JPH0630421A - 面順次式撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定波長領域の光の光路を光学的に固体撮像
素子の撮像面上で被写体像を移動することにより、被写
体を高分解能で撮像することのできる面順次式撮像装置
を得る。 【構成】 面順次式撮像装置としての電子内視鏡装置１
は、被写体を撮像する電子内視鏡２と、この電子内視鏡
２を駆動制御し該電子内視鏡２からの撮像信号を信号処
理するＣＣＵ３と、このＣＣＵ３により信号処理された
映像信号を表示する高分解能モニタ４とから構成されて
いる。被写体に照射された光の反射光を入射するため
に、電子内視鏡２先端には撮像光学系１０が設けられ、
この撮像光学系１０は、対物レンズ系１０とＣＣＤ１１
との間に、所定波長領域の反射光の光路をずらす特定波
長光路変更手段１２を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体に面順次光を照
射し固体撮像素子により被写体像を光電変換し撮像する
面順次式撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被写体に面順次光を照射し固
体撮像素子により被写体像を光電変換し撮像する面順次
式撮像装置が種々提案されている。

【０００３】これらの面順次式撮像装置に用いられる固
体撮像素子は複数の撮像用画素から構成され、固体撮像
素子による撮像分解能は、この撮像用画素の数に大きく
影響される。

【０００４】ところで、近年の集積技術により、前記撮
像用画素の数が増え撮像分解能は向上している一方、被
写体画像表示の高分解像化の需要がますます増大してい
る。

【０００５】このような状況により、最近では、撮像素
子による撮像の分解能を実質的に向上させるために、撮
像素子を圧電素子等で光路直角に画素間隔の１／２ピッ
チだけ振動させたり、光路の途中に振動するプリズムを
設けて撮像素子の撮像面に結像する被写体像を画素間隔
の１／２ピッチずらす等の提案がなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮像素
子や光路中に置かれたプリズム等を振動させるには、圧
電素子等の駆動手段が必要であり、例えば、面順次式撮
像装置の１つである電子内視鏡の先端部のようにスペー
スが限られている場合は実装できなかったり、実装して
も先端形状が大きくなる等の不具合があった。

【０００７】また、電子内視鏡に限らず、駆動手段の振
動による装置の機械的耐久性への影響が問題であった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、特定波長領域の光路を光学的に移動することに
より、被写体を高分解能で撮像することのできる面順次
式撮像装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の面順次式撮像装
置は、被写体に光を照射する照射手段と、前記照射手段
が照射する光によって、前記被写体の観察像を３つ以上
の複数の波長領域で順次撮像する撮像手段と、前記撮像
手段が撮像する、前記複数の波長領域の少なくとも２つ
の波長領域の観察像を前記撮像手段の撮像面の同一位置
に結像させると共に、残りの前記複数の少なくとも１つ
の波長領域の観察像を前記同一位置と異なる位置に結像
させる結像位置変更手段とを備えている。

【００１０】

【作 用】前記結像位置変更手段により、前記複数の波
長領域の少なくとも２つの波長領域の観察像を前記撮像
手段の撮像面の同一位置に結像させると共に、残りの前
記複数の少なくとも１つの波長領域の観察像を前記同一
位置と異なる位置に結像させて撮像し被写体像を得る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１２】図１ないし図１１は本発明の第１実施例に
係わり、図１は面順次式撮像装置としての電子内視鏡装
置の構成を示す構成図、図２は撮像光学系の構成を示す
構成図、図３は透過フィルタの特性を示す分光透過率特
性図、図４は回転フィルタの構成を示す構成図、図５は
信号処理回路の構成を示す構成図、図６はＣＣＤの撮像
状態を説明する説明図、図７はフレームメモリでの画像
情報の記憶フォーマットの一例を説明する説明図、図８
は信号処理回路による画像読みだしを説明するタイミン
グ図、図９はＣＣＤの撮像面の画素を説明する説明図、
図１０は高分解能モニタ上で画像情報の補間方法を説明
する説明図、図１１は回転フィルタの変形例の構成を示
す構成図である。

【００１３】図１に示すように、本第１実施例の面順次
式撮像装置としての電子内視鏡装置１は、被写体を撮像
する電子内視鏡２と、この電子内視鏡２を駆動制御し該
電子内視鏡２からの撮像信号を信号処理するカメラコン
トロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）３と、このＣ
ＣＵ３により信号処理された映像信号を表示する高分解
能モニタ４とから構成されている。

【００１４】前記電子内視鏡２は、細長で例えば可撓性
の挿入部５を有し、この挿入部５の後端に太径の操作部
６が連設されている。前記操作部６の後端部からは側方
に可撓性のユニバーサルコード７が延設され、このユニ
バーサルコード７の先端部にコネクタ８が設けら、この
コネクタ８を介して前記ＣＣＵ３に接続されるようにな
っている。

【００１５】前記挿入部５内には、照明光を伝達するラ
イトガイド９が挿通されている。このライトガイド９の
先端面は、挿入部５の先端に配置され先端前方に照明光
を出射できるようになっている。また、前記ライトガイ
ド９の入射端側は、前記ユニバーサルコード７内に挿通
されて前記コネクタ８に接続されている。

【００１６】前記ライトガイド９の出射端面より出射さ
れた光の反射光を入射するために、前記ライトガイド９
の出射端に隣接して撮像光学系１０が設けられ、この撮
像光学系１０は、対物レンズ系１０ａと、この対物レン
ズ系１０ａの結像位置に固体撮像素子、例えば、ＣＣＤ
１１が配設されて構成されている。このＣＣＤ１１は、
可視領域を含め紫外領域から赤外領域に至る広い波長域
で感度を有している。前記対物レンズ系１０ａと前記Ｃ
ＣＤ１１との間には、所定波長、例えば、後述するＧ２
波長領域の反射光の光路をずらす特定波長光路変更手段
１２が設けられている。

【００１７】前記ＣＣＤ１１には、信号線１３、１４が
接続され、これら信号線１３、１４は、前記挿入部５及
びユニバーサルコード７内に挿通されて前記コネクタ８
に接続されている。

【００１８】一方、前記ＣＣＵ３内には、紫外光から赤
外光に至る広帯域の光を発光するランプ１５が設けられ
ている。このランプ１５としては、一般的なキセノンラ
ンプやストロボランプ等を用いることができる。前記キ
セノンランプやストロボランプは、可視光のみならず紫
外光及び赤外光を大量に発光する。このランプ１５は、
図示しない電源によって電力が供給されるようになって
いる。前記ランプ１５の前方には、該ランプ１５からの
光を前記ライトガイド９の入射端面に集光する集光レン
ズ１６が設けられ、この集光レンズ１６と前記ライトガ
イド９の入射端面との間には、前記ランプ１５からの照
明光を所定波長領域、例えば、後述するＲ領域、Ｇ１領
域、Ｇ２領域、Ｂ領域の面順次光にするモータ１７によ
って回転駆動される回転フィルタ１８が配設されてい
る。

【００１９】また、前記ＣＣＵ３内には、前記信号線１
３に接続され、前記ＣＣＤ１１を駆動する撮像素子ドラ
イバー１９が設けられている。さらに、前記ＣＣＤ１１
により撮像された、例えば、Ｒ領域、Ｇ１領域、Ｇ２領
域、Ｂ領域の面順次の被写体像を信号処理する信号処理
回路３ａが設けられており、この信号処理回路３ａで撮
像信号を信号処理することにより被写体像を前記高分解
能モニタ４に表示できるようになっている。

【００２０】図２に示すように、前記特定波長光路変更
手段１２は、前記対物レンズ系１０ａを介した被写体か
らの面順次の反射光を透過し、ＣＣＤ１１側の面を２分
割して透過特性の異なる第１透過フィルタ２６と第２透
過フィルタ２７をコーティングした平行ガラス板２８で
あり、図３に示すようなＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ領域の内、
前記第１透過フィルタ２６は、例えば、Ｒ，Ｇ１，Ｂの
領域の光を透過し、第２透過フィルタ２７は、例えば、
Ｒ，Ｇ２の領域の光を透過すると共に後述するように透
過した光の光軸をずらす。

【００２１】また、図４に示すように、前記回転フィル
タ１８は、Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの各波長領域（図４
（ｂ））の光を透過するフィルタが、周方向に沿って配
列されている（図４（ａ））。尚、前記モータ１７は、
図示しないモータドライバによって回転が制御されて駆
動されるようになっている。

【００２２】前記信号処理回路３ａは、図５に示すよう
に、前記ＣＣＤ１１からの撮像信号をＡ／Ｄ変換する前
記信号線１４に接続されたＡ／Ｄ変換器２０と、前記回
転フィルタ１８に同期して切り替えられるＳＷ１を介し
て、例えば、Ｒ領域、Ｇ１領域、Ｇ２領域、Ｂ領域ごと
に記憶するデュアルポート形式のメモリ群であるＲ用フ
レームメモリ２１ａ、Ｇ１用フレームメモリ２１ｂ、Ｇ
２用フレームメモリ２１ｃ、Ｂ用フレームメモリ２１ｄ
とを備えている。そして前記Ｒ用フレームメモリ２１ａ
及びＢ用フレームメモリ２１ｄに記憶された画像信号
と、ＳＷ２を介することによりＧ１用フレームメモリ２
１ｂまたはＧ２用フレームメモリ２１ｃのいずれか一方
に記憶された画像信号とをＤ／Ａ変換器２２ａ、２２
ｂ、２２ｃによりＤ／Ａ変換して高分解能映像信号を生
成し、アンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを介して被写体像
を前記高分解能モニタ４に表示できるようになってい
る。尚、Ａ／Ｄ変換器２０を信号処理回路３ａ内に設け
るとしたが、これに限らず、Ａ／Ｄ変換器２０を電子内
視鏡２内に設けて構成しても良い。

【００２３】アンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの増幅率
は、アンプ２３ｂの増幅率を１としたとき、 アンプ２３ａ：アンプ２３ｂ：アンプ２３ｃ＝１／４：
１：１／２ としている。このような関係にする理由は、ＣＣＤ１１
に入射する光量が、Ｒ領域、Ｇ１領域、Ｇ２領域、Ｂ領
域ごとに異なるためである。

【００２４】即ち、通常のＲ，Ｇ，Ｂ照明光によるＣＣ
Ｄ１１への入射光量を１とすると、本実施例におけるＲ
光は、第１透過フィルタ２６、第２透過フィルタ２７を
共に透過するので、光量は変化せず１となる。Ｂ光に関
しては、第１透過フィルタ２６は透過するが、第２透過
フィルタ２７透過しないので光量は１／２となる。ま
た、Ｇ１及びＧ２光に関しては、通常のＧ光に対してＧ
＝Ｇ１＋Ｇ２の関係となっているので、Ｇ１あるいはＧ
２光の光量は、この時点で１／２となる。さらに、Ｇ１
光は第１透過フィルタ２６は透過するが、第２透過フィ
ルタ２７透過しないのでもとのＧ１光に対しての光量が
１／２となり、結果としてＣＣＤ１１に入射するＧ１光
の光量は１／４となる。同様にＧ２光に関しても、第２
透過フィルタ２７は透過するが、第１透過フィルタ２６
透過しないのでもとのＧ２光に対しての光量が１／２と
なり、結果としてＣＣＤ１１に入射するＧ２光の光量は
１／４となる。この結果をまとめると、Ｒ領域、Ｇ１領
域、Ｇ２領域、Ｂ領域の光の入射光量比は、 Ｒ：Ｇ１：Ｇ２：Ｂ＝１：１／４：１／４：１／２ となる。

【００２５】この光学系による光量のばらつきを補正す
るために、前記アンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの増幅率
が上記のように決定されている。

【００２６】尚、光量のばらつき補正をアンプ２３ａ、
２３ｂ、２３ｃにより行うとしたが、例えば、ランプ１
５を制御し照射光量比を Ｒ：Ｇ１：Ｇ２：Ｂ＝１／４：１：１：１／２ としてもよいし、あるいは、ランプ１５からの光量は一
定とし、回転フィルタ１８の各Ｒ領域、Ｇ１領域、Ｇ２
領域、Ｂ領域のフィルタ面積の面積比を Ｒ：Ｇ１：Ｇ２：Ｂ＝１／４：１：１：１／２ として補正するようにしても良い。

【００２７】前記信号処理回路３ａは、前記Ｒ用フレー
ムメモリ２１ａ、Ｇ１用フレームメモリ２１ｂ、Ｇ２用
フレームメモリ２１ｃ、Ｂ用フレームメモリ２１ｄ及び
ＳＷ２を制御するメモリコントローラ２４を備えてい
る。このメモリコントローラ２４は、基準クロック発生
器２５から生成される基準クロックＣＬＫ０に基づい
て、各種コントロールクロックＣＬＫ１〜ＣＬＫ４を発
生する。また基準クロックＣＬＫ０はＤ／Ａ変換器２２
ａ、２２ｂ、２２ｃにも入力されており、この基準クロ
ックＣＬＫ０に基づいてＤ／Ａ変換する。

【００２８】コントロールクロックＣＬＫ１は、Ｒ用フ
レームメモリ２１ａ及びＢ用フレームメモリ２１ｄの読
みだし用の制御クロックであり、コントロールクロック
ＣＬＫ２はＧ１用フレームメモリ２１ｂの読みだし用の
制御クロック、コントロールクロックＣＬＫ３はＧ２用
フレームメモリ２１ｃの読みだし用の制御クロックであ
る。また、コントロールクロックＣＬＫ４は、ＳＷ２の
切り換えを制御するタイミング信号であり、コントロー
ルクロックＣＬＫ４に基づいてＳＷ２はａ側及びｂ側に
切り換えられる。

【００２９】このように構成された本第１実施例の面順
次式撮像装置としての電子内視鏡装置１の作用について
説明する。

【００３０】前記回転フィルタ１８を透過し、Ｒ，Ｇ
１，Ｇ２，Ｂの各波長領域の光に時系列的に分離された
光は、前記ライトガイド９の入射端に入射され、このラ
イトガイド９を伝送し該ライトガイド９の出射端面９か
ら出射されて、被写体を照明する。

【００３１】この照明光による被写体からの反射光は、
対物レンズ系１０ａ及び特定波長光路変更手段１２を介
して、ＣＣＤ１１上に結像され、光電変換される。前記
特定波長光路変更手段１２により、ＣＣＤ１１の撮像面
では、図６（ａ）に示すように、第１透過フィルタ２６
を透過して例えば、直線の被写体のＲ，Ｇ１，Ｂ画像は
実線のように結像され、第２透過フィルタ２７を透過し
たＲ，Ｇ２画像は光路が曲げられ、破線のようにＲ，Ｇ
１，Ｂ画像に対して、例えば、斜め右下方向に１／２画
素ピッチずれた位置に結像される。

【００３２】尚、Ｒ画像は第１及び第２透過フィルタ２
６、２７を透過するので、ＣＣＤ１１上では直進光によ
る像と、光路がずれた光による像の両方が同時に結像さ
れる（すなわち、Ｒ画像に関しては２重像が撮像され
る）ことになるが、内視鏡画像におけるＲ画像の空間周
波数成分は低周波に偏在していることが知られており、
ＣＣＤ１１の画素ピッチの１／２程度ずれて２重に結像
した画像を撮像しても観察画像の分解能には影響はな
い。

【００３３】このＣＣＤ１１には、前記信号線１３を介
して、前記ＣＣＵ３内の撮像素子ドライブバー１９から
の駆動パルスが印加され、この駆動パルスによって読み
出し、転送が行われる。このＣＣＤ１１から読み出され
た映像信号は、前記信号線１４を介して、前記ＣＣＵ３
の前記信号処理回路３ａ内に設けられたＡ／Ｄ変換器２
０に入力され、デジタル信号に変換される。このデジタ
ル信号である画像情報は、ＳＷ１によって、Ｒ領域、Ｇ
１領域、Ｇ２領域、Ｂ領域ごとに、デュアルポート形式
のメモリ群であるＲ用フレームメモリ２１ａ、Ｇ１用フ
レームメモリ２１ｂ、Ｇ２用フレームメモリ２１ｃ、Ｂ
用フレームメモリ２１ｄに選択的に記憶される。

【００３４】次にＲ用フレームメモリ２１ａ、Ｇ１用フ
レームメモリ２１ｂ、Ｇ２用フレームメモリ２１ｃ、Ｂ
用フレームメモリ２１ｄに記憶された画像信号の読みだ
しについて説明する。説明を簡単にするために、ＣＣＤ
１１を横３×縦３のマトリックス配列された画素からな
ると仮定し、このときの各Ｒ用フレームメモリ２１ａは
図７（ａ）に示すようにＲ画像情報を記憶し、Ｇ１用フ
レームメモリ２１ｂは図７（ｂ）に示すようにＧ１画像
情報を記憶し、Ｇ２用フレームメモリ２１ｃは図７
（ｃ）に示すようにＧ２画像情報を記憶し、Ｂ用フレー
ムメモリ２１ｄは図７（ａ）に示すようにＲ画像情報を
記憶しているとする。

【００３５】ここで、基準クロックＣＬＫ０（図５参
照）のタイミングを、図８（ａ）に示すようなタイミン
グとしたとき、コントロールクロックＣＬＫ２は図８
（ｂ）に示すように２倍周期のクロックであり、また、
コントロールクロックＣＬＫ３も図８（ｃ）に示すよう
に２倍周期のクロックであると共に、コントロールクロ
ックＣＬＫ２に対して１８０°の位相を有している。

【００３６】図５を参照して、このようなコントロール
クロックＣＬＫ２に同期して、図８（ｄ）に示すように
Ｇ１用フレームメモリ２１ｂからＧ１画像情報が、Ｇ１
−１／１、Ｇ１−２／１、Ｇ１−３／１、Ｇ１−１／
２、…と順次出力される。同様に、コントロールクロッ
クＣＬＫ３に同期して、図８（ｅ）に示すようにＧ２用
フレームメモリ２１ｃからＧ２画像情報が、Ｇ２−１／
１、Ｇ２−２／１、Ｇ２−３／１、Ｇ２−１／２、…と
順次出力される。

【００３７】一方、ＳＷ２の切り換えを制御するコント
ロールクロックＣＬＫ３は、基準クロックＣＬＫ０に同
期して、反転する図８（ｆ）に示すような方形波であっ
て、このコントロールクロックＣＬＫ３が、例えば”
Ｈ”のとき、ＳＷ２はａ側を選択し”Ｌ”のときはｂ側
を選択する。この結果、ＳＷ２からは基準クロックＣＬ
Ｋ０毎にＧ１画像情報とＧ２画像情報とが入れ替った情
報が出力され、結局、Ｄ／Ａ変換器２５ｂには、図８
（ｇ）に示すように、Ｇ１−１／１、Ｇ２−１／１、Ｇ
１−２／１、Ｇ２−２／１、Ｇ１−３／１、Ｇ２−３／
１、Ｇ１−１／２、…の画像情報が基準クロックＣＬＫ
０毎に順次入力される。

【００３８】また、コントロールクロックＣＬＫ１は、
コントロールクロックＣＬＫ２と同様な図８（ｈ）に示
すように２倍周期のクロックである。このコントロール
クロックＣＬＫ１に同期して、Ｒ用フレームメモリ２１
ａからＲ画像情報が、図８（ｉ）に示すようにＲ−１／
１、Ｒ−２／１、Ｒ−３／１、Ｒ−１／２、…と順次出
力される。同様に、図８（ｊ）に示すようにＢ用フレー
ムメモリ２１ｄからＢ画像情報が、Ｂ−１／１、Ｂ−２
／１、Ｂ−３／１、Ｂ−１／２、…と順次出力される。

【００３９】このようにして、Ｒ用フレームメモリ２１
ａ及びＢ用フレームメモリ２１ｄ、ＳＷ２を介したＧ１
用フレームメモリ２１ｂまたはＧ２用フレームメモリ２
１ｃは読み出され、Ｄ／Ａ変換器２２ａ、２２ｂ、２２
ｃによって、アナログ信号に変換され、アンプ２３ａ、
２３ｂ、２３ｃを介して高分解能モニタ４に入力され、
この高分解能モニタ４によって、被写体が高分解能カラ
ー表示される。

【００４０】高分解能カラー表示は次のようになされ
る。すなわち、前述したように、Ｒ，Ｇ２画像は、破線
で示すように、Ｒ，Ｇ１，Ｂ画像に対して、斜め右下方
向に１／２画素ピッチずれた位置に結像される（図６
（ａ）参照）ので、図９に示すように、ＣＣＤ１１の撮
像面の実際の画素１１ａに対して、１／２画素ピッチず
れた位置に仮想画素１１ｂを想定することにより、Ｒ，
Ｇ２画像はこの仮想画素１１ｂに結像したことと等価に
なる。

【００４１】例えば、高分解能モニタ４がＣＣＤ１１の
分解能に対して２倍の分解能を有するピクセルからなる
とすると、図１０に示すモニタ上のピクセル３０（この
ピクセル１個中にはＲＧＢ画像が表示される）では、対
応するピクセルのＧ１，Ｇ２画像情報を１ピクセル下の
ピクセルにコピーすること（図１０（ａ）の矢印）によ
り、実際の画素１１ａに対応するＧ１画像と、仮想画素
１１ｂに対応するＧ２画像とピクセル３０に表示され２
倍の分解能を有する画像が得られる。

【００４２】尚、Ｒ、Ｂ画像情報は、図１０（ｂ），
（ｃ）に示すように、実際の画素１１ａに対応するＲ，
Ｂ画像を右、下、右下にコピーすることにより本来の画
像情報が表示される。Ｒ，Ｂ画像は、内視鏡画像の構造
に余り寄与しないので、Ｇ１，Ｇ２画像のような分解能
を有しなくての問題はない。

【００４３】また、画像情報のコピーは、フレームメモ
リに書き込む時に同じデータを複数のメモリアドレスに
書く方法、あるいは、読みだし時にコピー元のデータを
保持しておき、高分解能モニタのスキャンアドレスに応
じて保持データを読みだし表示する方法等がある。

【００４４】従って、本第１実施例の面順次式撮像装置
としての電子内視鏡装置１は、従来の図６（ｂ）に示す
ような実線部分による像から得られた粗い撮像情報に比
べ図６（ｃ）に示すように、前記特定波長光路変更手段
１２及びＳＷ２によって実線及び破線の画像情報を合成
することにより高分解能の画像情報を得ることができ、
さらに、高分解能モニタ４上で図１０に示すような補間
を行うことにより高分解能画像表示を行うことができ
る。

【００４５】尚、本実施例では、面順次式撮像装置とし
て電子内視鏡装置について説明したが、これに限らず、
特定波長光路変更手段を撮像光学系に設けることによ
り、例えば、特開平２−１５１７６号公報に示されるよ
うなカラー撮像装置でもよい。また、第１及び第２透過
フィルタ２６、２７の透過分光特性で、両者ともＲ成分
を透過するようにしたのは入射した光を有効に使うため
であるが、感度を犠牲にすることが許されるならば、第
２透過フィルタ２７の特性を、Ｇ２のみを透過するよう
にしてもよく、このようにすることにより、上述したよ
うなＲ画像が２重になるという問題を避けることができ
る。

【００４６】さらに、回転フィルタは図１１（ａ）ある
いは図１１（ｂ）に示すように構成しても良い。また、
Ｇ光をＧ１、Ｇ２の２つの領域に分割して照射するとし
たが、これに限らず、Ｇ光を２つ以上の領域に分割して
照射しても良い。

【００４７】次に第２実施例について説明する。図１２
は第２実施例に係る特定波長光路変更手段の構成を示す
構成図である。第２実施例は、第１実施例に対し、特定
波長光路変更手段の構成のみ異なるので、異なる構成の
み説明し、同一構成の説明は省略する。

【００４８】図１２に示すように、第２実施例の特定波
長光路変更手段１２ａは、波長選択性のコーティング膜
３１を入射面側にコーティングしたガラス板３２により
構成され、入射光路に対して斜めに配設されている。

【００４９】その他の構成は第１実施例と同じである。

【００５０】このように構成された特定波長光路変更手
段１２ａでは、Ｇ１の光は微小量だけ光路が平行移動さ
れガラス板３２より出射する。一方、Ｇ２の光はＧ１以
上に光路が平行移動されガラス板３２より出射する。そ
の結果、Ｇ１の光とＧ２の光による結像位置をずらすこ
とができる。

【００５１】尚、Ｒ，Ｂ画像が１ピッチ以上ずれる場合
は、電気的に元の方向にずらすようにすれば良い。ま
た、Ｒ，Ｂは、色を決定するために用いると考えれば、
Ｒ，Ｂ成分がプリズムやガラス板で分光され像がボケて
も実用上は問題ない。

【００５２】その他の作用、効果は第１実施例と同じで
ある。

【００５３】次に第３実施例について説明する。図１３
は第３実施例に係る撮像光学系の構成を示す構成図であ
る。第３実施例は、第１実施例に対し、撮像光学系の構
成のみ異なるので、異なる構成のみ説明し、同一構成の
説明は省略する。

【００５４】図１３に示すように、第３実施例の撮像光
学系１０’は、被写体からの反射光を平行光にする撮像
レンズ３３と、この撮像レンズ３３からの平行光のＧ２
波長領域の光の光路をずらす特定波長光路変更手段１２
ｂと、この特定波長光路変更手段１２ｂを介した光をＣ
ＣＤ１１の撮像面に結像する結像レンズ３４とから構成
されている。

【００５５】前記特定波長光路変更手段１２ｂでは、こ
の撮像レンズ３３からの平行光は、ダイクロイックミラ
ー３５により、Ｇ１，Ｒ，Ｂ画像の光は直進し、Ｇ２画
像の光のみが反射されるようになっている。直進するＧ
１，Ｒ，Ｂ画像の光は、プリズム３６、３７及び結像レ
ンズ３４を介してＣＣＤ１１に結像するようになってい
る。一方、Ｇ２画像の光は、プリズム３８、３９によっ
て光路が直進するＧ１，Ｒ，Ｂ画像の光に対してずれた
状態で結像レンズ３４に入射し、ＣＣＤ１１に結像する
ようになっている。

【００５６】その他の構成、作用、効果は第１実施例と
同じである。

【００５７】次に第４実施例について説明する。図１４
ないし図１７は第４実施例に係わり、図１４は特定波長
光路変更手段の構成を示す構成図、図１５は反射フィル
タの特性を示す反射特性図、図１６は面順次式撮像装置
としての直視型電子内視鏡装置の先端部の構成を示す構
成図、図１７は面順次式撮像装置としての側視型電子内
視鏡装置の先端部の構成を示す構成図である。

【００５８】第４実施例は、第１実施例に対し、特定波
長光路変更手段の構成のみ異なるので、異なる構成のみ
説明し、同一構成の説明は省略する。

【００５９】図１４に示すように、特定波長光路変更手
段１２ｃは、対物レンズ系１０ａを介した被写体像のう
ちＲ，Ｇ２，Ｂ成分を反射する反射面４１と、Ｇ１成分
を反射する反射面４２とを有するプリズム４３であり、
反射面４１、４２の反射率特性は図１５に示すようにな
っている（反射面４１の反射率特性：図１５（ａ）、反
射面４２の反射率特性：図１５（ｂ））。この反射面４
１、４２は、金属蒸着膜等で構成されている。反射面４
１、４２の距離は、ＣＣＤ１１上の結像位置がＧ１画像
とＧ２画像で画素ピッチ１／２だけずれる大きさになっ
ている。

【００６０】このような特定波長光路変更手段は、図１
６に示すような先端部を有する直視型電子内視鏡装置１
ａや、図１７に示すような先端部を有する側視型電子内
視鏡装置１ｂに用いる。

【００６１】その他の構成、作用、効果は第１実施例と
同じである。

【００６２】つぎに第５実施例について説明する。図１
８は第５実施例に係る特定波長光路変更手段の構成を示
す構成図である。第５実施例は、第１実施例に対し、特
定波長光路変更手段の構成のみ異なるので、異なる構成
のみ説明し、同一構成の説明は省略する。

【００６３】第５実施例では、特定波長光路変更手段は
１つあるいは２つのプリズムから構成されており、すな
わち、第１の具体例として、図１８（ａ）に示すよう
に、平行四辺形プリズム４５の一方に面にＲ，Ｇ２，Ｂ
成分を反射する反射面４１と、Ｇ１成分を反射する反射
面４２とを金属蒸着膜等により設けたものであり、第２
の具体例として、図１８（ｂ）に示すように、台形プリ
ズム４６の底面にＲ，Ｇ２，Ｂ成分を反射する反射面４
１と、Ｇ１成分を反射する反射面４２とを金属蒸着膜等
により設けたものである。これら反射面４１、４２によ
りＧ１画像、Ｇ２画像がＣＣＤ１１上にずれて結像する
ようになっている。

【００６４】尚、反射面４１、４２の反射率特性は前述
した第４実施例と同じにしてある。また、図１８（ｃ）
に示すように、２つの３角形プリズム４７、４８を用い
て構成しても良い。

【００６５】その他の構成、作用、効果は第１実施例と
同じである。

【００６６】次に第６実施例について説明する。図１９
ないし図２５は第６実施例に係わり、図１９は回転フィ
ルタの構成を示す構成図、図２０は信号処理回路の構成
を示す構成図、図２１はＣＣＤの撮像状態を説明する説
明図、図２２はフレームメモリでの画像情報の記憶フォ
ーマットの一例を説明する説明図、図２３は信号処理回
路による画像読みだしを説明するタイミング図、図２４
はＣＣＤの撮像面の画素を説明する説明図、図２５は高
分解能モニタ上で画像情報の補間方法を説明する説明図
である。

【００６７】上記第１ないし第５実施例がＧ１とＧ２の
波長の光を分けてずれ画像を得るのに対して、本第６実
施例は、ＢとＧ画像をずらすことにより高分解能の画像
を得るものである。すなわち、第６実施例は、第１実施
例に対して回転フィルタ１８の構成及び第１透過フィル
タ２６と第２透過フィルタ２７の分光透過特性が異な
り、さらに、画像信号を信号処理し高分解能モニタ４上
で画像情報の補間を行う信号処理回路の構成が異なる以
外は第１実施例と同じなので、異なる構成のみ説明し、
同一構成の説明は省略する。

【００６８】図１９に示すように、第６実施例の回転フ
ィルタ１８ａは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長領域（図１９
（ｂ））の光を透過するフィルタが、周方向に沿って配
列されている（図１９（ａ））。

【００６９】また、第６実施例では、第１実施例におけ
る第１透過フィルタ２６と第２透過フィルタ２７の分光
透過特性は、第１透過フィルタ２６はＲ、Ｇ成分を透過
し、第２透過フィルタ２７はＢ成分を透過するようにな
っている。

【００７０】第６実施例の信号処理回路３ｂは、図２０
に示すように、Ａ／Ｄ変換器２０からの画像情報を、前
記回転フィルタ１８ａに同期して切り替えられるＳＷ１
を介して、例えば、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域ごとに記憶
するデュアルポート形式のメモリ群であるＲ用フレーム
メモリ２１ａ、Ｇ用フレームメモリ２１ｅ、Ｂ用フレー
ムメモリ２１ｄとを備えている。そして、Ｒ用フレーム
メモリ２１ａに記憶された画像情報はＤ／Ａ変換器２２
ａに出力され、Ｇ用フレームメモリ２１ｅに記憶された
画像情報及びＢ用フレームメモリ２１ｄに記憶された画
像情報はそれぞれバッファ４９ａ、４９ｂを介してＤ／
Ａ変換器２２ｂ、２２ｃに出力される。Ｄ／Ａ変換器２
２ａ、２２ｂ、２２ｃによりＤ／Ａ変換して高分解能映
像信号を生成し、アンプ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを介し
て被写体像を前記高分解能モニタ４に表示する。

【００７１】前記信号処理回路３ｂのメモリコントロー
ラ２４は、基準クロック発生器２５から生成される基準
クロックＣＬＫ０に基づいて、各種コントロールクロッ
クＣＬＫ１、ＣＬＫ２を発生する。また基準クロックＣ
ＬＫ０はＤ／Ａ変換器２２ａ、２２ｂ、２２ｃにも入力
されており、この基準クロックＣＬＫ０に基づいてＤ／
Ａ変換する。

【００７２】コントロールクロックＣＬＫ１は、Ｒ用フ
レームメモリ２１ａ、Ｇ用フレームメモリ２１ｅ及びＢ
用フレームメモリ２１ｄの読みだし用の制御クロックで
あり、コントロールクロックＣＬＫ２はバッファ４９
ａ、４９ｂの制御クロックである。コントロールクロッ
クＣＬＫ２は、インバータ４９ｃにより反転されてバッ
ファ４９ｂに出力される。バッファ４９ａはコントロー
ルクロックＣＬＫ２が”Ｈ”とき、Ｇ用フレームメモリ
２１ｅに記憶されたＧ画像情報を出力する。一方、バッ
ファ４９ｂは、インバータ４９ｃを介してコントロール
クロックＣＬＫ２を入力しているので、コントロールク
ロックＣＬＫ２が”Ｌ”とき、Ｂ用フレームメモリ２１
ｄに記憶されたＢ画像情報を出力する。

【００７３】その他の構成は第１実施例と同じである。

【００７４】このように構成された第６実施例の面順次
式撮像装置において、ＣＣＤ１１上に、図２１（ａ）に
示すような実線のＲ，Ｇ画像に対してずれた位置にＢ画
像が結像（破線で示す）する。この結像した各画像の画
像情報を記憶したＲ用フレームメモリ２１ａ、Ｇ用フレ
ームメモリ２１ｅ、Ｂ用フレームメモリ２１ｄに記憶さ
れた画像信号の読みだしについて説明する。説明を簡単
にするために、ＣＣＤ１１を横３×縦３のマトリックス
配列された画素からなると仮定し、このときの各Ｒ用フ
レームメモリ２１ａは図２２（ａ）に示すようにＲ画像
情報を記憶し、Ｇ用フレームメモリ２１ｅは図２２
（ｂ）に示すようにＧ画像情報を記憶し、Ｂ用フレーム
メモリ２１ｄは図２２（ｃ）に示すようにＢ画像情報を
記憶しているとする。

【００７５】ここで、基準クロックＣＬＫ０のタイミン
グを、図２３（ａ）に示すようなタイミングとしたと
き、コントロールクロックＣＬＫ１は図２３（ｂ）に示
すように２倍周期のクロックである。また、コントロー
ルクロックＣＬＫ２は、基準クロックＣＬＫ０に同期し
て、反転する図２３（ｃ）に示すような方形波である。

【００７６】図２０を参照して、このようなコントロー
ルクロックＣＬＫ１に同期して、Ｒ用フレームメモリ２
１ａからＲ画像情報が、図２３（ｄ）に示すようにＲ−
１／１、Ｒ−２／１、Ｒ−３／１、Ｒ−１／２、…と順
次Ｄ／Ａ変換器２２ａに出力される。

【００７７】一方、コントロールクロックＣＬＫ２が”
Ｈ”のときは、バッファ４９ａがアクティブとなり、図
２３（ｅ）に示すようなＧ−１／１、Ｇ−２／１、Ｇ−
３／１、Ｇ−１／２、…の出力を断続的にＤ／Ａ変換器
２２ｂに出力する。また、”Ｌ”のときは、バッファ４
９ｂがアクティブとなり、図２３（ｆ）に示すようなＧ
−１／１、Ｇ−２／１、Ｇ−３／１、Ｇ−１／２、…の
出力を断続的にＤ／Ａ変換器２２ｃに出力する。即ち、
Ｄ／Ａ変換器２２ｂとＤ／Ａ変換器２２ｃには、時間的
に交互に画像情報が出力されることになる。

【００７８】このように読み出すことにより、実線の
Ｒ，Ｇ画像と破線のＢ画像を合成され、図２１（ｂ）に
示すような高分解能の画像情報を得ることができる。

【００７９】Ｂ画像は、破線のようにＲ，Ｇ画像に対し
て、右方向に１／２画素ピッチずれた位置に結像される
（図２１（ａ））ので、図２４に示すように、ＣＣＤ１
１の撮像面の実際の画素１１ｃに対して、１／２画素ピ
ッチずれた位置に仮想画素１１ｄを想定することによ
り、Ｂ画像はこの仮想画素１１ｄに結像したことと等価
になる。

【００８０】例えば、高分解能モニタ４がＣＣＤ１１の
分解能に対して２倍の分解能を有するピクセルからなる
とすると、図２５に示すモニタ上のピクセル３０（この
ピクセル１個中にはＲＧＢ画像が表示される）では、対
応するピクセルのＲ，Ｇ画像情報を１ピクセル下のピク
セルにコピーすること（図２５（ａ）の矢印）により、
実際の画素１１ｃに対応するＲ画像と、仮想画素１１ｄ
に対応するＧ画像とピクセル３０に表示され２倍の分解
能を有する画像が得られる。

【００８１】Ｂ画像情報は、図２５（ｂ）に示すよう
に、実際の画素１１ａに対応するＲ画像を右、下、右下
にコピーすることにより本来の画像情報が表示される。

【００８２】その他の作用は第１実施例と同じである。

【００８３】このように、第６実施例の面順次式撮像装
置では、従来のＲＧＢ照明光を用いることができ、簡単
な構成で高分解能の画像情報を得ることができる。

【００８４】次に第７実施例について説明する。図２６
ないし図２８は第７実施例に係わり、図２６は面順次式
撮像装置の撮像光学系の構成を示す構成図、図２７は図
２６の各軸での断面を示す断面図、図２８はハイビジョ
ンモニタ上での色ずらしを説明する説明図である。

【００８５】第７実施例は、第１実施例に対し、特定波
長光路変更手段の構成及び対物レンズ系をアナモルフィ
ックレンズを用いて構成した点が異なるのみであるの
で、異なる構成のみ説明し、同一構成の説明は省略す
る。

【００８６】現行の内視鏡用ＣＣＤは、正方形あるいは
現行テレビジョンの規格であるアスペクト比に対応した
縦横比＝３：４の形状であるが、ハイビジョン用ＣＣＤ
は、縦横比＝３：５の形状となり、また、ＴＶモニタ上
にフル画面表示させようとすると、さらに横長のＣＣＤ
を用いなければならず、このような横長のＣＣＤを用い
ると内視鏡の先端外径が太くなってしまう。そこで、第
７実施例は、ハイビジョンＴＶに適用できる面順次式撮
像装置を提供するものである。

【００８７】第７実施例の面順次式撮像装置の撮像光学
系は、図２６に示すように、反射光の光軸に対し直交し
た面上のｘ−ｙ座標に対し、ｘ方向とｙ方向とで倍率の
異なるアナモルフィックレンズ５０を用いた対物レンズ
系１０ｂと、特定波長光路変更手段１２ｃと、縦横比＝
３：２．５のＣＣＤ１１ａとから構成されている。尚、
特定波長光路変更手段１２ｃは、第４実施例と同様であ
り、すなわち、前記対物レンズ系１０ｂを介した被写体
像のうちＲ，Ｇ２，Ｂ成分を反射する反射面４１と、Ｇ
１成分を反射する反射面４２とを有するプリズム４３で
あり、反射面４１、４２の反射率特性は図１１に示すよ
うになっている（反射面４１の反射率特性：図１５
（ａ）、反射面４２の反射率特性：図１５（ｂ））。こ
の反射面４１、４２は、金属蒸着膜等で構成されてい
る。また、反射面４１、４２の距離は、ＣＣＤ１１上の
結像位置がＧ１画像とＧ２画像で画素ピッチ１／２だけ
ずれる大きさになっている。

【００８８】また、このような面順次式撮像装置の撮像
光学系は、例えば、第４実施例と同様に、図１６に示す
ような先端部を有する直視型電子内視鏡装置１ａや、図
１７に示すような先端部を有する側視型電子内視鏡装置
１ｂに用いることができる。

【００８９】図２７に示すように、前記アナモルフィッ
クレンズ５０は、例えば、ｙ軸方向の倍率はｘ方向の倍
率の１／２であり、仮に、ｘ方向の倍率を１とするとｙ
方向の倍率は１／２となる（図２７（ａ）はｙ方向断面
を示し、図２７（ｂ）はｘ方向断面を示す）。

【００９０】従って、例えば、ｙ方向での高さが５の物
体はＣＣＤ１１ｂ上では２．５に写り、例えば、ｘ方向
での高さが３の物体はＣＣＤ１１ｂ上では３に写る。ｙ
方向の解像力は、ｘ方向に対しプリズム４３による色ず
らし方法により２倍の解像力であるので、ＣＣＤ１１ｂ
で得られた撮像信号のｙ軸成分を電気的処理を行い、ｙ
方向走査側を２倍に拡大することにより、解像度を落と
すことなく３：５のアスペクト比の画像を得ることがで
きる。上記のＣＣＤ１１ｂで得られた撮像信号のｙ軸成
分の電気的処理は、第１実施例における基準クロックＣ
ＬＫ０を分周し、この基準クロックＣＬＫ０に対して２
倍の周期のクロックＣＬＫ０’を生成し、メモリーコン
トロール２４でコントロールクロックＣＬＫ１’〜４’
を発生させる。このコントロールクロックＣＬＫ１’〜
４’もコントロールクロックＣＬＫ１〜４に対して２倍
の周期のクロックとなる。したがって、コントロールク
ロックＣＬＫ１’〜４’により画像情報を読み出すこと
により、画像情報の水平方向（ｙ方向）への電気的拡大
を行うことができる。

【００９１】尚、色ずらしは、図２８に示すように、実
際のハイビジョンモニタ５１の走査方向（長手方向）に
対して行われるようにするのが望ましい。

【００９２】このように、第７実施例では、正方形に近
いＣＣＤを用いて、ハイビジョンモニタにフル画面表示
を行える情報量を得ることができるので、例えば、先端
を細径に構成した内視鏡等に用いて、高分解能のハイビ
ジョン用撮像信号を得ることができる。

【００９３】次に第８実施例について説明する。図２９
は第８実施例に係る面順次式撮像装置としての顕微鏡装
置の構成を示す構成図である。第８実施例は本発明の面
順次式撮像装置を顕微鏡装置に適用した実施例である。

【００９４】本実施例の顕微鏡装置は、図２９に示すよ
うに、ランプ制御装置６１により駆動制御されたランプ
６２からの光を集光レンズ６２ａで略平行光にする。こ
の平行光は反射ミラー６３により光路を９０゜曲げられ
コンデンサレンズ６４により、ステージ６５上のスライ
ドガラス６５ａに配設された観察物に集光する。観察物
を透過した光は顕微鏡鏡筒６６の先端部内に設けられた
対物レンズ６７及び基端部内の結像レンズ６７ａを介し
て回転フィルタ６８に入射する。この回転フィルタ６８
はモータ６９により回転しており、その構成は第１実施
例の回転フィルタ１８（図４参照）と同様な構成であ
り、回転フィルタ６８により観察物を透過した光をその
観察物の透過特性に応じた複数の波長領域の面順次光に
変換する。この面順次光は、例えば、第４実施例で説明
した特定波長光路変更手段１２ｂと同様な構成の特定波
長光路変更手段６９により所定の特定波長領域の光の光
軸がずれされ、ＣＣＤ７０の撮像面に結像する。

【００９５】このＣＣＤ７０はＣＣＤ制御回路７１によ
り駆動され、ＣＣＤ７０からの撮像信号はこのＣＣＤ制
御回路７１で前処理され、映像信号としてＡ／Ｄ変換器
７２に出力される。Ａ／Ｄ変換器７２でデジタル信号と
なった映像信号は、各波長領域毎のフレームメモリから
構成されるフレームメモリ部７３に伝送され、画像情報
として記憶される。このフレームメモリ部７３に記憶さ
れた情報は、同時読みだしされてＤ／Ａ変換器７４を介
して高分解能モニタ７５に送られ、観察物の顕微鏡像を
高分解能で観察できるようになっている。

【００９６】上記モータ６９、ＣＣＤ制御回路７１及び
Ａ／Ｄ変換器７２は、システム制御回路７６にからの同
期した各種制御信号により、駆動制御されている。ま
た、システム制御回路７６は、第１実施例のメモリコン
トロール２４と同様にコントロールクロックを発生し、
上記のフレームメモリ部７３、Ｄ／Ａ変換器７４の読み
だし制御を行っている。詳細な制御内容は、第１実施例
と同じであるので、説明は省略する。

【００９７】このように構成された本実施例の面順次式
撮像装置としての顕微鏡装置によれば、顕微鏡による観
察物の顕微鏡像に対しても、第１実施例と同様に、高分
解能モニタ７５上で高分解画像として表示することがで
きる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明の面順次式撮像装置は、特定波長領域の光の光路を
光学的に固体撮像素子の撮像面上で被写体像を移動する
ことにより、被写体を高分解能で撮像することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る面順次式撮像装置としての電
子内視鏡装置の構成を示す構成図である。

【図２】第１実施例に係る撮像光学系の構成を示す構成
図である。

【図３】第１実施例に係る透過フィルタの特性を示す分
光透過率特性図である。

【図４】第１実施例に係る回転フィルタの構成を示す構
成図である。

【図５】第１実施例に係る信号処理回路の構成を示す構
成図である。

【図６】第１実施例に係るＣＣＤの撮像状態を説明する
説明図である。

【図７】第１実施例に係るフレームメモリでの画像情報
の記憶フォーマットの一例を説明する説明図である。

【図８】第１実施例に係る信号処理回路による画像読み
だしを説明するタイミング図である。

【図９】第１実施例に係るＣＣＤの撮像面の画素を説明
する説明図である。

【図１０】第１実施例に係る高分解能モニタ上で画像情
報の補間方法を説明する説明図である。

【図１１】第１実施例に係る回転フィルタの変形例の構
成を示す構成図である。

【図１２】第２実施例に係る特定波長光路変更手段の構
成を示す構成図である。

【図１３】第３実施例に係る撮像光学系の構成を示す構
成図である。

【図１４】第４実施例に係る特定波長光路変更手段の構
成を示す構成図である。

【図１５】第４実施例に係る反射フィルタの特性を示す
反射特性図である。

【図１６】第４実施例に係る面順次式撮像装置としての
直視型電子内視鏡装置の先端部の構成を示す構成図であ
る。

【図１７】第４実施例に係る面順次式撮像装置としての
側視型電子内視鏡装置の先端部の構成を示す構成図であ
る。

【図１８】第５実施例に係る特定波長光路変更手段の構
成を示す構成図である。

【図１９】第６実施例に係る回転フィルタの構成を示す
構成図である。

【図２０】第６実施例に係る信号処理回路の構成を示す
構成図である。

【図２１】第６実施例に係るＣＣＤの撮像状態を説明す
る説明図である。

【図２２】第６実施例に係るフレームメモリでの画像情
報の記憶フォーマットの一例を説明する説明図である。

【図２３】第６実施例に係る信号処理回路による画像読
みだしを説明するタイミング図である。

【図２４】第６実施例に係るＣＣＤの撮像面の画素を説
明する説明図である。

【図２５】第６実施例に係る高分解能モニタ上で画像情
報の補間方法を説明する説明図である。

【図２６】第７実施例に係る面順次式撮像装置の撮像光
学系の構成を示す構成図である。

【図２７】第７実施例に係る図２６の各軸での断面を示
す断面図である。

【図２８】第７実施例に係るハイビジョンモニタ上での
色ずらしを説明する説明図である。

【図２９】第８実施例に係る面順次式撮像装置としての
顕微鏡装置の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１…電子内視鏡装置 ２…電子内視鏡 ３…ＣＣＵ ４…高分解能モニタ １０…撮像光学系 １１…ＣＣＤ １２…特定波長光路変更手段 １８…回転フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体に光を照射する照射手段と、 前記照射手段が照射する光によって、前記被写体の観察
   像を３つ以上の複数の波長領域で順次撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段が撮像する、前記複数の波長領域の少なく
   とも２つの波長領域の観察像を前記撮像手段の撮像面の
   同一位置に結像させると共に、残りの前記複数の少なく
   とも１つの波長領域の観察像を前記同一位置と異なる位
   置に結像させる結像位置変更手段とを備えたことを特徴
   とする面順次式撮像装置。