JPS6076716A - 内視鏡 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体撮像素子を有する内視鏡に係シ、例えば被
検体からの反射光が局部的九強く反射されて固体撮像素
子に入射する場合に生ずる固体撮像素子特有のブルーミ
ングを液晶フィルタを用いて防止可能とする内視鏡に関
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）Ｋ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景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、表示画面上たおいても白い部分
となって現われ１本来の像を表示することができなくな
ってしまう。

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、ポテンシャル井戸とその隣接スルポテンシャル井戸
との間にポテンシャルバリヤと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、素子の面積が犬きくなシ、
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、プルーミングとか−・レーショ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、信号レベルによって、自動的に絞シ量を調整し
て入射光量を制御するものであるが、入射光Ｈ１が一様
に１０制御されるため、−・イライト部分に対スルハレ
ーションとか、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
な像になっ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、且つ局所的に島い入射
光量部分が存在する被写体に対しても、そのハイライト
部分からの入射光量を適量に低下してハレーションとか
プルーミングを除去可能とする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、光源から被写体に入射される照明光の光軸上
側に偏光子、前記照明光が被写体で反射されて固体撮像
素子に入射する反射光の光軸上側に検光子を配設し、前
記照明光の光軸上側および反射光の光軸上側のいずれか
一方であって、かつ前記偏光子と検光子の間に位置する
ように透過光量を調整可能な液晶板を介装し、この液晶
板を制御すること釦より反射光量の多いノ・イライト部
分から固体撮像素子に入射される反射光を適量に調節し
たものである。

〔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が、そ
の前に本発明の理解を容易とするため。

本発明の基本原理を示す第１図について説明する。

第１図において、符号Ｑｉは偏光子、Ｑｚは検光子、Ｓ
ｓは反射面、Ｓ２は入射面、ＬＣは液晶セルである。

一般の光Ｌ１は偏光面が垂直な２つの直線偏光忙分解す
ることができ、これらを以下Ｓ波およびＰ波という。偏
光子Ｑｌの偏光軸はＰ波の偏光軸と一致してお勺、入射
光Ｌｓは、Ｐ偏光の状態で入射面Ｓ２に活って入射し、
反射面Ｓ１で反射されて液晶セルＬＣに入射する。この
液晶セルＬＣの透明電極間に所定の電圧Ｖを印加してお
くと、Ｐ波である反射波Ｌ２は、印加電圧Ｖの大きさに
応じてねじられた液晶分子に沿って偏光軸が回転される
。この液晶セルＬＣを通過した反射波り、は、液晶セル
ＬＣのねじシ角が９０°のとき検光子Ｑ２の偏光軸と一
致し、透過月が最大となる。このように、液晶セルＬＣ
はその液晶分子が印加電圧Ｖの大きさに応じて所定角度
だけねじられるととＫよシ、Ｐ波としての反射光Ｌ２の
光量を制御可能となる。

第２図は第１実施例の内視鏡を示す。

第２図に示すように内視鏡ｌは体腔内等釦挿入可能とな
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、該先端部如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）が位置するように例えばカラー表示用の固体撮
像素子４が配設されている。

また、前記対物レンズ３と固体撮像素子４との間には、
対物レンズ３側に液晶板５、固体撮像素子４側に検光子
６が設けられている。前記液晶板５は例えばツイストネ
マティク形を用い、所定の電極への電圧印加により偏光
軸の回転ができるようになっている。そして、被写体か
らの反射光は、該検光子６を介して撮像面に入射される
ようになっている。

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っている。

このＴＶ信号変換部においてｌζＧＢ３色ＴＶ信号に変
換さＪｌて、カラーＴＶモニタ８０ＲＧＢ端子に印加さ
れ、被写体像を表示するよう処しである。

一方、上記撮像手段の他に、挿入部２内には光学ｉｊ９
　紐束（ファイババンドル）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ってお
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によっ
て集光されて照射されるよう罠なっている。

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
ようになっている。

尚ｓ　上Ｎ６　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１
５が配設され、ライトガイド９の前端面からｎ（＋射さ
れる照明光を所定偏光面を有する直線偏光Ｃ以下Ｐ波と
いう）に偏光して被写体を照明するように構成しである
。

ところで上記照明手段側に配設した偏光子１５と撮像手
段側の液晶板５および検光子６を用いると共に、前記液
晶板５の旋光性を制御してブルーミンク等を防止する手
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＃）、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
力するようになっている。この比較器１７の出力は祷分
器１８で１フレ一ム期間積分し、その積分値を増幅器１
９で増幅して、この増幅した出力を旋光＋Ｉｊｌ制御信
号１９Ｓとして前記液晶板５の所定の電極に印加される
」：うになっている。

尚、上記固体撮像素子４の撮像面の前面には、例えばモ
ザイク状配列等の３原色フィルタを配設することにより
カラー表示用固体撮像素子を構成し、その撮像面の各受
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
期信号が事前されてＲＧ　ＢＯ色信号として出力される
ようになっている。

尚、積分器１８は、ｌフレーム期間ごとにリセットされ
るようになっている。

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、表面正反射のため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、Ｐ波成分と
Ｓ波成分とがランダムに含まれている反射光である。

従って、上ｌ己ノ・イライト部分で反射された光を１ノ
１．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
ノ・イレベルとな勺、積分器１８で積分され、そのＪ’
Ｊ〜分値は増幅器１９を介して旋光制御信号１９ｓとし
て液晶板５に印加される。これによシ、この液晶板５は
、旋光制御信号１９ｓの大きさに応じて液晶分子がねじ
られ、被写体の前記・・イライト部分から反射されたＰ
波成分の多い反射光の偏光軸を所定角度（最大９０°）
回転する。この回転によって−・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６を透過する量が急激に低下され、・・イライト部分
からの反射光の受光量が適量となるように調節されるこ
とになる。この状態が１フレ一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シ返す
。

このように本発明の一実施例は、偏光子１５の偏光軸で
定まるある直線偏光を照明光として被写体に照射し、そ
の反射光が局所的に強くなる場合は、前記直線偏光成分
がＰ波成分として他の偏光成分よシ多く反射されること
を利用して、このＰ波成分を抑えることにより反射光の
光景を調節しているので、プルーミングとかハレーショ
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って映像信号にノ
イズが多くなることを防止できる。

なお、直線偏光としてのＰ波は、前記第１実施例では直
接被写体に照射されたが、第２実施例として第３図に示
すようにライトガイド９の出射端面側偏光子１５の前方
に設けるようにしてもよい。

なお、その他の構成は第２図と同様であり、同一要素に
は同一符号が記されるとともに、先端部のみを示す。

このような第２実施例によっても、第１実施例と同様に
局所的に強く反射される反射光は、液晶板５によって偏
光軸が所定量回転されたＰ波成分が大半を占めているの
で、検光子６の偏光軸との成す角度ｐこ応じてＰ波成分
が抑えられ、反射光を適−訃に制御可能となる。

また、第４図に示す第３実施例は、液晶板５と偏光子１
５との組み合わせを光源側、すなわち、ライトガイド９
０入射端面側に位置させたものである。すなわち、第４
図において、光源装置１０はコンデンサレンズ１３と、
照明ランプ１１との間に、液晶板５をコンデンサレンズ
側にして偏光子１５および液晶板５が配置されている。

その他の構成は第１実施例と同様であシ、同一要素には
同一符号が記しである。

このような実施例によっても、第２実施例と同様に局所
的な反射光を抑制することができる。さらに、本実施例
では、挿入部２に偏光子１５等を設けないので、挿入部
２を和径化できるという利点がある。また、ライトガイ
ド９として用いる光学繊維は、偏光面保存性を有するも
のが使用されている。

尚、上述の各実施例姉おいては、通常の白色あるいは３
原色を含む照明光のもとで照明した場合に対するもので
あυ、３Ｒ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色のフレー
ム照明期間ごとにリセットされるようになっており、Ｒ
、Ｇ　、　Ｂ全体に対してプルーミングを防止するよう
構成されるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、液晶板を介装した偏
光器を用いて被写体側のノ・イライト部分からの反射光
の受光量を有効に抑止可能とする手段を形成しているの
で、プルーミング及びノ・レーションを防止できる。又
、−・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、低光景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、上記プルーミング防止手段を設けることによって、
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図は本発明の理解を容易とするだめの説明図、９（
”、　２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３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４図は本発明の第３実施例の内視
鏡の構成を示す説明図である０１・・・内祝６（，１、
２・・・挿入部。 ３・・・対物レンズ、　４・・・固体撮像素子、５・・
・液晶板、　６・・・検光子、 ７・・・ＴＶ信号変換部％　８・・・ＴＶモニタ。 ９・・・ライトガイド、ｌＯ・・・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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　固体撮像素子を用い、被写体に照射された照明
   光の反射光をこの固体撮像素子にて受光し内祝像を得る
   内視鏡において、前記照明光の光路上に設けられる偏光
   子と、前記反射光の光路上に設けられる検光子と、仁れ
   ら照明光および反射光のいずれか一方の光路上であって
   前記偏光子と検光子との間に位置するように設けられる
   液晶板と、前記固体撮像素子にて得られた画像信号の出
   力レベルに応じて前記液晶板の旋光性を制御する制御回
   路とを具備し、前記偏光子を通過した直線偏光の偏光軸
   を１ｉｉｌＪ御することにより、局所的反射光の光量を
   抑えるようにしたことを特徴とする内視鏡。 （２）　前記制御回路は、固体撮像素子の画像信号を一
   方の入力端に、基準レベル信号を他方の入力端に印加さ
   れる比較器と、この比較器の出力を積分する精分器と、
   この積分器の出方を旋光制御信号として前記液晶板を制
   御する増幅器と、を具備したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１′ｆｊｉＶｃ記載の内視鏡。