JPS62235889A - 撮像装置 - 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〕 本発明は、特に固体撮像素子を撮像手段に用いてカラー
表示を行うようにした撮像装置に関する。

（従来の技術〕 一般に、固体撮像素子を撮像手段に用いた撮像装置では
、撮像素子の有する画素数（受光エレメント数）により
解像度が決定されてしまう、ところが、画素数の大きい
固体撮像素子は製造上問題が多くて、充分大きい画素数
を有する撮像素子は実用化が困難であった。

そこで、この問題を解決するために、例えば特公昭５６
−４０５４６号公報等に記載の撮像装置のように、画素
ずらし法と言って、複数の撮像素子を結像レンズの光軸
に対し画素間隔の１／２ピツチ、１／３ピツチ等ずらし
て配設し、一方、の画素の配列と他方の画素の配列とに
おいて像の相対位置が互いに異なるようにして、一方の
撮像素子の画素との間に対応する部分の情報も他方の撮
像素子で得ることにより解像力を上げるようにしたもの
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような方式の場合、像のずれ量を所定の
値に設定するためには複数個の撮像素子を相対的にずら
して位置合せを行わなければならず、光学系の組立てが
非常に面倒であるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、解像力を上げることがで
き而も光学系の組立ても容易である撮像装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明による
撮像装置は、固体撮像素子を撮像手段に用いてカラー表
示を行うようにした撮像装置において、対物レンズと固
体撮像素子との間に色分散プリズムを配置し、固体撮像
素子上のずれた位置に結像された各色の画像を信号処理
回路により一つに重ね合わせるようにして、画素と画素
との間の部分に対応する情報も得るようにしたものであ
る。

〔実施例〕

以下図示した各実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

第１図は本発明による撮像装置の第一実施例としてＲ，
Ｇ、Ｂ各光を順次照射する方式の内視鏡用電子撮像装置
の構成を示す図、第２図はその動作を説明するタイミン
グチャートである。

第１図において、符号１は内視鏡先端部を示していて、
その先端には対物レンズ２（良く色が補正された前側テ
レセントリックな光′学系）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方式固体撮
像素子４が設置され、受光された光学像をドライブ回路
５にて映像信号Ｖ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っている。又、対物
レンズ２と固体撮像素子４との間には色分散プリズム３
０が配置されていて、例えば第３図に示した如く紙面と
平行な面内にてＲ，Ｇ、Ｂの各光を分散するようになっ
ている。照明レンズ３の後方には光学ファイバー束等に
よるライトガイド７が配設され、その後端面には回転フ
ィルタ８を介在して照明光が照射されるようになってい
る。照明光は光源ランプ９よりレンズ１０を通して回転
フィルタ８上に照射され、この照明光はフィルタ８に適
当な遮光期間をおいて交互に配設されたＲ（赤）、Ｇ（
緑）、Ｂ（青）用フィルタを経て前記ライトガイド７の
端面に入射される６回転フィルター８の回転軸は伝送系
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１
６を制御し、モータ１４の回転速度を一定にしている。

又、回転フィルター８の外周部には続出パルス検出部１
１とスタートパルス検出部１２が設けられ、固体撮像素
子４からの読出し等と回転フィルタ８の回転との同期を
とるようになっている。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
イッチＳＷｌ、ＳＷ２．ＳＷ３から成り、これらのスイ
ッチはマルチプレクサ用ゲート信号発生部１９からの各
スイッチ用ゲート信号Ｓ　Ｇｔ　、　　Ｓ　Ｇｔ　、　
　Ｓ　Ｇｓにて所定のフレーム周期で順次切り換えられ
てＲｌＧ、Ｂ用の各フレームメモリ２０．２１．２２に
各色に対応する映像信号をＡ　／　、Ｄ変換器を介して
供給する。そして、各フレームメモリ２０．２１゜２２
に蓄積された各色信号が同期信号発生器３１０作用によ
り読出され夫々直接又はディレィ回路３２又は３３を経
て更にＤ／Ａ変換器を介して合成されてカラーＴＶモニ
タ２３でカラー表示されるようになっている。上記にお
いて、続出パルス検出部１１は回転フィルタ８にその回
転方向に配設されたＲ、Ｇ、Ｂ用フィルタの終端位置を
検出するもので、その検出パルス（続出パルス）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
に入力されて続出用クロック信号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、続出ゲー
ト信号Ｇｒは前記スタートパルス検出部１２（回転フィ
ルタ８の１回転を検出する）からの検出パルス（スター
トバノＣ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ッチ用ゲート信号Ｓ
Ｇ＋　、ＳＧｔ　、５ＩＣｓを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、回転フィル
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イ君号発生部１９へ送ら
れ、又１回転する毎にＲ，Ｇ。

Ｂフィルタに対応した３つの続出パルスＰｒが出力され
て続出ゲート信号発生部２５へ送られる。

続出ゲート信号発生部２５では、発振器２４からの信号
を用いて続出パルス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続出ゲート信号Ｇ
ｒを作成する。この読出ゲート信号Ｇｒの期間に基づい
て続出用クロック信号ＣＫｒ及びスイッチ用ゲート信号
ＳＧ、、ＳＧｔ　。

Ｓ　Ｇ　ｘ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Ｇ
ｒにおいて、斜線部分が夫々Ｒ，Ｇ、Ｂの映像信号続出
期間で、各斜線部分の前のローレベル期間がＲ，Ｇ、Ｂ
光の照射によって固体撮像素子４にＲ，Ｇ、Ｂの信号電
荷が蓄積される期間である。従って、Ｒ，Ｇ、Ｂ用フレ
ームメモリ２０゜２１．２２のスイッチ用ゲート信号Ｓ
Ｇ、、ＳＧ、。

Ｓ　Ｇ　ｓ　は夫々Ｒ，Ｇ、Ｂの映像信号続出期間に対
応したゲート信号となるようになっている。

ここで、回転フィルター８は、例えば第４図に示されて
いるように形成されている。Ｗｉち、Ｒ２Ｏ，Ｂ光だけ
を夫々通すような分光透過率を持つフィルター８ａ、８
ｂ、８ｃを同一円周上に配設して成るものである。尚、
フィルター〇ａ、８ｂ。

８Ｃの各両端部の形状は光束の断面形状に合うように弧
状となっている。又、色分散プリズム３゜によるＧ、Ｂ
各党のＲ光に対するずれは固体撮像素子４上において夫
々画素間隔の１／２ピツチ。

１ピツチであり、ディレィ回路３２．３３による遅延は
夫々１／２ピツチ、１ピツチとなっている。

本発明による撮像装置は上述の如く構成されているから
、色分散プリズム３ｏの作用によりＲｌＧ、Ｂ各色で固
体撮像素子４上における結像位置にずれが生じ、Ｒ光に
対するＧ、Ｂ各党のずれは夫々画素間隔の１／２ピツチ
、ｌピッチである。

その結果、第５図に示した如＜、Ｇ、Ｂ各党による像は
信号転送の進み方向へ夫々１／２ピツチ。

ｌピッチずれると共に、画素と画素との間に対応する点
Ｐ′の情報もＧ光により画素に到達する。

従って、こうして得られた画像信号をＲ光については直
接、Ｇ光についてはディレィ回路３２により１／２ピッ
チ遅らせ、Ｂ光についてはディレィ回路３３により１ピ
ッチ遅らせて一つに重ね合わせれば、画素と画素との間
に対応する点Ｐ゛の情報も含んだ画像がＴＶモニタ２３
に表示され、解像力が向上する。但し、この場合点Ｐ′
の情報を伝えるのがＧ光のみであるので、解像力が向上
するのはＲ，Ｇ、Ｂ各色を合成した場合即ち輝度信号に
関してのみである。

以上、本発明撮像装置の原理について説明したが、本発
明撮像装置は、単一の色分散プリズム３０を光軸上の所
定位置に配置するだけなので位置合わせが容易であり、
その結果光学系の組立てが容易である。

第６図は第二実施例としてモザイクフィルタ一式の撮像
装置に本発明を適用した例を示しており、これは色分散
プリズム３ｏにより分散されたＲｌＧ、Ｂ各党が固体撮
像素子４の前に配置されたモザイクフィルター３４のＲ
，Ｇ、Ｂ各部分に１＝１で入射するようにしたものであ
る。ＴＶモニタにより画像が再現される隙間−の点がら
発したＲｌＧ、Ｂ各党が同一の点に再現されるので、色
再現がより忠実になるという利点がある。

第７図は第三実施例として三板式の撮像装置において三
色分解プリズム３４の前に色分散プリズム３０を配置し
た例を示しており、これは色分散プリズム３０により光
が波長に応じて異なる大きさで屈折されるので、結果と
して各固体撮像素子４に対する入射像の位置が異なるよ
うにしたものである。この場合、各固体撮像素子４はそ
の中心を光軸に合わせておけば良いので、光学系の組立
てが容易である。

第８図は第四実施例として単板式の撮像装置において色
分散プリズム３ｏの一方のガラスブロック３５を音響光
学素子から構成して該素子への印加電圧を変化させるこ
とにより屈折率を変え分散量を可変にしてずれ量を可変
にしたものである。

この実施例の場合、色分散プリズム３０の各色の分散量
と各ディレィ回路の遅延量が一致しなくなり易いので、
色分散プリズムに与える電圧に応じてディレィ回路の遅
延時間を調整できるようにしておくことが望ましい。

第９図は第五実施例として単板式の撮像装置においてコ
ントローラー３６により屈折率可変の分散プリズム３０
への印加電圧を固体逼像素子４のインターレースと同期
して０Ｎ−ＯＦＦさせるようにしたものである。即ち、
固体盪像素子４が第１フイールドの信号を蓄積する時は
印加電圧をＯＦＦにして第１０図（Ａ）の如く各色光が
進むようにし、第２フイールドの信号を蓄積する時は第
１０図（Ｂ）の如（各色光が進むようにしたものである
。この時の像のずれは画素間隔の１７２ピツチである。

又、切換えのタンミングは例えばインターライン転送型
固体盪像素子の場合には各画素から転送しジスタヘ移す
パルスと同期させれば良い。

尚、当然ながら照明系の回転フィルター８はフレーム同
期で回転しており、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色についてニフィール
ド分ずつ盪像するようになワている。

従って、この例によればＲ，Ｇ、Ｂ各色について画素と
画素の間の情報が得られるので、輝度信号のみならず色
信号においても解像力が向上する。

又、この例では解像力が上がるのは垂直解像度だけであ
るが、像のずれ方向を横又は斜めにすれば水平解像度も
向上させることができる。又、この例はフィールド蓄積
型に限定されず、フレーム蓄積型でも良い。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による撮像装置は、解像力を上げる
ことができ而も光学系の組立ても容易であるという実用
上重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像装置の第一実施例のブロック
図、第２図はその動作を説明するタイミングチャート、
第３図は第一実施例の要部拡大図、第４図は第一実施例
の回転フィルターの正面図、第５図は第一実施例の原理
を示す図、第６図乃至第８図は夫々第二乃至第四実施例
の要部を示す図、第９図及び第１θ図は夫々第五実施例
の要部及び第五実施例の原理を示す図である。 １・・・・内視鏡先端部、２・・・・対物レンズ、３・
・・・照明レンズ、４・・・・固体盪像素子、５・・・
・ドライブ回路、６・・・・プリアンプ、７・・・・ラ
イトガイド、８・・・・回転フィルター、９・・・・光
源ランプ、１０・・・・レンズ、１１・・・・読出パル
ス検出部、１２・・・・スタートパルス検出部、１３・
・・・伝達系、１４・・・・モータ、１５・・・・回転
検出部、１６・・・・モータ駆動部、１７・・・・増幅
器、１８・・・・マルチプレクサ部、１９・・・・ゲー
ト信号発生部、２０゜２１．２２・・・・フレームメモ
リ、２３・・・・カラーＴＶモニタ、２４・・・・発振
器、２５・・・・読出ゲート信号発生部、２６・・・・
アンド回路、３０・・・・色分解プリズム、３１・・・
・同期信号発生器、３２゜３３・・・・ディレィ回路、
３４・・・・モザイクフィル才３図 オ９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子を撮像手段に用いてカラー表示を行うよう
   にした撮像装置において、対物レンズと固体撮像素子と
   の間に色分散プリズムを配置し、固体撮像素子上のずれ
   た位置に結像された各色の画像を信号処理回路により一
   つに重ね合わせるようにしたことを特徴とする撮像装置
   。