP18328183A JPH0234008B2 JP H0234008 B2 JPH0234008 B2 JP H0234008B2 JP 58183281 A JP58183281 A JP 58183281A JP 18328183 A JP18328183 A JP 18328183A JP H0234008 B2 JPH0234008 B2 JP H0234008B2
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light
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endoscope
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Tatsuo Nagasaki
Hiroyoshi Fujimori
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は小型化に適したライン転送式固体撮像
素子を用いた内視鏡装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 近年、電荷結合素子等の固体撮像素子を撮像手
段に用いた内視鏡が種々提案されている。
上記固体撮像素子を用いた内視鏡は、光学繊維
束(フアイババンドル)で形成したイメージガイ
ドを用いた内視鏡におけるフアイバの折損によつ
て画像の質が低下することを防止できると共に、
画像の記録等が容易になる等の利点を有し、集積
化技術による進展と共に、益々小型化及び解像力
の向上が見込まれるため、今後広く用いられる状
況にある。
ところで、上記固体撮像素子としては、光電変
換と走査の2つの機能を有する電荷結合素子(以
下CCDという)が広く用いられている。この
CCDには、大別してフレーム転送方式,ライン
転送方式及び垂直インタライン方式のものとがあ
る。
上記フレーム転送方式のCCDは、あるフイー
ルド期間で、まず感光部で光電変換と信号の蓄積
をしておき、垂直ブランキング期間の短い時間
に、この電荷を並列にして蓄積部の方へ転送して
蓄え、遮光した該蓄積部の電荷を水平ブランキン
グ期間に1走査線に相当する分だけ水平レジスタ
により標準の走査方式で転送して、順次信号の読
み出しを行うものである。
上記ライン転送方式のCCDは、蓄積部を有し
ないもので、感光部の垂直方向の下段に出力レジ
スタを設けて、行ごとに転送信号を切換えて信号
を読み出すものである。
又、上記垂直インタライン転送方式のCCDは、
感光部と転送部とを一対として縦方向にライン状
に配列して構成したものである。
上記ライン転送式のCCDを用いた場合には、
他の方式のCCDの場合よりも小型にできるが、
信号読出しのために電荷の転送を行つている際に
入射光が受光されて異るべき画素に対応する信号
電荷が重畳されるスミア現象が生じるという欠点
があつた。
又、固体撮像素子としては前記CCDの他に、
特開昭56−131276号公報に記載のMOS型が存す
る。しかしながら、このMOS型固体撮像素子で
は前記インタライン転送方式、フレーム転送方式
と同様大型化してしまう。これは、フオトダイオ
ード部分の他に、各々スイツチング用のFET部
分が必要になると共に、スイツチング用のアドレ
スライン、データ読み出し用ラインが必要となる
からである。したがつて、小径の内視鏡先端部内
の小スペースに配置される固体撮像素子には不向
きである。[発明の目的] 本発明は上述した点に鑑み、小径の内視鏡先端
部内の小スペース内に配置できるように小型化が
可能なライン転送方式の固体撮像素子を用いた内
視鏡において、電荷の転送を行つているときに、
入射光が受光されてスミア現象が生じることがな
いようにした内視鏡装置を提供することである。
[発明の概要] 本発明の内視鏡装置は、ライン転送式固体撮像
素子を用いた内視鏡装置において、回転フイルタ
による照明手段を用いる場合、回転フイルタ上に
複数の色用の各フイルタを遮光期間をおいて交互
に同一円周上に配列した構成とすることにより、
複数の色光によつて固体撮像素子に受光される信
号電荷を遮光期間内に読み出して電気信号に変換
しこの電気信号に基づいてカラー表示を行うよう
にするものである。
[発明の実施例] 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。
第1図は本発明に係る内視鏡装置の構成をブロ
ツク図で、第2図はその動作を説明するタイミン
グチヤートである。
第1図において、符号1は内視鏡挿入部の先端
構成部を示していて、その先端には対物レンズ2
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バ回路5にて映像
信号に変換し、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つている。照明レン
ズ3の後方には光学フアイバ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イルタ
8を介在して照明光が照射されるようになつてい
る。照明光は光源ランプ9よりレンズ10を通し
て回転フイルタ8上に照射され、この照射光はフ
イルタ8に適当な遮光期間をおいて交互に配設さ
れた赤,緑及び青色(以下R,G,Bという)用
フイルタを経て前記ライトガイド7の端面に入射
される。回転フイルタ8外周辺には、読出パルス
検出部11,スタートパルス検出部12が固設さ
れ、回転フイルタ8は回転軸にて所定速度で回転
するように構成されている。回転軸は伝達系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
定とするようにしている。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ツチSW1,SW
2,SW3から成り、これらのスイツチはマルチ
プレクサ用ゲート信号発生部19からの各スイツ
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用のフ
レームメモリ20,21,22へ蓄積され、これ
らのフレームメモリよりR,G,B信号を経てカ
ラーテレビジヨンモニタ23でカラー表示される
ようになつている。上記において、読出パルス検
出部11は回転フイルタ8にその回転方向に配設
されたR,G,B用フイ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発
生部25で読出ゲート信号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
れて読出用クロツク信号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1
2(回転フイルタ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
記の各スイツチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3
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
転フイルタ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フイルタに対応した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ツク
信号CKr及びスイツチ用ゲート信号SG1,SG2
SG3が作成され、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光の照射によつて固体撮像素子
4にR,G,Bの信号電荷が蓄積される期間であ
る。したがつてR,G,B用フレームメモリ2
0,21,22のスイツチ用ゲート信号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つている。
第3図は上記回転フイルタ8の第1実施例を示
す側面図で、第4図はその正面図である。
これらの図に示すように、回転フイルタ8は円
板状の遮光板上に所定間隔を隔てて例えば3つの
透過窓を備えていて、これらの透過窓にはR,
G,B用フイルタ8R,8G,8Bが設けられて
いる。透過窓は回転方向mに帯状に形成されてい
て、その両端が内方向に凹状に形成されている。
遮光板周囲にはR,G,B用フイルタ8R,8
G,8Bに対応した位置(各フイルタの回転時に
おける終端位置)に3つの透孔a,b,cが同一
円周上に形成され、回転時これらの透孔a,b,
cを検出できるように読出パルス検出用フオトイ
ンタラプタ11が回転フイルタ8外周辺に固設さ
れている。また、透光a,b,cのさらに外周上
には1つの透孔dが形成されていて、この透孔d
の検出によつて回転フイルタ8の1回転が検出で
きるようにスタートパルス検出用フオトインタラ
プタ12が外周辺に固設されている。フオトイン
タラプタ11,12はフオトカプラのほかに磁気
を応用したホール素子や磁性薄膜素子で構成され
ていてもよい。
上記構成において、回転フイルタ8が矢符m方
向に回転した場合、R,G,B用各フイルタ8
R,8G,8Bとその間の遮光面が順次ライトガ
イド7の端面に移動してくるため、光源ランプ9
からの照明光は一定の遮光期間をおいてR,G,
B用フイルタを経てライトガイド7へ入射され、
照明レンズ3より被観察体へ照射される。被観察
体からの反射光は対物レンズ2を通して固体撮像
素子4の受光面に結像されて映像信号に変換され
る。この場合、例えば帯状のR用フイルタ8Rが
ライトガイド7端面を覆つている期間Rt1にはR
光が被観察体へ照射されて、その反射光が固体撮
像素子4に受光され映像信号として蓄積される。
その後遮光期間Rt2に入ると、光は照射されずこ
の期間Rt2において固体撮像素子4に既に蓄積さ
れているR光による映像信号を読み出すことにな
る。
この場合、回転フイルタ8の遮光板に形成され
る透過窓の形状(即ちR,G,B用の各色フイル
タの形状)はその両端が第5図に示すように内方
向に凹状に構成されたもの(符号27にて示す)
の他に、第6図に示すように直線状に構成された
もの(符号28にて示す)や、第7図に示すよう
に外方向に凸状に構成されたもの(符号29にて
示す)が考えられる。第5図,第6図,第7図に
示す各種形状の色フイルタを回転フイルタ8に形
成した場合、フイルタ8が回転することによつて
色フイルタ27,28,29の始端位置は第8図
aに示すようにライドガイド7端面(即ち入射光
束)を覆つて入射段階に入ることになるので、三
種のフイルタ形状27,28,29の内第5図に
示したフイルタ形状27が最も光量の立上り時間
が早くなる。そして、フイルタ8がさらに回転し
た場合、色フイルタ27,28,29の終端位置
は第8図bに示すようにライトガイド7端面を覆
つて遮光段階に入ることになるので、フイルタ形
状27が最も光量の立下り時間が早くなる。実
際、第5図〜第7図に示した色フイルタの形状2
7,28,29について回転フイルタ8の回転に
伴う透過光量を比べてみると、第9図に示すよう
になり第5図に示した形状27の場合が光量の立
上り及び立下り時間を最小にできることがわか
る。但し、第5図〜第7図において両端の特殊形
状を除いた帯状部分の回転方向距離lは同一であ
る。光量の最大期間を長くするには、第4図に示
したように回転フイルタ8にR,G,B用フイル
タ8R,8G,8Bを夫々1つずつ配列した構成
とし、しかも必要な読出期間Rt2がとれる範囲で
最長の距離lを設定すればよい。
第10図は上記回転フイルタ8の第2実施例を
示す正面図である。この実施例に示す回転フイル
タ8は、遮光板に形成された透過窓の形状及び配
置と、これらの透過窓に設けられたR,G,B用
フイルタ8R,8G,8Bの配置は第4図に示し
た第1実施例と全く同じであるが、回転軸周辺に
枢止されねじ調整にて遮光範囲(即ち透過範囲)
を適度に調節することが可能な可変遮光板30,
31,32を設けて、R,G,B用各フイルタ8
R,8G,8Bの開口面積を調整するものであ
る。可変遮光板30,31,32は各フイルタ8
R,8G,8Bの回転に対してその始端側に設置
され、各フイルタごとに独立して調整するように
構成されている。但し、可変遮光板30,31,
32はその遮蔽によつても各フイルタ8R,8
G,8Bの形状が第5図に示した形状となるよう
に構成されている。
第11図は第1図に示した内視鏡装置の他の実
施例を示すもので、回転フイルタ8の構成は第4
図又は第10図に示したものと同一であるが、読
出パルス検出部11、スタートパルス検出部12
に代えて回転フイルタ8の回転軸にロータリエン
コーダ33を設置し、ロータリエンコーダ33に
て検出される検出信号とスタートパルスPsを用
いて読出ゲート信号発生部25より読出ゲート信
号Grを作成する一方、このロータリエンコーダ
33の検出信号と、発振器24からの信号を分周
器34にて分周した信号とを位相比較器35へ入
力して位相差を検出し、その検出信号をローパス
フイルタ回路36を通してモータ駆動部16へ帰
還しモータ14の回転速度を一定となるように制
御する構成としたものである。上記以外の回路構
成は第1図と全く同じである。
なお、第4図及び第10図では、R,G,B用
の各色フイルタ8R,8G,8Bは適当な遮光領
域をおいて回転フイルタ8の同一円周上に夫々1
つずつ配置された構成としているが、各色フイル
タ遮光領域を介在して多数同一円周上に配置した
構成とすることも可能である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、小径の内視
鏡先端部内の小スペース内に配置できるよう小型
化が可能であり、しかも信号電荷の転送を行つて
いるときに、入射光が受光されてスミア現象が生
じるのを防止することができ、鮮明なカラー表示
を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る内視鏡装置の一実施例を
示す構成図、第2図は第1図の動作を説明するタ
イミングチヤート、第3図は回転フイルタの第1
実施例を示す側面図、第4図は第3図の正面図、
第5図乃至第7図は回転フイルタのR,G,Bフ
イルタの形状を示す平面図、第8図は第5図乃至
第7図に示したフイルタ形状による動作を説明す
る説明図、第9図は第5図乃至第7図に示したフ
イルタ形状による透過光量の立上り及び立下り特
性を示す説明図、第10図は回転フイルタの第2
実施例を示す正面図、第11図は内視鏡装置の他
の実施例を示す構成図である。 1…先端構成部、4…ライン転送式固体撮像素
子、8…回転フイルタ、9…光源ランプ、8R,
8G,8B…R,G,B色フイルタ、14…モー
タ、16…モータ駆動部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内視鏡挿入部の先端構成部に配設され、被観
    察体からの光学像を受光し電気信号に変換するラ
    イン転送式の固体撮像素子と、光源からの光を遮
    蔽する遮光領域と複数の色光を各々透過する透過
    領域とが交互に同一円周上に配列された回転フイ
    ルタを、一定速度で回転し、被観察体へ遮光期間
    をおいて順次複数の色光を照射する照明手段とを
    具備し、固体撮像素子に蓄積される電荷を前記遮
    光期間内に読み出して電気信号に変換しこの電気
    信号に基づいてカラー表示を行うように構成した
    ことを特徴とする内視鏡装置。 2 前記照明手段は、回転フイルタ上に配列され
    る前記複数の色光の各透過領域の両端を凹形状に
    形成し、透過光量の立上り及び立下がり時間を最
    小とするように構成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の内視鏡装置。 3 前記照明手段は、回転フイルタの前記遮光領
    域が可変可能に構成され、前記複数の色光の透過
    領域を調整できるようにしたことを特徴とする 特許請求の範囲第1項又は第2項記載の内視鏡
    装置。 4 前記回転フイルタには、その1回転を検出す
    る機構と複数の色光に対応した各遮光期間を検出
    する機構とが配設されていて、これらの機構から
    検出される信号を用いて前記固体撮像素子から複
    数の色の蓄積電荷を読み出しカラー表示を行うよ
    うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項,第2項又は第3項のいずれか一つに記載の
    内視鏡装置。 5 前記回転フイルタには、ロータリエンコーダ
    が配設されていて、このエンコーダから検出され
    る信号を用いて前記固体撮像素子から複数色の蓄
    積電荷を読み出しカラー表示を行うように構成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項,第2
    項又は第3項のいずれか一つに記載の内視鏡装
    置。 6 前記複数の色光は、赤,緑及び青色光である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項,第2
    項,第3項,第4項又は第5項のいずれか一つに
    記載の内視鏡装置。
JP58183281A 1983-09-30 1983-09-30 内視鏡装置 Granted JPS6073613A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPS6073613A JPS6073613A (ja) 1985-04-25
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