JPH0646811B2 - カラ−撮像装置の照明装置 - Google Patents

カラ−撮像装置の照明装置

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JPH0646811B2
JPH0646811B2 JP59183085A JP18308584A JPH0646811B2 JP H0646811 B2 JPH0646811 B2 JP H0646811B2 JP 59183085 A JP59183085 A JP 59183085A JP 18308584 A JP18308584 A JP 18308584A JP H0646811 B2 JPH0646811 B2 JP H0646811B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）のような固体撮
像素子を用いて構成されるテレビジョンカメラ，電子カ
メラや内視鏡等のカラー撮像装置において被写体へ三色
光を照射する照明手段を、固体撮像素子の分光感度特性
を考慮した理想的な光源とするように構成した照明装置
に関する。
［発明が技術的背景とその問題点］ 近年、テレビジョンカメラ，電子カメラや内視鏡等にお
いてＣＣＤのような固体撮像素子を撮像手段として用い
た装置が実用化されている。
ところで、固体撮像素子を用いてカラー撮像を行うに
は、固体撮像素子の受光面に色モザイクフィルタを配
し、白色光源にて被写体を照明し、被写体からの光を色
モザイクフィルタを通して固体撮像素子で受光した後、
各色に対応した撮像信号を取り出し必要な信号処理を行
ってカラー表示する方法と、三色光を順次照射する照明
手段を構成し、この照明手段にて被写体を照明し、被写
体からの光を直接固体撮像素子で受光した後、各色ごと
にフレーム周期で撮像信号を読み出し必要な信号処理を
行ってカラー表示する方法等がある。
上記方法の内、後者の方法では、三原色光を順次照射す
る照明手段を構成する場合、固体撮像素子の分光感度特
性を考慮した光照射を行う必要がある。
即ち、固体撮像素子、例えばＣＣＤの分光感度特性（各
波長の光照射強度を同一とした場合の各波長に対するＣ
ＣＤの信号出力比）は第５図に示すように中心波長が
０．４５μｍの青色光領域で感度が非常に低く、緑色，
赤色領域方向に感度が増大している。このような青領域
での感度の落ち込みはＣＣＤに限らず、ホトダイオード
を用いたＭＯＳ形撮像素子についても同様である。従っ
て、固体撮像素子を撮像手段として用いた場合に、これ
と組み合わせて使用する照明手段としては第６図に示す
ような分光強度特性を有する照明光源が理想的である。
即ち、第６図に示すように青色光領域の強度が最大で、
緑色（中心波長５４０ｎｍ）、赤色（中心波長６００ｎ
ｍ）の各領域の強度が赤外部側へ減少する特性を有する
ことが必要である。このような分光強度特性を有した光
源を使用すれば、青，緑及び赤色に相当する各被写体像
の撮像信号の出力が略同レベルで得られることになる。
第６図に示すような分光強度特性を有した照明光源と等
価な光作用を固体撮像素子に与える方法として、特開昭
５５−１２３２７９号公報に記載されているような三色
分解用回転フィルタを用いた装置が提案されている。こ
の回転フィルタ（第７図参照）は被写体を照明する光源
からの光又は被写体からの光を時系列的に三色分解する
ための色分解用フィルタであり、Ｒ（赤），Ｇ（緑），
Ｂ（青）の各色フィルタを面積比を変えて円盤状に配列
して成り、これを一定速度で回転させ、面積比の異なっ
た各色フィルタに照射することにより、Ｂ光の透過量を
最大にし、Ｇ光，Ｒ光については少くするようにしてい
る。この場合、照明光源として用いられる例えば３２０
０゜Kの照明ランプはその照明光量は時間的に一定とし
分光強度がＢ，Ｇ，Ｒの順に増加する通常の分光特性を
有しているものとする。
この方法では回転フィルタの各色フィルタの面積比を変
えてＢ光を最大とし、Ｇ光，Ｒ光の順にその透過光量を
小さくすることによって、固体撮像素子より出力される
各色の電気信号を適正レベルに導くようにしている。従
って、撮像表示される被写体画像の白色バランスを調整
することができる。
しかしながら、第７図に示すような面積比を変えた回転
フィルタによって白色バランスをとる方法では、予め各
色フィルタの面積比が固定されるため、例えば内視鏡の
照明手段として使用した場合、これと組み合わされる撮
像手段の種類によって白色バランスにずれが生じたり、
又照明光を被写体まで導くのに使用されるライトガイド
ファイバ束が経年的に黄変等して光学特性が変ることに
よって同様に白色バランスにずれを生じるという問題が
あった。上記のように白色バランスのずれは、各色フィ
ルタの面積比が固定されているために、補正することは
不可能であった。
［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみ、導光路としてのライト
ガイドファイバの経年変化や、組み合わされる各種撮像
手段に対しても、白色バランスの調整を行えるカラー撮
像装置の照明装置を提供することを目的とする。
［発明の概要］ 本発明の装置は、照明光源前方に、異った波長の三色の
各透過フィルタが一定の遮光間隔をおいて分割配置され
て成る回転フィルタを、一定速度で回転し、回転フィル
タ近傍に設けた各色検出手段にて各色の種類を検知し、
各色に対応して異なった大きさの信号出力を信号発生手
段にて発生せしめ、この各信号出力に応じて電流制御手
段を駆動し、光源駆動用電流の大きさを各色ごとに変え
るように構成することにより、各色光ごとに光量を最適
状態に調整し得る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について説明す
る。
第１図は本発明に係るカラー撮像装置の照明装置の構成
を示している。この実施例は、一例として内視鏡に応用
した場合について示している。符号１は内視鏡の先端部
で、この先端部１は撮像側Ａと照明側Ｂとに分けられて
いる。撮像側Ａには被写体からの順次照射三色光を導く
撮像レンズ２とその後方に撮像を行うための固体撮像素
子３が配置されている。固体撮像素子３にはプリアンプ
４及びドライバ回路５が接続していて、固体撮像素子３
で被写体の光像を受光し画像信号として蓄積し、この蓄
積信号を、読出し用クロック信号ｆ１が入力されるドラ
イバ回路５を用いて読み出しプリアンプ４で増幅して出
力するようになっている。この信号は更に手元側に配設
されたアンプ６にて増幅した後、スイッチ回路７へ入力
され、この回路でフレーム切換用信号ｆ２を用い各色光
に応じてフレームごとに切り換え、次段のフレームメモ
リ８，９，１０に蓄積し、メモリ８，９，１０より同時
に読み出してカラーモニタ１１にてカラー表示するよう
にしている。一方、内視鏡先端部１の照明側Ｂには被写
体に照明光を照射する照明レンズ１２とその後方に後述
の照明装置より光を導くライトガイドファイバ１３が配
置されている。ライトガイドファイバ１３は手元側に延
設されていて、その端面に照明光が入射されるようにな
っている。照明光は、三色分解用回転フィルタ１４と駆
動電流が可変可能にされる光源ランプ１５等を用いて成
る装置１６より供給される。この照明装置１６に使用さ
れる回転フィルタ１４は第２図に示すように構成されて
いる。回転フィルタ１４は円形の遮光枠体１７に異なっ
た面積（又は中心角）のＲ，Ｇ，Ｂ光透過用フィルタ１
８，１９，２０を扇状に配置して成る。例えばＲフィル
タ１８の面積を大きく、Ｇフィルタ１９の面積を小さく
するようにしている。この場合、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ１
８，１９，２０は同一面積の遮光領域１７ａ，１７ｂ，
１７ｃを介在して配置されている。又、遮光枠体１７の
外周辺縁部にはＲ検出用ホールＨ１，Ｇ検出用ホールＨ
２，Ｂ検出用ホールＨ３が設けられている。これらのホ
ールＨ１〜Ｈ３は夫々遮光領域１７ａ〜１７ｃに対応し
た位置で、かつ径方向に略等間隔ずつずらして形成され
ている。即ち、ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３の順で円中心か
ら近い位置に設けられている。又、遮光枠体１７の遮光
領域例えば１７ｃには回転フィルタ１４の一回転を検出
するためのスタートパルス検出用ホールＨｓがさらに中
心に近づいた位置に設けられている。以上のように構成
された回転フィルタ１４は第１図に示すように駆動モー
タ２１にて一定速度で回転されるようになっている。そ
して、上記回転フィルタ１４のＲ，Ｇ，Ｂ検出用ホール
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及びスタートパルス検出用ホールＨｓ
は、回転フィルタ１４の外周辺縁部近傍に配設されたフ
ォトインタラプタ２２によって検出可能とされている。
フォトインタラプタ２２は第３図に示すように例えば４
対のフォトカプラを用いて構成されている。即ち、フォ
トインタラプタ２２は略Ｕ字状に形成された枠体２３に
発光素子列Ｃと受光素子列Ｄが相対向して配置されて成
る４組のフォトカプラ２４，２５，２６，２７を有して
いる。これらのフォトカプラ２４〜２７の内、フォトカ
プラ２４は上記回転フィルタ１４のＲ検出用ホールＨ１
を検出するためのもので、フォトカプラ２５はＧ検出用
ホールＨ２を検出するためのもので、フォトカプラ２６
はＢ検出用ホールＨ３を検出するためのもので、又フォ
トカプラ２７はスタートパルス検出用ホールＨｓを検出
するためのものである。なお、フォトカプラ２４〜２７
は図示しない駆動源にて駆動されるようになっている。
そして、フォトインタラプタ２２はＲ，Ｇ，Ｂ検出用ホ
ールＨ１，Ｈ２，Ｈ３を検出するごとに各フォトカプラ
より検出信号を出力し同期信号発生器２８に入力するよ
うにしている。同期信号発生器２８は例えば異なった利
得を有する三つの増幅器（又は利得の可変調整が可能に
構成された三つの増幅器）にて構成され、各増幅器に上
記各検出信号を入力することによってＲ，Ｇ，Ｂごとに
即ち遮光領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃに同期して異なっ
た振幅のパルス出力を発生するようにしている。同期信
号発生器２８からのパルス出力は電流制御部２９へ入力
される。電流制御部２９では、上記パルス出力の入力時
点よりその値に対応した制御電圧を発生し次のパルス出
力が入力されるまで発生し続ける。即ち、電流制御部２
９はＲ照明期間，Ｂ照明期間，Ｇ照明期間に対応した制
御電圧を出力し、その電圧を可変電流源３０の制御端子
に加える。可変電流源３０は反射鏡を備えた光源ランプ
１５に駆動電流を供給するものであって、上記制御電圧
に対応して電流値が制御されるようになっている。従っ
て、光源ランプ１５の照射光量は上記制御電圧の大小に
よって変えられ、レンズ３１，３２を通して平行光状態
で回転フィルタ１４に照射されるようになっている。つ
まり、照射光量は回転フィルタ１４の各色フィルタ１
８，１９，２０に同期して切り換えられる。そして、回
転フィルタ１４を透過した光はレンズ３３で集光してラ
イドガイドファイバ１３の端面に入射するようにしてい
る。なお、フォトインタラプタ２２にて検出されるホー
ルＨ１〜Ｈ３によるパルス信号やホールＨｓによるスタ
ートパルス信号はアンプ３４にて増幅した後、信号発生
部３５に入力され、これらのパルス信号によりフレーム
切換用信号ｆ２を発生すると共に、信号発生部３５内に
構成された発振器を用いて読出し用クロック信号ｆ１を
作成するようにしている。読出し用クロック信号ｆ１は
回転フィルタ１４の遮光期間内に出力されて固体撮像素
子３の信号読出しをその期間内に行えるようにされてい
る。
以上のように構成された照明装置１６の動作を第４図を
用いて説明すると、まず回転フィルタ１４が一定速度で
回転している状態では、フォトインタラプタ２２はＲ，
Ｇ，Ｂ検出用ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３を時間的に異なっ
た間隔で検出し同図（ａ）に示すような同一振幅の検出
パルス信号を出力する。このパルス信号はＲ，Ｇ，Ｂ各
フィルタ期間により例えばＨ１検出からＨ２検出までの
期間が長く、Ｈ２検出からＨ３検出までの期間は短くな
る。そして、このＲ，Ｇ，Ｂのホール検出信号は入力対
出力振幅の比がＲ，Ｇ，Ｂごとに設定された同期信号発
生器２８に入力される。同期信号発生器２８のＲ，Ｇ，
Ｂごとの入力対出力振幅の比はＢについて最大で、Ｇ，
Ｒの順に小さくするように設定することにより、その信
号出力が同図（ｂ）に示すような振幅関係のパルス状信
号となるようにする。この信号は電流制御部２９に入力
されてランプ駆動用電流源３０の制御電圧が作成され
る。制御電圧は同期信号レベルに対応して変化する階段
状電圧で、これによってランプ駆動電流Ｉは同図（ｃ）
に示すように階段状に変化する。従って、光源ランプ１
５の照射光量も同図（ｄ）に示すように電流Ｉにほぼ対
応して変化することになる。この結果、予め回転フィル
タ１４に配置したＲ，Ｇ，Ｂ各フィルタ１８，１９，２
０の面積比（又は中心角度の比）を定め、かつ同期信号
発生器２８の三つの信号出力の値を、ホールＨ１〜Ｈ３
の検出に対応して適当に設定すれば、固体撮像素子３の
分光感度特性を補償するに最適な分光強度を有した照明
光を得ることができる。即ち、色フィルタの面積比（又
は中心角度の比）の調整と電気回路的な調整を行うこと
によって三色の光量を最適状態に調節できる。
尚、第２図では、Ｒ，Ｇ，Ｂ検出用ホールＨ１，Ｈ２，
Ｈ３を遮光枠体１７に形成してＲ，Ｇ，Ｂごとの検出を
行うように構成しているが、ホールに代え遮光枠体１７
の外周辺縁部を切り欠いてスリットを形成するようにし
てもよい。この場合、フォトインタラプタ２２は第３図
と同様のものであるとすると、スリットの切込みの深さ
（中心方向の奥行）はＲ，Ｇ，Ｂごとの検出を可能とす
るためＲ，Ｇ，Ｂの順に大きく形成する。但し、このよ
うに形成されたスリットを第３図に示すようなフォトイ
ンタラプタ２２で検出する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ各検出
用スリットの深さが違うのでＲ検出用スリットはフォト
カプラ２４のみで検出し、Ｇ検出用スリットは二つのフ
ォトカプラ２４，２５で検出し、Ｂ検出用スリットは三
つのフォトカプラ２４，２５，２６で検出することにな
り、このためＲ，Ｇ，Ｂの各検出ごとにフォトカプラの
合算出力を得るように構成すると、インタラプタ２２出
力がＲ，Ｇ，Ｂごとに第４図（ｂ）に示す同期信号出力
のように異なったレベルの検出信号となる。従って、ス
リット形状による場合、インタラプタ２２出力を増幅，
整形等してそのまま同期信号として使用し、これを電流
制御部２９に入力して階段状制御電圧を作成するように
構成することもできる。
又、第２図ではＲ，Ｇ，Ｂの各色フィルタ１８，１９，
２０を扇状に配しているが、必ずしも扇形である必要は
ない。即ち、ライトガイドファイバ１３端面に対向する
部分の各色フィルタ面積（有効面積）が同一であれば、
例えば円環状に配されていてもよいことは勿論である。
又、第２図において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタ１８，
１９，２０の面積比は図示例に限定されるものではな
く、必要に応じて設定されるものである。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、同一の遮光領域を介
在して異なった面積で三色フィルタを配置して成る回転
フィルタへ、光源電流が可変可能な光源より照明光を照
射するようにし、光源電流を各色フィルタ領域ごとに任
意に制御し得るように構成したので、三色フィルタ領域
の設定と電気回路的な調整で三色光の強弱を最適な状態
に調節することができ、例えばカラー撮像手段として用
いられる固体撮像素子の分光感度特性を補償し得る三色
光を得ることができる。従って、上記のような照明装置
を例えば内視鏡の撮像手段と組み合わせて使用する場
合、ライトガイドファイバの光学的な経年変化や、組み
合わされる撮像手段の種類や状態に応じて、撮像手段よ
り取り出される出力のレベルを各色間で微調整すること
ができ、三色のバランス所謂白色バランスの調整が高い
精度で行い得るようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るカラー撮像装置の照明装置の一実
施例を示す構成図、第２図は回転フィルタの構成の一例
を示す正面図、第３図はフォトインタラプタの構成を示
す断面図、第４図は第１図の装置の動作を説明する説明
図、第５図はＣＣＤの分光感度特性を示すグラフ、第６
図はＣＣＤに対応した理想的光源の分光強度特性を示す
グラフ、第７図は従来の照明装置に用いられる回転フィ
ルタの構成を示す正面図である。 ３……固体撮像素子、 １３……ライトガイドファイバ １４……回転フィルタ、１５……光源ランプ １７ａ，１７ｂ，１７ｃ……遮光領域 １８……Ｒフィルタ、１９……Ｇフィルタ ２０……Ｂフィルタ、２１……モータ ２２……フォトインタラプタ ２８……同期信号発生器、２９……電流制御部 ３０……可変電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 33/08 7316−2Ｋ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同一の遮光間隔をおいて異なった波長の三
    色の各透過フィルタが分割配置されていて、一定速度で
    回転することにより、照明光を時系列的に三色分解する
    回転フィルタと、 この回転フィルタに照明光を照射するための照明光源お
    よびその駆動源と、 この照明光源の駆動電流を制御するための電流制御手段
    と、 前記回転フィルタに配置された各色フィルタに対応して
    設けられた色フィルタ配置表示部に基づき前記三色の種
    類を検出するための検出手段と、 この検出手段で検出した三色の色に対応して各色ごとに
    異なったレベルの信号出力を発生し、前記電流制御手段
    に供給する信号発生手段とを具備し、 各色光ごとに光量を変化させると共に、その変化量を最
    適に調整するようにしたことを特徴とするカラー撮像装
    置の照明装置。
JP59183085A 1984-08-31 1984-08-31 カラ−撮像装置の照明装置 Expired - Lifetime JPH0646811B2 (ja)

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