JPH01126946A - 内視鏡用テレビカメラ - 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、内視鏡用テレビカメラに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕ファ
イバースコープの接眼部に内視鏡用テレビカメラを取付
けて撮影を行なう場合、ファイバースコープのイメージ
ガイドファイバー束で伝送された像を撮像素子の撮像面
上に結像させるため、イメージガイドファイバー束の射
出端面のファイバーの規則的な配列によって定まる空間
周波数成分と撮像素子の空間サンプリング周波数との干
渉により、モニターテレビ画面上にモアレ縞と呼ばれる
偽信号が発生し、画質を著しく損ねるという問題がある
。

このモアレ縞の発生を防止するには、ファイバースコー
プのイメージガイドファイバー束のファイバーの配列に
よって決まる空間間波数ｆにおける像のコントラストが
撮像素子の描像面上で０になるようにすれば良い、即ち
、縦軸に像のコントラスト（ＭＴＦ）、横軸に空間周波
数をとるとき、像を形成する光学系が第８図に示すよう
な周波数ｆでＭＴＦがＯとなるような周波数特性を持っ
ていれば良い。

これを実現するための従来の構成は、太き（分けて、光
学的ローパスフィルターを用いるものと、物体像をデフ
ォーカスさせるものとがある０例えば、特開昭５９−２
０４３２８号公報に開示されたものは、ファイバースコ
ープの接眼部に取付けたテレビカメラの光路中に光学的
ローパスフィルターを設けることにより結像光学系の空
間周波数特性を所望の形にしてモアレ縞の発生を防止し
ている。又、特公昭６０−３８６８４号公報に開示され
たものは、ファイバースコープの接眼部に所謂供覧装置
を取付けたものであって、テレビカメラに関するもので
はないが、供覧装置のイメージガイドファイバー束が撮
像素子と同様に物体像を空間サンプリングするため、観
察像にモアレ縞が発生する問題があり、これを解決する
ために撮像素子に相当する供覧装置のイメージガイドフ
ァイバー束の入射端面を、ファイバースコープのイメー
ジガイドファイバー束の射出端面の像が形成される位置
より若干ずらしてデフォーカスされた像を受光するよう
に設定して、モアレ縞の発生を抑えている。

ところが、−Ｃに内視鏡用テレビカメラに取付けられる
ファイバースコープは複数あり、各々に用いられている
イメージガイドファイバー束の単位ファイバー径は異な
っているため、像のコントラス）　（ＭＴＦ）を０にす
べき空間周波数が取付けられるファイバースコープによ
って異なるという問題がある。

これに対し、実開昭６１−１２１４１５号公報に開示さ
れたものは、テレビカメラの光学系中に設けられた光学
的ローパスフィルターを交換できるようにして、像のコ
ントラスト（ＭＴＦ）がＯになる空間周波数を選択可°
能とすることにより、取付けられる複数のファイバース
コープ夫々についても最も効果的にモアレ縞発生防止を
行なうことができるようにしている。しかしながらこの
場合ファイバースコープの数と同じ数の光学的ローパス
フィルターを用意しなければならないので、内視鏡用テ
レビカメラが著しく高価になるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単且つ安価な構成で、
イメージガイドファイバー束の単位ファイバー径が異な
る複数のファイバースコープ夫々につい゛・でも量も効
果的にモアレ縞の発生防止を行い得るようにした内視鏡
用テレビカメラを提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
内視鏡用テレビカメラは、イメージガイドファイバー束
の単位ファイバー径が異なる複数のファイバースコープ
の任意の一つの接眼部に取付けられ、該イメージガイド
ファイバー束で伝送された像を撮像光学系を介して撮像
素子で撮像するようにした内視鏡用テレビカメラにおい
て、上記イメージガイドファイバー束で伝送された像の
上記撮像光学系による結像面と上記撮像素子の撮像面と
の光軸上での相対位置が調整自在であると共に、上記イ
メージガイドファイバー束の射出端面と上記撮像素子の
撮像面の両画素の配列方向の相対角度が調整自在である
ことを特徴としている。

そして、これによって、上記結像面と上記撮像面との間
隔が０Ｃ１Ｉ像素子の撮像面上に像のピントが合った状
りから次第に大きくなるようにデフォーカス量を調整す
ることにより、像のコントラス）　（ＭＴＦ）が０にな
る空間周波数を連続的に小さくすることができる。即ち
、第１図に示すようにデフォーカス量が０から大きくな
るにつれて像のコントラスト（ＭＴＦ）はＡ−Ｂ−Ｃ−
Ｄのように変化し、夫々空間周波数ｆＡ、ｆ、、ｆ。

、１゜でコントラストがＯになるので、これらの空間周
波数とイメージガイドファイバー束のファイバー配列に
より定まる空間周波数とが対応する複数のファイバース
コープに対してモアレ縞を除去する良好な効果が得られ
る。

又、モアレ縞はイメージガイドファイバー束の射出面と
固体撮像素子の撮像面の各々の画素に規則性があるため
発生している。そのため、上記両画素の配列方向の相対
角度を変化させることによって発生するモアレ縞の発生
の仕方が変化する。

そこで、上記のように、内視鏡用テレビカメラに、少な
くとも撮像素子がファイバースコープに対して回転自在
となるような回転部材を設けることによって、上記両画
素の配列方向の相対角度を調整自在とし、これによって
モアレ縞の発生の最も少ない位置に調整することが可能
となっている。

以上、二つの調整を行うことによって、取付けられたフ
ァイバースコープ夫々についても最も効　′果的にモア
レ縞の発生を防止することが可能となり１どのファイバ
ースコープについてもモアレ縞の発生がなく、その結果
解像力及びコントラストに優れた画像を得ることができ
る。又、構成も簡華で安価である。

又、モアレ縞の発生はそのレベルに程度の差はあるが、
殆ど全てのファイバースコープに対して発生する。従っ
て、上記ファイバースコープのうちモアレ縞の発生の比
較的少ないものに合せて最低限のモアレ縞の発生防止を
光学的ローパスフィルターによって行い、その時に残る
モアレ縞に対して上記二つの調整を行うようにすること
も実用上有効である。

即ち、イメージガイドファイバー束で伝送されて内視鏡
用テレビカメラの撮像素子上に結像される像の、取付け
られる複数のファイバースコープのファイバー径から決
まる空間周波数■のうち最も高い周波数Ｖ。、に対し、
ｖｌｌ、近傍でカー／　）オフ周波数を有するような厚
みの例えば水晶板等の光学的ローパスフィルターを内視
鏡用テレビカメラ内に固設し、それより低い周波数で発
生するモアレ縞を除去するために前述のデフォーカス及
び相対角の調整を行なうようにすれば良い。

ここで像のコントラスト（ＭＴＦ）が０になる周波数と
結像位置からのピントのずらしくデフォーカス）量との
関係を理論的に導いてみる。

今、イメージガイドファイバー束で伝送された像を接眼
レンズと描像レンズとから構成されている１１％像光学
系によって結像させた時、上記描像光学系を理想（無収
差）光学系と考えた場合、結像位置からのデフォーカス
ＩＤの時、点像は円形のスポットを持つ、このスポット
の直径φは上記撮像光学系のＦ８゜、から次の式で表わ
すことができる。

φ＝　　　　　（ｓｉｎ　θ＃　ｔａｎ　θとした時）
Ｆ　Ｍ＋１゜ そして、直径φの円形スポットによるコントラスト（Ｍ
ＴＦ）が０になる周波数Ｖはフーリエ変換を用いること
によって次の式で表わすことができる。

φ　　　　　　Ｄ 〔実施例〕 以下図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

第２図はファイバースコープに取付けられた第１実施例
の概略断面図であって、１は対物レンズ２とイメージガ
イドファイバー束３とを接眼レンズ４とから成る光学系
を内蔵して成るファイバースコープである。５は光軸方
向に移動自在な描像レンズ６と固定された固体描像素子
７とを内蔵していて、ファイバースコープ１に着脱自在
に取付けられるようになっていると共に、描像レンズ６
と固体Ｉ最像素子７を含む部分を光軸を中心に回転自在
にする回転部材８も備えている内視鏡用テレビカメラ（
第１実施例）である、尚、Ｍは物体、■は結像位置であ
る。

本実施例は上述の如く構成されているから、描像レンズ
６を光軸方向に移動させることによって結像位置■が移
動し、デフォーカス量りが変化する。即ち、取付けられ
るファイバースコープ１のイメージガイドファイバー束
３の単位ファイバー径によって決まる空間周波数におけ
る像のコントラスト（ＭＴＦ）をＯにするのに最適なデ
フォーカスＩＤの選択が可能である。従って、取付けら
れるファイバースコープ１夫々について最も効果的にモ
アレ縞の発生を防止することが可能である。

又、回転部材８により描像レンズ６と固体１騒像素子７
を含む部分の回転が自在となっているので、イメージガ
イドファイバー束３の射出端面と固体描像素子７の描像
面の両画素の配列方向の相対角度の調整が可能である。

そのため、該相対角度を調整して発生するモアレ縞のレ
ベルが最も小さい状態にすることが可能である。従って
、−ｉ効果的にモアレ縞の発生を防止することができる
。

而も、以上の作用効果を生み出す構成は撮像レンズ６を
移動自在にし且つ回転部材８を組み込むだけで作り出せ
るので、構成が簡単で安価である。

第３図はファイバースコープに取付けられた第２実施例
を示しており、これは内視鏡用テレビカメラ５内の固体
撮像素子７の前側に水晶板等から成る光学的ローパスフ
ィルター９を配置し、撮像レンズ６の代りに固体撮像素
子７と光学的ローパスフィルター９を一体に光軸方向に
移動自在とすることによって結、像位置ｉを調整可能即
ルデフォーカスＩＩ）を調整可能にしたものである。又
、光学的ローパスフィルター９を備えていることにより
、取付けられる複数のファイバースコープ１に対する最
低限のモアレ縞の発生防止は光学的ローパスフィルター
９で行い、それに加えて、各ファイバースコープ１に応
じて必要なモアレ縞の発生防止を上述の如き結像位置■
の調整と画素の配列方向の相対角度の調整とにより行い
得るようにしたものである。

第４図はファイバースコープに取付けられた第３実施例
を示しており、これは内視鏡用テレビカメラ５を、撮像
レンズ６を含む撮像アダプター１０と固体撮像素子７及
び光学的ローパスフィルター９を含む撮像部１１とに分
離可能にし、撮像アダプターＩＯの撮像部１１側の端部
に回転部材８を配設して成るものである。そのため、撮
像アダプター１０は撮像レンズ６の倍率が異なるものに
交喚が可能となり、ファイバースコープ１の数に撮像ア
ダプター１０の数を乗じた数に組合せ数が増えるので、
モアレ縞の発生防止に必要なデフォーカス量が太き（異
なってしまうが、これは比較的モアレ縞のレベルが低い
組合せに対しては光学的ローパスフィルター９だけでモ
アレ縞を除去し、モアレ縞のレベルが高い組合せに対し
ては光学的ローパスフィルター９に加えて結像位置！の
調整と画素の配列方向の相対角度の調整を行うことによ
り対処できる。その他の構造は第２実施例と同じである
。

第５図はファイバースコープに取付けられた第４実施例
を示しており、これは撮像レンズ６の前側に比較的屈折
力の弱いデフォーカスレンズ１２を挿脱自在にしたもの
である。そしてデフォーカスレンズがない状態でイメー
ジガイドファイバー束の端面の像が撮像素子上に形成さ
れるようにしておき、屈折力の異なる複数個のデフォー
カスレンズ１２を用意して、デフォーカスレンズ１２を
代えることにより結像位置Ｉの調整を行い得るようにし
たものである。又、回転部材８を撮像アダプター１０の
ファイバースコープ１側の端部に配設すると共に、固体
撮像素子７と光学的ローパスフィルター９を固定式にし
た点以外の構成は第３実施例と同じである。

第６図はファイバースコープに取付けられた第５実施例
を示しており、これは撮像レンズ６をその一部が光軸方
向に移動自在な変倍レンズとして構成し、倍率が大きく
なるに従い結像位置Ｉと１像素子７の結像面との相対位
置の差部ちデフォーカスＮＤが大きくなるようにしたも
のである。結像倍率が大きくなるにつれて撮像面上に形
成される像の中のファイバー径が太くなり、モアレ縞の
発生原因となる空間周波数が低くなるので、それに応じ
てデフォーカス量を大きくすることにより常にモアレ縞
の発生を防止することができる。又、固体撮像素子７と
光学的ローパスフィルター９を固定式にした点以外の構
成は第３実施例と同じである。

第７図はファイバースコープに取付けられた第６実施例
を示しており、これはＩ最像アダプター１０と撮像部１
１との間に光路長を変化させるためのリング状部材１３
を挿脱自在にすると共に、光軸方向の厚みの異なる複数
のリング状部材１３を用意して、リング状部材１３を代
えるごとにより結像位置の調整を行い得るようにしたも
のである。

又、固体撮像素子７と光学的ローパスフィルター９を固
定式にした点以外の構成は第３実施例と同じである。

尚、上記各実施例において、撮像素子７は撮像管でもＣ
ＣＤ、ＭＯＳ等の固体撮像素子でも良い。

又、ＩＩＩＩ像方式はカラ一方式でもモノクロ方式でも
良い。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による内視鏡用テレビカメラは、簡
単且つ安価な構成で、イメージガイドファイバー束の単
位ファイバー径が異なる複数のファイバースコープ夫々
について最も効果的にモアレ縞の発生防止を行うことが
でき、その結果解像力及びコントラストに優れた画像を
得ることができるという重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は像のコントラスト（ＭＴＦ）が０になる空間周
波数が異なる複数の空間周波数−ＭＴＦ曲線を示す図、
第２図乃至第７図は夫々ファイバースコープに取付けら
れた本発明による内視鏡用テレビカメラの第１乃至第６
実施例の断面図、第８図は単位ファイバー径によって決
まる空間周波数と像のコントラスト（ＭＴＦ）との関係
である空間周波数−ＭＴＦ曲線を示す図である。 １・・・・ファイバースコープ、２・・・・対物レンズ
、３・・・・イメージガイドファイバー束、４・・・・
接眼レンズ、５・・・・内視鏡用テレビカメラ、６・・
・・描像レンズ、７・・・・固体撮像素子、８・・・・
回転部材、９・・・・光学的ローパスフィルター、１ｏ
・・・・礒像アダプター、１１・・・・楊像部、１２・
・・・デフォーカスレンズ、１３・・・・リング状部材
。 第１図 １８図 １Ｆ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イメージガイドファイバー束の単位ファイバー径が異な
   る複数のファイバースコープの任意の一つの接眼部に取
   付けられ、該イメージガイドファイバー束で伝送された
   像を撮像光学系を介して撮像素子で撮像するようにした
   内視鏡用テレビカメラにおいて、上記イメージガイドフ
   ァイバー束で伝送された像の上記撮像光学系による結像
   面と上記撮像素子の撮像面との光軸上での相対位置が調
   整自在であると共に、上記イメージガイドファイバー束
   の射出端面と上記撮像素子の撮像面の両画素の配列方向
   の相対角度が調整自在であることを特徴とする内視鏡用
   テレビカメラ。