JPH0145604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像素子を用いた内視鏡装置に関
するものである。従来、生体腔内または機械装置
の内部等の観察、記録を行なう場合には、フアイ
バースコープとも呼ばれる内視鏡を用いるのが一
般的であつた。フアイバースコープと呼ばれる内
視鏡は、被観察部に挿入される方の先端部には少
くとも被検物の像をつくる結像光学系と、結像光
学系によつて出来た光学像を他の先端部まで伝達
するイメージガイドと呼ばれる光学繊維束の一端
および被検物を照明する照明部材としてのライト
ガトドと呼ばれる光学繊維束の一端が組込まれて
おり、イメージガイドによつて伝達された光学像
をルーペで拡大して観察したり、写真に記録した
り、テレビカメラで撮像したりすることによつて
広く用いられている。

近年半導体技術の著しい進歩によつてCCD等
で代表される自己走査型の固体撮像素子が実用化
に入りつつあり、すでにこの種の固体撮像素子を
用いたテレビカメラが実用化されている。従来テ
レビカメラで使用されていたビジコン等の撮像管
に比べ、この種の固体撮像素子は小型軽量に作り
得る可能性を持つことなどから、内視鏡の前記先
端部に固体撮像素子を直接組込み、結像光学系に
よる被検物の像を電気信号に変換して、受像機
（CRT表示装置）にテレビの映像として表示しよ
うという試みがいくつかなされている。（特開昭
51−65962、特開昭49−114940等）。

この場合CRTに表示するテレビの映像をカラ
ーにするには、撮像側は一般に次の方式が考えら
れている。第１は基本的な方式であるが、結像光
学系で作られる被写体の像をレツドＲ、グリーン
Ｇ、ブルーＢの３原色の色像に色分解し、この３
原色像に対応して３ケの別々の固体撮像素子を用
いる方式、第２は固体撮像素子を構成する各画素
に対応して、レツドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの
３原色のフイルターをモザイク状に配色すること
によつて撮像面の多重化を行なう方式である。第
３は内視鏡の構造及び使用状態の特殊性を考え
て、内視鏡の照明部材即ち前述のライトガイドと
呼ばれる光学繊維束に照明光を与える光源側に例
えば、レツド、グリーン、ブルーの３原色フイル
ターを所定の回転速度で回転させ、１ケの固体撮
像素子より画像のレツド、グリーン、ブルーの三
原色成分画像を面順次方式で取り出す方式であ
る。しかしこれ等の方式を内視鏡に用いた場合
夫々次の様な欠点が表われる。第一の方式は最も
基本的で良好な映像が得られるが、内視鏡のよう
な細い小さな先端部に収納することが不可能で、
もし収納した場合には、内視鏡の先端部が大きく
なり、内視鏡使用上の制約を大きく受ける。第２
の方式は形状的には、内視鏡先端部を小型にし得
るが、固体撮像素子の撮像面をレツド、グリー
ン、ブルーの三原色のモザイク状フイルターで色
分割しているので、解像力を決めるグリーン部の
画素数が少なくなり解像力低下を招くことを避け
られない。特に内視鏡先端部を小型にした場合、
固体撮像素子としてもあまり画素数の多いものを
使用することが困難になるので、この場合には特
に解像力低下は大きな問題となる。第３の方式は
１つの固体撮像素子を面順次の型で使用し画像の
３原色成分を順次取り出すため、比較的動きの速
い被検物に対しては３原色像の時間的レジストレ
ーシヨンに問題が起り、画質の劣化が避けられな
くなる。

本発明は内視鏡の構造及び使用状態の特殊性を
考えて、これら上記欠点を改善した、固体撮像素
子を用いた内視鏡に最適な撮像方式を持つた内視
鏡装置に関するもので、先端部には少くとも被検
物の像をつくる結像光学系と、結像光学系による
像を電気信号に変換する自己走査型の固体撮像素
子と、被検物を照明する照明手段を有し、前記固
体撮像素子には、固体撮像素子を構成する各画素
に対応して、シアンとイエローの色フイルターを
交互に配色し、前記照明手段によりグリーンの色
光を照明した時には固体撮像素子の全画素より被
検物のグリーン成分に相当する画像信号をとり出
し、前記照明手段により白色光を照明した時には
前記固体撮像素子のシアンの色フイルターが配置
されている画素よりは被検物のシアン成分に相当
する画像信号をとり出し、イエローの色フイルタ
ーが配置されている画素よりは被検物のイエロー
成分に相当する画像信号をとり出し、これ等の画
像信号を画像信号処理装置で電気的に処理するこ
とによりカラー画像信号としCRT表示装置の様
なデイスプレー装置にカラー画像を表示すること
を特徴とした固体撮像素子を用いた内視鏡装置を
提示するものである。

以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明による内視鏡装置の概略構成を
示すもので、図中１は内視鏡本体、２は光源装
置、３は同期回路、４は画像信号処理回路、５は
CRT等の画像デイスプレイ装置を示している。
内視鏡本体１の被観察部に挿入される先端部に
は、少くとも被検物の像をつくる結像光学系１２
とCCD等で代表される自己走査型の固体撮像素
子１３、及び被検物を照明する照明部材としての
ライトガイド１４の先端部１５が組込まれてお
り、固体撮像素子１３には固体撮像素子を構成す
る各画素に対応して第２図に示す様なシアン
（Cy）とイエロー（Ｙ）の色フイルターがモザイ
ク状に配色されている。なお第１図中に示す内視
鏡本体１の先端部には窓ガラス１１が設けられて
おり、結像レンズ１２はこの窓ガラス１１を通し
て被検物の像を固体撮像素子１３の撮像面に結像
しており、ライトガイド１４の先端部１５より射
出される照明光は窓ガラス１１を通して被検物を
照明する様になつており、固体撮像素子１３より
の画像の電気信号はリード線束lsによつて画像信
号処理装置４に伝えられデイスプレイ装置５によ
つて画像として表示される。ここでリード線束ls
には固体撮像素子を駆動させるためのクロツク信
号等を供給するリード線等が含まれ、これ等クロ
ツク信号等のCCD駆動のための回路は画像信号
処理装置４に含まれるものとする。

一方光源装置２は高速で交互に点滅出来る２ケ
のフラツシユランプ２５，２６を持ちフラツシユ
ランプの一方２５には色温度補正フイルター２４
を配置し、他のフラツシユランプにはグリンフイ
ルター２３を配置し、これ等の光源よりのグリン
光、白色光は、ハーフミラーＩ・Ｒカツトフイル
ター２７を介してコンデンサーレンズ２１でライ
トガイド１４の一端面１６上に集光されている。
この光源装置のフラツシユランプ２５，２６は同
期回路３で、画像の１フイールドに同期して交互
に点滅する様に構成されているが、この図ではフ
ラツシユランプ２５，２６を点燈するパワーソー
スは省略して示していない。

第１図において、１例としてまず画像の第１フ
イールド順次第３、第５…の奇数フイールドは第
３図に示す様なグリン光（フラツシユランプ２６
とグリンフイルター２３で作られる）で照明され
るとすると、固体撮像素子の各画素には第２図に
示す様にシアン（Cy）とイエロー（Ｙ）の色フ
イルターが配置されているので、第３図に示す様
にシアンフイルターの配置された画素からも、イ
エローフイルターの配置された画素からも被検物
のグリン成分の信号Ｇがとり出されるので、結局
固体撮像素子の全画素より被検物のグリーン成分
の信号がとり出される。次に第２フイールド順次
第４、第６…の偶数フイールドでは第３図に示す
白色光Ｗ（ブルー＋グリーン＋レツド）（フラツシ
ユランプ２７と色温度補正フイルターフイルター
２４で作られる）で照明されるとすると、同図か
ら明らかな様に、第２図のシアンフイルターの配
置された画素からは被検物のシアン成分の信号
（Cy）がとり出され、イエローフイルターの配置
された画素からは被検物のイエロー成分（Ｙ）の
信号がとり出されることになる。即ち第２フイー
ルドからは被検物のシアン成分とイエロー成分の
信号が得られることになる。次にこれらグリー
ン、シアン、イエローの各成分の信号は、信号処
理回路４に含まれる記憶装置（バツフアメモリ
ー）に一時記憶され、シアン（−）グリーンによ
つてブルー成分の信号を、イオロー（−）グリー
ンによつてレツド成分の信号をつくり、信号処理
回路でテレビの映像信号がつくられる。この場
合、被検物のブルー成分とレツド成分の信号の解
像力はグリーン成分の信号に比べて1/2になるが、
カラーテレビの画像は解像力ではグリーン成分の
信号で決まつてしまうので、前記の様な信号のと
り出し方をおこなうことによりカラー画像の解像
力を劣化させることがなく、また２フイールドで
被検物の色成分の信号が全部得られるので、前に
述べた３原色の像を順次取り出す方式にくらべて
２／３の時間ですむので、前述の第３の方式で問題
となつた３原色像の時間的レジストレーシヨンの
問題が改善されることになる。

またこの実施例では、フイールドに同期して点
滅するフラツシユランプを光源に用いた場合につ
いて説明してあるが、光源としてはフイールドに
同期して回転するグリーン、マゼンタのフイルタ
ーを回転させる光源を用いることも出来る。

この様に本発明によれば１ケの固体撮像素子を
用いるのにもかかわらず、これまでに提案されて
いる方式に比べると解像力、レジストレーシヨン
ミスによる像の劣化が著しく改善され、更に小型
に内視鏡先端部を構成出来るので、特に内視鏡の
様な先端部の形状、大きさに制約を受ける場合に
は非常に大きな効果を上げることが出来る。な
お、以上の実施例では、固体撮像素子の各画素に
１：１に対応したモザイクフイルターを用いた
が、第２図の上下方向に縞の方向を有するストラ
イプフイルターに置換えても同様の画像処理が行
なえることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による内視鏡装置の構成
図、第２図はモザイクフイルターの平面図、第３
図は、モザイクフイルターを形成するシアンフイ
ルター及びイエローフイルターの分光透過率並び
にこれによつて取出されるグリーン成分光の強度
を示す図である。 １……内視鏡、１２……結像光学系、１３……
固体撮像素子、１４……照明手段、Cy……シア
ンフイルター、Ｙ……イエローフイルター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 生体腔内または機械装置の内部等の観察、記
   録を行なう内視鏡において、生体腔内または機械
   装置の内部等に挿入される先端部には、少くとも
   被検物の像をつくる結像光学系と、結像光学系に
   よる像を電気信号に変換する自己走査型の固体撮
   像素子と、被検物を照明する照明手段を有し、前
   記固体撮像素子には、固体撮像素子を構成する各
   画素に対応して、シアンとイエローの色フイルタ
   ーを交互に配色し、前記照明手段によりグリーン
   の色光を照明した時には固体撮像素子の全画素よ
   り被検物のグリーン成分に相当する画像信号をと
   り出し、前記照明手段により白色光を照明した時
   には前記固体撮像素子のシアンの色フイルターが
   配置されている画素よりは被検物のシアン成分に
   相当する画像信号をとり出し、イエローの色フイ
   ルターが配置されている画素よりは被検物のイエ
   ロー成分に相当する画像信号をとり出しこれ等の
   画像信号を電気的に処理することによりカラー画
   像を形成することを特徴とした固体撮像素子を用
   いた内視鏡装置。