JPH04179911A - 回転カラーフィルタ装置 - Google Patents

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１ 本発明は、面順次方式で駆動される撮像手段を備えた電
子内視鏡等において、観察対象部を照明するための光源
装置に設けられる回転カラーフィルタ装置に関するもの
である。

［従来の技術ｌ 電子内視鏡は、体腔等の内部に挿入される挿入部の先端
に撮像手段として固体撮像素子を装着し、この固体撮像
素子で取得した映像信号をプロセッサに伝送して所定の
信号処理を行った上で、デイスプレィ装置に表示するよ
うに構成したものである。ここで、固体撮像素子として
は、例えばＣＣＤ等が一般に用いられるが、挿入部の小
型化を図る等の関係から、この固体撮像素子は小型の素
子を１枚だけ装着するようにしている。

このような１枚の小型の素子を用いて良好な解像度を持
った映像を得るために、該固体搬像素子は、一般に、面
順次方式で駆動されるようにしている。即ち、光源部か
らはＲ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）の各波長光による照明光を順次繰り返して照射
し、固体撮像素子によりそれぞれの色のフィールド画像
を形成し、これら各フィールド画像を同時式のカラー信
号に変換してデイスプレィ装置に表示するようにしてい
る。

このようにＲ，Ｇ、Ｂの各波長光による順次解明を行う
ために、光源ランプからライトガイドに至る照明光の光
路に回転カラーフィルタ装置を介装するようにしている
。この回転カラーフィルタ装置は、モータ等の回転駆動
手段により回転せしめられる回転円板に円弧状のＲ，Ｇ
、Ｂのフィルタ域を形成したものである。

而して、撮像手段としての固体搬像素子は、これらＲ，
Ｇ、Ｂの各波長光による照明期間で受光部に電荷を蓄積
し、このようにして蓄積した電荷を遮光期間の間に読み
出してプロセッサに伝送し、信号処理後にそれぞれ各色
の画像データをフィールドメモリに書き込むようにして
いる。そして、特定の色の画像データ、例えばＲの画像
データが伝送されたときには、このフィールドメモリに
おけるＲの画像データの更新を行うと同時に既にフィー
ルドメモリに記録されている他の２種類の画像データ、
即ちＧの画像データとＢの画像データとを読み出して、
カラーエンコーダによりコンポジット映像信号としてデ
イスプレィ装置に伝送して、このデイスプレィ装置に被
写体のカラー映像が表示される。

征って、前述した撮像システムにより良好な画質の映像
信号を取得するためには、回転カラーフィルタ装置は常
に一定の速度で回転させる必要がある。また、フィール
ドメモリ等の作動を制御する必要から、現在性われてい
る照明光の色を常時検出しなければならない。このため
に、この回転カラーフィルタ装置にあっては、その回転
速度に関する信号と、位相に関する信号と・の２つの信
号を取得する必要がある。

従来の回転カラーフィルタ装置では、回転円板のＲ，Ｇ
、Ｈのフィルタ域を形成したフィルタトラックの外周側
に等ピッチ間隔を持って多数の光透過部を設けることに
より回転速度検出用のトラックを設け、この光透過部を
光センサで検出して、パルス信号を生成することによっ
て、回転速度に関する信号を取得していた。また、位相
に関する信号を得るために、フィルタトラックの内周側
に位相検出用のトラックを設け、このトラックにはそれ
ぞれ数や形状の異なる光透過部を３個所形成して位置イ
ンデックスとなし、これら位置インデックスとなる光透
過部を光センサにより検出させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題］ ところで、前述したように、回転円板におけるフィルタ
トラックの内外の位置に２個所のトラックを設け、これ
ら各トラックに、それぞれ配設した透孔な検出するため
の光センサを配置することは、構造上複雑になるだけで
なく、この２つの光センサのアライメントを取るのが極
めて困難であり、組み付は精度を良好に保てない等の欠
点がある。

本発明は、斜上の点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、１つのトラックで回転速度検出
と位相検出とを兼用させることができるようにした回転
カラーフィルタ装置を提供することにある。

］課題を解決するための手段−１ 前述した目的を達成するために、本発明は、回転円板に
、その全周にわたって等しいピッチ間隔をもって検出部
を多数配置し、かつこれら各検出部のうちの所定の１つ
を他の検出部とは異なる回転方向の幅を有する基準位置
検出部としたＩＤトラックと、これら検出部を検出する
検出手段と、該検出手段からの出力信号に基づいて、回
転円板の回転速度を検出する回転速度検出手段及び前記
基準位置検出部を検出することにより位相を割り出す位
相検出手段とから構成したことをその特徴とするもので
ある。

［作用１ このような構成を採用することによって、単一のＩＤト
ラックに対向配設するだけで、回転円板の回転速度情報
と位相情報との２つの情報を取得することができる。

例えば、トラックに形成される多数の検出部を光透過部
で形成して、検出手段としては、光学的に光透過部を検
出する透過型の光センサを用い、しかも基準位置検出部
を構成する光透過部を他の光透過部より幅広に形成した
ものとした場合において、回転円板を回転させると、検
出手段としての光センサがこの光透過部と対面する毎に
パルス信号が出力される。そこで、このパルス信号を回
転速度検出手段に伝送して、例えば基準となるクロック
パルスとを比較することによって、回転速度に関する情
報が得られる。

また、前述したパルス信号は基準位置検出用のパルスの
みが他のパルスとパルス幅を異にしているから、光セン
サからの出力信号を位相検出手段に伝送して、そのパル
ス幅を検出して、そのパルス幅が所定の閾値を越えもの
であるか否かの判定を行えば、基準位置の検出を行うこ
とができる。

そして、この基準位置が所定の１色における照明領域で
あるとすれば、この基準位置に関するパルスが出力され
た後、カウンタに光透過部の検出パルスを刻々入力し、
所定数のパルスを計測したときに、次の色の照明領域で
あることを検出することができ、さらにその後所定パル
スを計測したときに第３の照明領域であることが検出さ
れる。そして、再び基準位置のパルスが人力されたとき
に、カウンタをリセットする。これにより、位相に関す
る情報、即ち、現在いずれの色の照明が行われているか
の検出が検出される。

このように、回転円板に単一のＩＤ）−ラックを設ける
だけで１回転速度に関する情報と、位相に関する情報と
の２つの情報を同時に取得することができるので、回転
カラーフィルタ装置全体の構成を著しく簡略化すること
ができ、また相互に位置調整が必要な２つの検出手段を
設ける必要がないので、装置の組立性、メンテナンス性
も優れたものとなる。

［実施例１ 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４図に電子内視鏡の撮像システムの概略構成を
示す。

同図において、ｌは光源装置を示し、該光源装置ｌは光
源ランプ２を有し、この光源ランプ２がら照射される照
明光は、コンデンサレンズ３．光量絞り部材４及び回転
カラーフィルタ装置５を順次介してライトガイド６の入
射端６ａに入射されるようになっている。従って、光源
ランプ２からの光は光量絞り部材４を介することによっ
て、適度な光量に調整され、また回転カラーフィルタ装
置５を介することによりＲ，Ｇ、Ｂの順次照明となる。

そして、このＲ，Ｇ、Ｂの順次照明光は内視鏡の挿入部
に挿通させたライトガイド６を介して体内にまで導かれ
て、このライトガイド６の出射端６ｂから被写体Ｏに向
けて照射されるようになっている。

ここで、回転カラーフィルタ装置５は、回転円板５０と
、この回転円板５ｏを回転駆動するためのモータ５１と
から構成される。そして、この回転円板５０には、第１
図に示したように、フィルタトラッり５２が設けられて
いる。このフィルタトラック５２は、３つのフィルタ域
５２Ｒ，５２Ｇ、　５２Ｂがそれぞれ間に遮光域５２Ｂ
Ｌを挟んで形成されている。フィルタ域５２Ｒは赤色の
波長領域光を選択的に透過させるものであり、またフィ
ルタ域５２Ｇ及びフィルタ域５２Ｂはそれぞれ緑色の波
長領域光及び青色の波長領域光を選択的に透過させるよ
うになっている。従って、回転円板５０を回転させると
、フィルタ域５２Ｒ１遮光域５２ＢＬ、　７　イル９　
ｖｉ、５２Ｇ　、遮光域５２ＢＬ、フィルタ域５２Ｂ、
遮光域５２ＢＬが順次照明光の光路りに臨み、Ｒ，Ｇ、
Ｂの照明光がそれぞれ間に所定の遮光期間を挟んで照射
されることになる（第３図（ａ）参照）。

次に、７は固体損像素子としてのＣＣＤを示し、前述し
たライトガイド６からのＲ，Ｇ、Ｂの順次照明に基づい
て被写体Ｏの像は、このＣＣＤ７の結像面に結像されて
光電変換される。そして、ＣＣＤ駆動回路８からＣＣＤ
７に駆動パルスを供給することによって、このＣＣＤ７
から画像信号が順次読み出される。

さらに、ＩＯはプロセッサを示し、該プロセッサ１０は
ＣＣＤ７から伝送される映像信号を処理するためのもの
であって、まずＣＣＤ７からの信号は第１の信号処理手
段１）に入力されて、この第１の信号処理手段１）によ
り所定の信号処理が行われる。そして、この第１の信号
処理手段ｌＯで処理された映像信号は、Ｄ／Ａ変換器１
２でＤ／Ａ変換されて、フィールドメモリ１３に記憶さ
れる。このフィールドメモリ１３は８画像データを記憶
するＲメモリ域１３Ｒ，Ｇ画像データを記憶するＧメモ
リ域１３Ｇ及び８画像データを記憶するＢメモリ域１３
Ｂとから構成される。また、このフィールドメモリ１３
に記憶されているＲ、Ｇ、Ｂの３色の画像データは、同
時に読み出されて、それぞれＤ／Ａ変換器１４Ｒ，１４
Ｇ、　１４Ｂでアナログ信号に変換された後、第２の信
号処理手段１５でさらに信号処理された上で、カラーエ
ンコーダ１６によってコンポジット映像信号が生成され
る。

フィールドメモリ１３におけるデータの読み込み及び読
み出し駆動を行うためにメモリドライブ回路１７が設け
られており、またこのメモリドライブ回路１７の作動を
制御するためのクロック信号が同期信号発生器１８から
出力することになる。さらに、この同期信号発生器１８
からのクロック信号は第１の信号処理手段１）にも入力
されて、その動作制御が行われると共に、タイミングパ
ルス発生器９に送られて、このタイミングパルス発生器
９によりＣＣＤ駆動回路８の駆動用のパルス信号を生成
するようにしている。また、このタイミングパルス発生
器９はメモリドライブ回路１７で必要な水平同期信号Ｈ
Ｄ及び垂直同期信号ＶＤを造り出して。

メモリドライブ回路Ｉ７に入力するようにもなっている
。

而して、このように概説した電子内視鏡の撮像システム
を作動させて、被写体０に向けてＲ２Ｏ，Ｂの順次照明
を照射する間に、ＣＣＤ７によりこの被写体Ｏの操影を
行って、プロセッサｌＯで信号処理してデイスプレィ装
置にこの映像を表示するに当って、まずＣＣＤ７で蓄積
された信号電荷の読み出しは、遮光期間の間に行う必要
があることから、ＣＣＤ駆動回路８からＣＣＤ７に送ら
れる駆動信号と回転カラーフィルタ装置５における回転
円板５０の回転との間で同期を取らなければならない。

即ち、この回転円板５０の回転速度をタイミングパルス
発生器９で生成されるタイミングパルスと照合して常に
所定の回転速度で回転させるようにモータ５１の作動を
制御しなければならない。

また、画像信号がフィールドメモリ！３に伝送されたと
きに、このフィールドメモリ１３のどのメモリ域に記録
するかのアドレス設定を行う等、該フィールドメモリ１
３の作動を制御するために、所謂イネイブル信号（ＲＥ
Ｎ、　Ｇ　Ｅ−、Ｂ　ｉｓ）を必要とする。さらに、こ
のフィールドメモリ１３から画像データを読み出す際に
おいては、 以上のことから、回転カラーフィルタ装置５においては
、その回転速度情報と位相情報との２つの情報を取得す
る必要がある。

そこで、本発明においては、この２つの情報を回転円板
５０のフィルタトラック５２の外周側に設けた単一のＩ
　Ｄ　（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）　トラック５
３により取得するようになされている。即ち、第１図か
ら明らかなように、このＩＤトラック５３には等しいピ
ッチ間隔を持って多数の光透過部５４．５４．　　・・
・が形設されている。この光透過部５４の数は、３つの
フィルタ域５２Ｒ，５２Ｇ、　５２Ｂが設けられている
ことから、３の倍数となっており、しかも検出精度の向
上を図るために、可及的に多くの数の光透過部５４が設
けられている。そして、以下の説明においては、２４個
所（３Ｘ７）の光透過部５４が設けられているものとし
て説明する。ただし、この光透過部５４の数はこれに限
定されるものでないことはいうまでもない。このよりト
ラック５３には光透過部５４を検出するための透過型の
光センサ５５が照明光路りを避けた位置に配設されてい
る。しかも、この多数配設されている光透過部５４のう
ちの所定の１個の光透過部５４ａの回転方向における幅
は他の光透過部の幅より広くなっている。従って、この
光透過部５４ａが位相検出を行うための基準位置情報を
取得するための基準位置光透過部となる。

第２図に示したように、この光センサ５５からの出力信
号に基づいて、回転速度検出回路６０により回転円板５
０の回転速度が検出されて、この検出信号によりモータ
５１を制御することができるようになっている。また、
これと同時に位相検出回路７０によって、位相情報を取
得して、この位相検出回路７０からＲＥＮＴ　Ｇ　ＥＮ
Ｔ　Ｂ　ＩＮの各イネイブル信号が出力されるように構
成されている。

まず、位相検出回路７０について説明する。

いま、回転円板５０が回転して、第３図（ａ）に示した
ように、照明光路りにＲ，Ｇ、Ｂの各フィルタ域５２Ｒ
，５２Ｇ、　５２Ｂが順次遮光域５２ＢＬを間に介して
照射されると、光センサ５５によりＩＤｌ−ラック５３
の光透過部５４が検出されて、この検出信号を波形整形
回路５６で波形整形することによって、第３図（ｂ）で
示した波形のパルス信号（ｂ）が得られる。ここで、こ
のパルス信号（ｂ）は、通常の光透過部５４を検出した
ときには、一定のパルスＰＡを有するパルス信号ＰＡと
なり、また基準位置光透過部５４ａを検出したときには
、ＰＢで示したように、幅広のパルスとなる。そして、
このパルス信号ＰＢはＲフィルタ域５２Ｒが照明光路り
に臨む直前の位置で発生するように調整されている。

前述したパルス信号（ｂ）は、位相検出回路７０を構成
する単安定マルチバイブレータ７１に入力されるように
なっている。この単安定マルチバイブレータ７１では、
前述した信号（ｂ）の立ち上がりを検出して、第３図（
Ｃ）で示した所定のパルス幅のパルス信号（Ｃ）が出力
される。ここで、この単安定マルチバイブレーク７１に
より造り出される信号（Ｃ）のパルス幅は、通常の光透
過部５４を検出したときの出力信号のパルスＰＡの幅よ
り広いが、基準位置光透過部５４ａの検出時のパルス信
号ＢＰのパルス幅より狭くなるように設定されている。

従って、マルチバイブレータ７１からの出力信号（Ｃ）
を反転増幅器７２ニよって反転させて、この反転信号と
、パルス信号（ｂ）とをアンド回路７３に送って両信号
のアンドを取る。これにより、同図（ｄ）に示したよう
に、基準位置光透過部５４ａのパルスＰＢを検出したと
きだけにリセットパルス信号（ｄ）が出力される。

一方、パルス信号（ｂ）はカウンタ７４にも人力されて
、このパルス信号（ｂ）は、該カウンタ７４により計数
されるようになっている。ここで、このカウンタ７４に
おいては、信号の立ち上がりを検出するようになってお
り、従って、パルスＰＡは勿論として、パルスＰＢも１
パルスとして計数することになる。そして、このカウン
タ７４にはカウンタ設定器７５が付設されている。この
カウンタ設定器７５には、各フィルタ域５２Ｒ；　５２
Ｇ、　５２Ｂが照明光路りに臨む位置間の間隔に発生す
るパルス数、即ち本実施例においては７個のパルス数が
設定値となっている。この結果、カウンタ７４において
は、第３図（ｅ）に示したように、入力信号のパルス数
が７個毎にＩＤパルス信号（ｅ）が出力されることにな
る。そして、このＩＤパルス信号（ｅ）は、ジョンソン
カウンタ等で構成されるイネイブル信号発生器７６に入
力されるようになっている。

また、このイネイブル信号発生器７６には、リセットパ
ルス信号（ｄ）が入力されるようにもなっている。

そこで、前述したリセットパルスがイネイブル信号発生
器７６に入力された後、最初のＩＤパルス信号（ｅ）が
入力されると、同図（ｆ）で示したように、Ｒイネイブ
ル信号Ｒｔｓ（ｆ）が出力される。そして、このリセッ
トパルス信号（ｄ）が人力されてから２番目のＩＤパル
ス信号がカウンタ７４から送られると、同図（ｇ）で示
したように、Ｇイネイブル信号Ｇい（ｇ）が圧力される
。さらに、次のＩＤパルス信号が入力されたときには、
同図（ｈ）で示したように、Ｂイネイブル信号ＢＥ、、
（ｈ）が出力される。そして、再びリセットパルスがイ
ネイブル信号発生器７６に入力されると、カウンタ７４
及びイネイブル信号発生器７６がリセットされる。この
動作を繰り返すことによって、Ｒ，Ｇ、Ｂの各イネイブ
ル信号ＲＥＮ、　ＧＥＮ。

Ｂ　ＥＮが順次出力されることになり、このイネイブル
信号ＲＥＮＩ　Ｇ　ＥＮＩ　Ｂ　ＥＮはメモリドライブ
回路１７に入力されて、フィールドメモリ１３の記録及
び読み出しの制御が行われる。

次に回転速度検出回路６０は、速度制御回路６１と位相
比較回路６２とを有し、光センサ５５の出力パルス信号
を波形整形回路５６で波形整形したパルス信号（ｂ）が
速度制御回路６１に入力されて、この搬像システム全体
のタイミングを設定するために、タイミングパルス発生
器９で得られるタイミングパルスＴＰと比較されて、回
転円板５０の回転速度が信号処理系と同期が取れるよう
に調整されるようになっている。また、回転円板５０の
回転速度と信号処理系との間で同期が取れる状態となっ
ていたとしても、位相のずれがあると、ＣＣＤ７からの
信号の読み出しと遮光期間との間のタイミングが取れな
（なる。そこで、この位相の制御を行うためにＩＤパル
ス信号が利用され、これとタイミングパルス発生器９か
ら出力される垂直同期信号ＶＤとを位相比較器６２に入
力して、その間の位相差を取るようにしている。そして
、これら速度制御回路６１及び位相比較器６２からの出
力信号はそれぞれ増幅器６３．６４によって増幅され、
さらに加算器６５により加算された上で、モータ５１に
制御信号を送るようにしている。

而して、回転カラーフィルタ装置５を作動させて、回転
円板５０を回転させると、光源ランプ２から照射される
照明光がＲ，Ｇ、Ｂの波長領域光の順次照明に変換され
て被写体Ｏに照射される。そして、これらＲ，Ｇ、Ｂの
各色の照明間にＣＣＤ７を露光して、遮光期間に至ると
、このＣＣＤ７で蓄積した信号電荷を読み出して、プロ
セッサｌＯで信号処理して、Ｒ，Ｇ、Ｂの各イネイブル
信号ＲＥＮＩ　Ｇ　ＥＮＩ　Ｂ　ＩＮに基づいてフィー
ルドメモリ１３のそれぞれのメモリ域１３Ｒ，１３Ｇ、
１３Ｂに記憶させ、またこのようにしてフィールドメモ
リ１３に記憶させたデータの読み出しを行うことができ
るようになる。

而して、回転円板５０の回転速度に関する情報と、位相
に関する情報との２つの情報を、該回転円板５０に形成
した単一のＩＤ）−ラック５３に設けた光透過部５４と
基準位置光透過部５４ａとを単一の光センサ５５で検出
するようにしているから、これら２つの情報を取得する
ための手段の構成を著しく簡略化することができる。し
かも、これら２つの情報を別々に取得する場合において
は、信号をピックアップするための光センサ等の検出手
段の相対位置合わせが極めて面倒であるのに対して、単
一の検出手段しか設けていないので、相対位置合わせが
必要でなくなり、装置の組み立て性及びメンテナンス性
が極めて優れたものとなる。

ここで、ＩＤトラック５３を構成する光透過部５４のう
ち、１個でも幅の広い基準位置光透過部５４ａを設けれ
ば、全ての光透過部５４のピッチ間隔を広くしなければ
ならないが、このＩＤトラック５３をフィルタトラック
５２の外周側に配置することによって、十分なスペース
を確保することができ、速度分解能が低下するおそれは
ない。

なお、前述した実施例においては、基準位置光透過部を
他の光透過部より幅を広（するように構成したが、この
基準位置光透過部の幅を他の光透過部の幅より狭くする
ことも出来る。また、この光透過部の検出手段として光
センサを用いるようにしたものを示したが、例えば磁気
的に検出するもの等種々の方式の検出手段を用いること
ができることはいうまでもない。さらに、回転円板にお
けるフィルタトラックとして、Ｒ，Ｇ、Ｂの３つのフィ
ルタ域を設けるように構成したが、これに加えて、例え
ば赤外光を照射するための赤外フィルタ域等他のフィル
タ域を併せて形成するようにしてもよい。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明においては、回転円板にお
ける回転速度に関する情報と、位相に関する情報とを、
単一のＩＤトラックの光透過部及び基準位置光透過部で
表示し、それを単一の光センサで検出することにより取
得するように構成したので、これら２つの情報を取得す
るための手段の構成を著しく簡略化することができ、ま
たこれら２つの情報を別々に取得する場合と比較して、
検出手段相互間の相対位置合わせが必要ない分だけ装置
の組み立て性及びメンテナンス性が極めて優れたものと
なる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
回転カラーフィルタにおける回転円板の外観図、第２図
は回転円板における回転速度に関する情報と位相に関す
る情報とを取得するための回路構成図、第３図（ａ）は
照明光の照射タイミング、（ｂ）は光センサの出力信号
波形、（Ｃ）は単安定マルチバイブレータの出力信号波
形。 （ｄ）はリセットパルスの信号波形、（ｅ）はよりパル
スの信号波形、（ｆ）はＲイネイブル信号波形、（ｇ）
はＧ−（ネイブル信号波形、（ｈ）はＢイネイブル信号
波形をそれぞれ示すタイミングチャート図、第４図は電
子内視鏡の撮像システムの概略構成図である。 １：光源装置、５：回転カラーフィルタ装置、７　：　
ＣＣＤ、５０：回転円板、５１：モータ、５２：フィル
タトラック、５２Ｒ，５２Ｇ、　５２Ｂ　：フィルタ域
、５２ＢＬ　：遮光域、５３：ＩＤ１−ラック、５４：
光透過部、５４ａ：基準位置光透過部、５５：光センサ
、６０：回転速度検出回路、７０：位相検出回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転円板に円弧状のフィルタ域を複数形成して、
   光源ランプからの照明光路中に前記各フィルタ域を順次
   繰り返し介することによって、異なる波長光による順次
   照明を行うものにおいて、前記回転円板に、その全周に
   わたって等しいピッチ間隔をもって検出部を多数配置し
   、かつこれら各検出部のうちの所定の１つを他の検出部
   とは異なる回転方向の幅を有する基準位置検出部とした
   ＩＤトラックと、これら検出部を検出する検出手段と、
   該検出手段からの出力信号に基づいて、回転円板の回転
   速度を検出する回転速度検出手段及び前記基準位置検出
   部を検出することにより位相を割り出す位相検出手段と
   から構成したことを特徴とする回転カラーフィルタ装置
   。
2. （２）前記回転円板の外周部に前記ＩＤトラックを形成
   する構成としたことを特徴とする請求項（１）記載の回
   転カラーフィルタ装置。