JPH0374367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はハイライト部分からの受光量を減らし
てブルーミングを防止可能とする偏光フイルタを
用いた内視鏡に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、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場合には、その撮像
面（受光面）に過度の強い光が入射されると、過
度に入射された受光部の周辺側にその受光した光
量に対応した電荷が漏れてしまい、その部分周辺
は撮像不能となるいわゆるブルーミング現象が生
じ、表示画面上においても白い部分となつて現わ
れ、本来の像を表示することができなくなつてし
まう。

このため、上記ブルーミングを防止するため
に、素子に拡散ドレインとイオン注入層を形成し
たものがある。これは、ポテンシヤル井戸とその
隣接するポテンシヤル井戸との間にポテンシヤル
バリヤとＰ形イオン注入層を形成し、一定レベル
以上の電荷を吸収させたものである。

しかしながら、上記の場合、素子の面積が大き
くなり、内視鏡のように非常に小型の素子が要求
される分野には適さない。

又、ブルーミングとかハレーシヨンを防止する
ために、自動調光を利用したものが考えられる。
これは、信号レベルによつて、自動的に絞り量を
調整して入射光量を制御するものであるが、入射
光量が一様に制御されるため、ハイライト部分に
対するハレーシヨンとか、ブルーミングを防止で
きるが、局所的に入射光量の少い部分があると、
この部分に対してはさらに入射光量が落ちて、
SN比が低下してしまい、不鮮明な像になつてし
まうという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、固体撮像素子を大きくすることなく、且つ局
所的に低いレベルの入射光量部分が存在する被写
体に対しても、ハイライト部分の入射光量を適量
に低下してハレーシヨンとかブルーミングを除去
可能とする偏光フイルタを用いた内視鏡を提供す
ることを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、照明手段側に照明用偏光フイルタで
ある偏光子、撮像手段側に受光用偏光フイルタで
ある検光子等を設け、前記偏光子及び検光子との
一方を、他方に対して回動可能に取付け、撮像手
段の出力信号に基づいて、回動を制御することに
より、特にハイライト部分で反射されて入射され
る光量を効率的に制御する等して、ブルーミング
等を防止するように形成されている。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図は第１実施例の内視鏡を示す。

第１図に示すように内視鏡１は体腔内等に挿入
可能となる細径で可撓性の挿入部２の前端側に硬
性の先端（構成）部が連設され、該先端部には撮
像手段が形成されている。

即ち、先端部に形成した開口部には結像用の対
物レンズ３が配設され、該対物レンズ３の焦点面
にその撮像面（受光面）が位置するように固体撮
像素子４が配設されている。

上記対物レンズ３と固体撮像素子４との間の光
路上で、例えば対物レンズ３の瞳位置には検光子
（偏光子）５が配設され、被写体からの反射光は、
該検光子５を介して撮像面に入射されるようにな
つている。この検光子５は、回転駆動部６にて略
90度の角度範囲内を回動できるようになつてい
る。

上記撮像面に結像された被写体像は、該被写体
像に対応した映像信号に変換されて、手元側の
TV信号変換部７に入力されるようになつてい
る。このTV信号変換部において、RGB3色TV
信号に変換されて、カラーTVモニタ８のRGB端
子に印加され、被写体像を表示するようにしてあ
る。

一方、上記撮像手段の他に、挿入部２内には光
学繊維束（フアイババンドル）で形成された照明
光伝達用のライトガイド９が挿通され、該ライト
ガイド９の後端は光源装置１０に着脱自在で装着
できるようになつており、該後端面には照明ラン
プ１１の照明光が反射鏡１２の凹面で反射され、
さらにコンデンサレンズ１３によつて集光されて
照射されるようになつている。

上記コンデンサレンズ１３で集光された照明光
は、ライトガイド９を経て、その前端面から配光
レンズ１４を経て拡開されて被写体側を照明する
照明手段が形成されるようになつている。

尚、上記配光レンズ１４とライトガイド９の前
端面との間における配光レンズ１４の瞳位置には
偏光子１５が配設され、ライトガイド９の前端面
から照射される照明光を適宜の偏光波（例えばＰ
波と記す）Ｐ波に偏光して被写体を照明するよう
に構成してある。

ところで上記照明手段側に配設した偏光子１５
と撮像手段側の検光子５を用いると共に、検光子
５を回動制御してブルーミング等を防止する手段
が次のように構成されている。

即ち、上記固体撮像素子４から出力される映像
信号は、比較器１７の一方の入力端に印加され、
該比較器１７の他方の入力端は飽和レベル等の基
準レベルVsに設定された電位が印加されており、
映像信号が該基準レベルVs以上のとき、比較器
１７からハイレベルの信号を出力するようになつ
ている。この比較器１７の出力は積分器１８で１
フレーム期間積分し、その積分値を増幅器１９で
増幅し、減算器２０にて積分値が０に対応するレ
ベルV₀だけ差し引いた制御信号にて回転駆動部
６を制御する負帰還回路が構成されている。

上記回転駆動部６は、減算器２０を経て入力さ
れる制御信号（駆動信号）のレベル値に応じて、
回転駆動力が変化し、例えば可動線輪型の電圧計
のように入力される信号レベル値が大きいと、初
期状態位置に設定する力となるつる巻き状ばね等
に抗して回転駆動力も大きくなり、その回転軸に
取付けられた（回転されてない状態では入射光が
Ｐ波成分のみを通すよう設定された）検光子５を
制御信号のレベルに応じた角度だけ回動できるよ
うになつている。この検光子５の回転角度に応じ
て、撮像面に入射される光量を制御できるように
なつている。しかして、上記検光子５が大きい角
度（最大90゜）回転されると、検光子５は偏光子
１５と直交ニコルに近い状態となり、偏光子１５
を通して照射されたＰ波照明光は、直交ニコルに
近い状態での検光子５を通つて撮像面に入射され
るＰ波成分の光量を充分小さくできるようになつ
ている。

尚、上記固体撮像素子４の撮像面の前面には、
モザイク状配列等の３原色フイルタが配設してあ
り、撮像面の各受光素子で受光したものは３原色
の各波長の光の画素に対応したものとなり、TV
信号変換部７内のサンプルホールド回路で各色信
号に分離され、さらに水平及び垂直同期信号が重
畳されてRGBの色信号として出力されるように
なつている。

尚、積分器１８は、１フレーム期間ごとにリセ
ツトされるようになつている。

このように構成された第１実施例によれば、内
視鏡１を体腔内等に挿入して偏光子１５でＰ波に
偏光した照明光で被写体を照明した場合、被写体
のハイライト部分の反射光は、表面正反射による
Ｐ波成分が非常に多く含まれている。一方、その
ハイライト部分以外は、自然光で照明した場合に
Ｐ波成分と該Ｐ波と垂直方向のＳ波成分とをラン
ダムに含む反射光となるものであり、Ｐ波偏光に
よる照明の場合にはＰ波の反射光の強度はハイラ
イト部分に比べて小さい。

上記ハイライト部分で反射された光を撮像面で
受光し、読出した際に、その映像信号のレベルが
基準レベルVs以上になると、比較器１７の出力
はハイレベルとなり、積分器１８で積分され、さ
らに増幅後積分値が０に対応するレベルV₀だけ
差し引いて出力にて回転駆動部６を駆動して検光
子５を積分値に応じた角度だけ回転させる。この
回転によつてハイライト部分におけるＰ波成分の
多い反射光は、他の部分の反射光よりも検光子５
を透過する量が急激に低下され、ハイライト部分
からの反射光の受光量は適量となるように調節さ
れることになる。この状態が１フレーム期間保持
された後、検光子５は初期状態に戻され、再び上
述の動作を繰り返す。

このようにしてハイライト部分からの反射光を
強調してその受光量を調節しているので、ブルー
ミングとかハレーシヨンを防止できると共に、ハ
イライト部分以外からの反射光の受光量はあまり
低下させることなく受光できるので、ハイライト
部分以外の部分が暗くなつて識別しにくくなるこ
とを防止できる。

第２図は本発明の第２実施例における挿入部先
端側を示す。

この実施例においては、検光子５は固定され、
一方偏光子１５は回転駆動部６にて回転駆動され
るようになつている。

その他は上記第１実施例と同様の構成であり、
その作用効果も略同様のものとなる。

第３図は本発明の第３実施例を示す。

この実施例においては、検光子５は上記第２実
施例と同様に固定されている。一方、偏光子１５
は、光源装置１０内のコンデンサレンズ１３と照
明ランプ１１との間で、コンデンサレンズ１３の
瞳位置に配設され、該偏光子１５は回転駆動部６
にて回転駆動されるようになつている。又、この
実施例においては、ライトガイド９が偏波面保存
フアイバを用いて形成されている。

その他は上記第１実施例と同様の構成であり、
その作用効果も略同様のものとなる。

上記第３実施例によれば、偏光子１５と共に、
回転駆動部６を（内視鏡側に収納しないで、）光
源装置１０内に収納する構造になつているため、
偏光子１５及び回転駆動部６の大きさ等に殆んど
制約を受けないし、又実装も容易になる。

第４図は本発明の第４実施例を示す。

この実施例においては、結像用の対物レンズ３
の後側にハーフプリズム２１を配設して、該ハー
フプリズム２１で直角方向に反射した光軸上に検
光子５を介装して焦点位置には固体撮像素子４が
配設されている。又、ハーフプリズム２１を透過
した後面側には偏光子１５を介装してライトガイ
ド９の前端が臨むように配設されている。

上記偏光子１５は回転駆動部６にて回転駆動さ
れるようになつている。

この他は、上記第１実施例と同様の構成であ
り、その作用効果も略同様のものとなる。

上記第４実施例によれば、撮像手段の受光窓
と、照明窓とを共用すると共に、レンズも共用し
ているので、先端部を小型化できる利点を有す
る。

第５図は本発明の第５実施例を示す。

この実施例は、上記第４実施例において、偏光
子１５を回転駆動部６にて駆動する代りに、検光
子５を駆動する構成にしたものであり、その他は
上記第４実施例と同様の構成である。

尚、上記第４及び第５実施例において、ライト
ガイド９の代りに、ランプとか発光ダイオード等
の他の光源を用いることもできる。

第６図は本発明の第６実施例である。

この実施例においては、上記第４実施例におい
て、ハーフプリズム２１を偏光プリズム３１にす
ると共に、検光子５と偏光子１５と回転駆動部６
と、該回転駆動部６を制御する負帰還回路系と、
を取除いた構成になつている。

上記第６実施例においては、偏光プリズム３１
を用いているため、第１ないし第５実施例におけ
る偏光子１５と検光子５との角度が90度の場合の
効果のみ得られる。

尚、上述の各実施例に対して、回転駆動部６を
制御する負帰還回路として第７図に示すような構
成にすることもできる。

即ち、増幅器１９で増幅した後、この増幅レベ
ル値から減算器２０′で積分値が０に対応するレ
ベルV₀を差し引き、（この場合レベルV₀を反転器
３２で反転した値を加算器３３で加算して差し引
いている。）、この差し引いた信号をAD変換器３
４でデイジタル量に変換し、該デイジタル量を値
の異る抵抗群３５を介して加算器３６で加算し、
その加算レベルにて適宜ピツチの間隔でその加算
レベルに応じた角度だけ回転駆動部６を回転する
ものである。

尚、上記各実施例において、自動調光手段を併
設したものも本発明に属するものである。

即ち、第１図において、TV信号変換部７から
出力される色信号を加算器にて加算し、さらに積
分器で積分後、色補正手段を介して（又は介さな
いで）照明ランプ１１に供給される電力を負帰還
的に制御するものである。この場合、照明ランプ
１１の前に液晶フイルタを配設してその透過光量
を制御することもできるし、ライトガイド９の前
端の前に配設して光量を制御することもできる。
この自動調光手段を併設すると、上記ブルーミン
グ防止手段が動作して受光量が全体的に少くな
り、暗くなる場合には照明強度を増大させて、暗
くならないように補正できる。

尚、上述の各実施例においては、通常の白色あ
るいは３原色を含む照明照明光のもとで照明した
場合に対するものであり、３原色の各波長の光で
１フレームごとに順次照明する場合においては、
上記積分器１８は、３色によるフレーム照明期間
ごとにリセツトされるようになつており、Ｒ，
Ｇ，Ｂ全体に対してブルーミングを防止するよう
構成されている。

尚、上記第１実施例において、負帰還回路系に
おける減算器２０の代りに比較器を用いて検光子
５等を回転制御する場合も本発明に属するもので
ある。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、偏光板ある
いは偏光プリズムを用いて被写体側のハイライト
部分からの反射光の受光量を有効に制御可能とす
る手段を形成しているので、ブルーミング及びハ
レーシヨンを防止できる。又、ハイライト部分以
外からの反射光の受光量はあまり低下しないの
で、低光量部分の信号レベルのSN比の低下を少
くして撮像できる。

又、上記ブルーミング防止手段を設けることに
よつて、小型の固体撮像素子を用いることがで
き、内視鏡の先端部を小径にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の内視鏡の構成を
示す説明図、第２図は本発明の第２実施例の内視
鏡の先端部を示す概略断面図、第３図は本発明の
第３実施例の内視鏡の構成を示す説明図、第４図
は本発明の第４実施例の内視鏡の先端部を示す概
略断面図、第５図は本発明の第５実施例の内視鏡
の先端部を示す概略断面図、第６図は本発明の第
６実施例の内視鏡の先端部を示す概略断面図、第
７図は本発明におけるブルーミング防止用の負帰
還回路の他の実施例を示すブロツク図である。 １……内視鏡、２……挿入部、３……対物レン
ズ、４……固体撮像素子、５……検光子、６……
回転駆動部、７……TV信号変換部、８……TV
モニタ、９……ライトガイド、１０……光源装
置、１１……照明ランプ、１５……偏光子、１７
……比較器、１８……積分器、１９……増幅器、
２０……減算器、２１……ハーフプリズム、３１
……偏光プリズム、３２……反転器、３３，３６
……加算器、３４……AD変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 照明手段で照明された被写体を結像光学系で
   固体撮像素子の撮像面に結像する撮像手段を備え
   た内視鏡において、 上記照明手段の照明光を偏光する照明用偏光フ
   イルタと、 上記撮像手段の受光面側に設けられた受光用偏
   光フイルタと、 上記照明用偏光フイルタと上記受光用偏光フイ
   ルタとのうちの一方を、他方に対して回転駆動す
   る手段と、 を具備したことを特徴とする偏光フイルタを用い
   た内視鏡。 ２ 上記照明用偏光フイルタは偏光子で、上記受
   光用偏光フイルタは検光子で形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏光フ
   イルタを用いた内視鏡。 ３ 前記偏光子または検光子は、固体撮像素子の
   出力レベルで、一方に対し、他方を90度以内の適
   宜角度内で回転制御したことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の偏光フイルタを用いた内視
   鏡。 ４ 前記偏光フイルタは、偏光プリズムを用いて
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の偏光フイルタを用いた内視鏡。 ５ 前記照明手段は、固体撮像素子の出力レベル
   で、被写体側に照射される照明光の強度を可変制
   御する自動調光手段を具備することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の偏光フイルタを用い
   た内視鏡。