JPH0336326Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は先端硬性部内に固体撮像素子を備えた
面順次カラー方式の内視鏡装置に関する。

従来技術 近年、電荷結合素子等の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内視鏡は、光学繊維
束（フアイババンドル）で形成したイメージガイ
ドを用いた内視鏡におけるフアイバの折損によつ
て画像の質が低下することを防止できると共に、
画像の記録等が容易になる等の利点を有し、集積
化技術による進展と共に、益々小型化及び解像力
の向上が見込まれるため、今後広く用いられる状
況にある。

これらの内視鏡には、固体撮像素子の前面に色
符号化フイルタを設けて白色光で照明した物体を
カラー撮像する同時方式のものと、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）或いはシアン（C_y），マゼンタ
（M_g），イエロー（Y_e）のような色光を順次物体
に照射してカラー撮像を行なう面順次方式のもの
とが現在知られている。

ところで、上記固体撮像素子としては、光電変
換と走査の２つの機能を有する電荷結合素子（以
下CCDという）が広く用いられている。この
CCDには、大別してフレーム転送方式、ライン
転送方式及び垂直インタライン方式のものとがあ
る。

上記フレーム転送方式のCCDは、あるフイー
ルド期間で、まず感光部で光電変換と信号の蓄積
をしておき、垂直ブランキング期間の短い時間
に、この電荷を並列にして蓄積部の方へ転送して
蓄え、遮光した該蓄積部の電荷を水平ブランキン
グ期間に１走査線に相当する分だけ水平レジスタ
により標準の走査方式で転送して、順次信号の読
み出しを行うものである。

上記ライン転送方式のCCDは、垂直方向の出
力レジスタを設けて、１行ごとに転送信号を切換
えて信号を読み出すものである。

又、上記垂直インタライン転送方式のCCDは、
感光部と転送部とを一対として縦方向にライン状
に配列して構成したものである。

上記のうち、フレーム転送方式とライン転送方
式のCCDは感光部を通して電荷を転送する構造
となつているので、信号読出しのための電荷の転
送を行つている際に入射光が受光されて異なるべ
き画素に対応する信号電荷が重畳されるスミア現
象が生じるという欠点があつた。

目 的 本考案は、以上の点に鑑み、ライン転送方式の
固体撮像素子を用いた内視鏡において、異なる径
の光伝送体に対して光量の損失が少なく且つスミ
ア現象が生じることがないようにした内視鏡装置
を提供することを目的としている。

概 要 この目的は、内視鏡挿入部の先端硬性部に配設
されていて且つ被観察物体の光学像を受光して電
気信号に変換するライン転送方式固体撮像素子と
被観察物体を照明するために光源からの光を入射
端面で受光し前記先端硬性部に配設された出射端
面に導く光伝送体とを備えた内視鏡と、前記光源
と該光伝送体の入射端面との間に配設されていて
且つ前記光源からの光のうち観察に使用される波
長域の光を遮断する遮光領域と前記波長域の光に
対する分光透過率特性が異なる三種以上の透過領
域とを同一円周上で交互に備えている回転フイル
タを回転せしめることにより、前記三種以上の色
光が遮光期間をおいて順次に被観察物体を照明す
るようにし、これによつて該固体撮像素子に蓄積
される電荷を前記遮光期間内に読出して電気信号
に変換し、該電気信号に基づいて被観察物体のカ
ラー表示を行うようにした内視鏡装置において、
前記透過領域の両端及び前記光伝送体より光源側
に設けられた絞りが、前記回転フイルタが回転し
ているときに異なる径の光伝送体に対して一定の
遮光領域通過時間が保持されるような形状に、形
成されていることを特徴とする内視鏡装置により
解決される。

さらに本考案によれば、内視鏡装置は、前記回
転フイルタの透過領域の回転方向に対する境界
が、前記同一円周上に中心を有し且つ前記異なる
径の光伝送体の最大径のものを包含する円弧より
も前記円周上において外方に突出しており、前記
絞りの形状が該境界に対応して形成されている。

実施例 以下図面に示した実施例に基づき本考案を説明
する。

第１図は本考案による内視鏡装置の構成のブロ
ツク図で、第２図はその動作を説明するタイミン
グチヤートである。ここで、三種以上の色光とし
ては、赤、緑、青、イエローの四色の光でもよ
く、またシアン、イエロー、マゼンタ等の補色系
の色光でもよい。以下の説明では赤、緑、青の三
色光の場合について説明する。

第１図において、符号１は内視鏡挿入部の先端
構成部を示していて、その先端には対物レンズ２
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つている。照明
レンズ３の後方には光学フアイバ束等によるライ
トガイド７が配設され、その後端面には回転フイ
ルタ８を介在して照明光が照射されるようになつ
ている。照明光は光源ランプ９よりレンズ１０を
通して回転フイルタ８上に照射され、この照明光
はフイルタ８に適当な遮光期間をおいて交互に配
設されたＲ，Ｇ，Ｂ用フイルタを経て前記ライト
ガイド７の端面に入射される。回転フイルタ８外
周辺には、読出パルス検出部１１、スタートパル
ス検出部１２が固設され、回転フイルタ８は回転
軸にて所定速度で回転するように構成されてい
る。回転軸は伝達系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１
５からの信号にてモータ駆動部１６を制御し、モ
ータ１４の回転速度を一定とするようにしてい
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
つのスイツチSW１，SW２，SW３から成り、こ
れらのスイツチはマルチプレクサ用ゲート信号発
生部１９からの各スイツチ用ゲート信号SG₁，
SG₂，SG₃にて所定のフレーム周期で順次切り換
えられてＲ，Ｇ，Ｂ用の各フレームメモリ２０，
２１，２２へ蓄積され、これらのフレームメモリ
よりＲ，Ｇ，Ｂ信号を経てカラーTVモニタ２３
でカラー表示されるようになつている。上記にお
いて、読出パルス検出部１１は回転フイルタ８に
その回転方向に配設されたＲ，Ｇ，Ｂ用フイルタ
の終端位置を検出するもので、その検出パルス
（読出パルス）P_rと発振器２４からの信号を用い
て読出ゲート信号G_rを作成している。この読出
ゲート信号G_r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に入力されて読出
用クロツク信号CK_r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、読出ゲート
信号G_rは前記スタートパルス検出部１２（回転
フイルタ８の１回転を検出する）からの検出パル
ス（スタートパルス）P_s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
ツチ用ゲート信号SG₁，SG₂，SG₃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
転フイルタ８が１回転する毎に１つのスタートパ
ルスP_sが出力されてマルチプレクサ用ゲート信号
発生部１９へ送られ、又１回転する毎にＲ，Ｇ，
Ｂフイルタに対応した３つの読出パルスP_rが出力
されて読出ゲート信号発生部２５へ送られる。読
出ゲート信号発生部２５では、発振器２４からの
信号を用いて読出パルスP_r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
読出ゲート信号G_rを作成する。この読出ゲート
信号G_rの期間に基づいて読出用クロツク信号CK_r
及びスイツチ用ゲート信号SG₁，SG₂，SG₃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の映像信号読
出期間で、各斜線部分の前のローレベル期間が
Ｒ，Ｇ，Ｂ光の照射によつて固体撮像素子４に
Ｒ，Ｇ，Ｂの信号電荷が蓄積される期間である。
従つて、Ｒ，Ｇ，Ｂ用フレームメモリ２０，２
１，２２のスイツチ用ゲート信号SG₁，SG₂，
SG₃は夫々Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号読出期間に対応
したゲート信号となるようになつている。

第３図は第１図におけるライトガイド７、回転
フイルタ８、光源ランプ９及びレンズ１０の詳細
を示す図であつて、光源ランプ９からほゞ平行に
出射した光はレンズ群１０ａにより集光された後
レンズ群１０ｂにより再び平行光束となりさらに
回転フイルタ８を介してレンズ群１０ｃによりラ
イトガイド７の入射端面に集光してライトガイド
７に入射する。尚、回転フイルタ８は回転軸２７
に装着されていると共に、該回転フイルタ８の両
側即ちレンズ群１０ｂ及び１０ｃの間には二つの
絞り２８が配設されている。

ここで回転フイルタ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。即ち、回転フイル
タ８は、その回転時に、内視鏡１の固体撮像素子
４が画像情報（各画素の電荷）を読み出す間は該
固体撮像素子４を遮光するようにその同一円周上
に設けられた三つの遮光領域８ｂ（角度ｂ）を備
えており、さらに同一円周上に各々青、緑、赤の
色光を透過する透過領域８ｂ，８ｃ，８ｄ（以下
開口部という。）を備えている。この開口部８ｂ，
８ｃ，８ｄの形状は第４図に実線で示されている
ようにその円周方向の境界が直線状でもよく、ま
た第４図に点線で示されているようにその外線及
び内縁が遮光領域８ａ内に延びている（例えば半
径Ｄ／２の）円弧状であつても該回転フイルタ８
を通過しようとする光束は鎖線２９で示されてい
るように径Ｄの円形であるから固体撮像素子４の
読出しに影響せず、而も開口部８ｂ，８ｃ，８ｄ
を透過する光量を増大せしめる。この場合、絞り
２８の形状は回転フイルタ８を通過しようとする
光束とほゞ同じ径の円形でよく、また絞り２８は
省略されてもよい。

ところで回転フイルタ８を通過しようとする光
束の径がＤより大きいD′である場合には、第４
図の場合と同様に固体撮像素子４の読出し期間に
対して遮光領域８ａを形成すると第５図に示した
如く例えば開口部８c′の中心角はｅからe′へ小さ
くなり、従つて開口部８b′，８c′，８d′を透過す
る光量も第４図の場合に比べて減少してしまう。
尚、第５図において点線で示された開口部は第４
図の点線で示された境界を有する開口部を比較の
ために示している。このために、本考案の他の特
徴によれば、回転フイルタは第６図に示されてい
るように構成される。即ち第６図において、回転
フイルタ３０は、各開口部３０ａ，３０ｂ，３０
ｃの円周方向の境界が、第５図の各開口部８b′，
８c′，８d′の円周方向の半径D′の円弧状境界から
第４図の各開口部８ｂ，８ｃ，８ｄの半径Ｄの円
弧状境界に接する半径に相当する直線で切取つた
形状に形成されており、また絞り２８はその開口
２８ａの形状が、第７図に示すように直径D′の
円から回転フイルタ３０の回転中心Ｏを通り且つ
上記円と同心の直径Ｄなる円（点線図示）に接す
る半径に相当する直線で切取つた形状に形成され
ている。かくして、遮光領域及び開口部の中心角
ｂ，ｅを変えずに回転フイルタを通過しようとす
る光束の径をＤからD′へ大きくし固体撮像素子
４への入射光量を増大せしめることができる。
尚、第７図において鎖線で示した切欠部分を通過
しようとする光束は該絞り２８により遮断される
が、この光束はライトガイド７の周辺に入る光が
多いので細いライトガイドが使用されている場合
にはその直径Ｄ以内の部分がライトガイドの入射
端面の全面に入射するのでロスは発生せず、また
太いライトガイドの場合には前記切欠部分を除く
直径Ｄより外側の周辺部分をも光束が通過するた
めに回転フイルタを通過する光量が増大する。

第８図は回転フイルタの他の実施形態を示して
おり、この場合回転フイルタ３１は、その開口部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃの円周方向の境界が第６
図の回転フイルタ３０の開口部３０ａ，３０ｂ，
３０ｃの円周方向の境界の直径D′の円弧状部分
を内接する直線部分で置き換えられた形状になつ
ている。この回転フイルタ３１に対応して使用さ
れる絞り２８は第９図に示されているようにその
開口２８a′が前記境界と同様に第７図の絞り開口
２８ａの直径D′の円弧状部分を内接する直線部
分で置き換えて形成されている。このように形成
された回転フイルタ３１及び絞りによつて第６図
及び第７図の実施形態の場合と同様の作用が得ら
れる。

第１０図は回転フイルタのさらに他の実施形態
を示しており、この場合回転フイルタ３２は、そ
の開口部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの円周方向の境
界が、中心角ｅをなす直径Ｄの円弧状部分とこの
円弧状部分に連続する中心角ｈ（ｈ＞ｅ）をなす
半径方向の直線部分とさらにこの直線部分に連続
し且つ前記直径Ｄの円弧状部分と同心の直径
D′の円弧状部分とから形成されている。これに
対して絞り２８の開口２８′は同様に第１１図に
示すように形成されている。従つてこの構成によ
れば、点線で示されている（第４図に点線で示さ
れている開口部に対応した）部分のうち開口部３
２ａ，３２ｂ，３２ｃより外側に延びている部分
が第６図の場合よりも減少しており、かくして細
径のライトガイドを使用する場合の通過光量が増
大する。

第１２図は回転フイルタの別の実施態様を示し
ており、回転フイルタ３３は、その開口部３３
ａ，３３ｂ，３３ｃの円周方向の境界が、液晶等
により構成されており、その適宜な制御によりそ
の遮光範囲が変化するようになつている。図面に
おいては、最大径のライトガイドに対応して液晶
全体がハツチングで示されているように遮光状態
に制御されている。かくして種々の径のライトガ
イドに対して第４図に点線で示した開口部を有す
る回転フイルタが使用されることになり、この場
合絞りは不要である。

尚、各々の回転フイルタの開口部の中心を通る
円の半径が小さいと所定の遮光期間を得るために
角度ｂが大きくなり従つてｅが小さくなるので、
ｒは実質的に ｒ＞1.8D′ ……(1) の条件を満たしていなければならない。ｒがこの
下限を越えると光量のロスが大きくなり実用上困
難を引起こしてしまう。

また回転フイルタの各開口部は色ガラスによつ
てもまた干渉フイルタによつても形成され得る。
さらに赤外カツトフイルタ３４（第３図）は干渉
フイルタでも赤外吸収フイルタでもよく赤外吸収
ガラスに赤外カツトコーテイングを施したもので
もよい。

さらに以上の各実施形態はライトガイドを用い
た場合について説明されているが、これに限ら
ず、内面をメツキしたチユーブの如き他の光伝送
体を用いてもよいことはいうまでもない。

考案の効果 以上述べたように本考案によれば、細径から太
径まで種々の光伝送体に対して固体撮像素子の画
像読取のために所定の遮光期間が維持されると共
に回転フイルタの開口部を通過する光量が増大せ
しめられ、かくして種々の径の光伝送体を有する
各種内視鏡に対して本内視鏡装置を適用し得而も
光量の損失が少なく且つスミア現象が発生しない
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内視鏡装置の構成を示す
ブロツク図、第２図は第１図の装置の動作を示す
タイミングチヤート、第３図は第１図の装置の要
部を示す部分拡大図、第４図，第５図，第６図，
第８図，第１０図及び第１２図は回転フイルタの
実施形態を示す正面図、第７図，第９図及び第１
１図は絞りの開口の実施形態を示す正面図であ
る。 １……内視鏡挿入部の先端構成部、２……対物
レンズ、３……照明レンズ、４……固体撮像素
子、５……ドライブ回路、６……プリアンプ、７
……ライトガイド、８，３０，３１，３２，３３
……回転フイルタ、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、２０，２１，２
２……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、２７……回転軸、２
８……絞り、２９……光束。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内視鏡挿入部の先端硬性部に配設されていて
   且つ被観察物体の光学像を受光して電気信号に
   変換するライン転送方式固体撮像素子と被観察
   物体を照明するために光源からの光を入射端面
   で受光し前記先端硬性部に配設された出射端面
   に導く光伝送体とを備えた内視鏡と、前記光源
   と該光伝送体の入射端面との間に配設されてい
   て且つ前記光源からの光のうち観察に使用され
   る波長域の光を遮断する遮光領域と前記波長域
   の光に対する分光透過率特性が異なる三種以上
   の透過領域とを同一円周上で交互に備えている
   回転フイルターを回転せしめることにより、前
   記三種以上の色光が遮光期間をおいて順次に被
   観察物体を照明するようにし、これによつて該
   固体撮像素子に蓄積される電荷を前記遮光期間
   内に読出して電気信号に変換し、該電気信号に
   基づいて被観察物体のカラー表示を行うように
   した内視鏡装置において、 前記透過領域の両端及び前記光伝送体より光
   源側に設けられた絞りが、前記回転フイルタが
   回転しているときに異なる径の光伝送体に対し
   て一定の遮光領域通過時間が保持されるような
   形状に、形成されていることを特徴とする、内
   視鏡装置。 (2) 前記回転フイルタの透過領域の回転方向に対
   する境界が、前記同一円周上に中心を有し且つ
   前記異なる径の光伝送体の最大径のものを包含
   する円弧よりも前記円周上において外方に突出
   しており、前記絞りの形状が該境界に対応して
   形成されていることを特徴とする、実用新案登
   録請求の範囲(1)に記載の内視鏡装置。