JPH07246185A - 可視画像及び赤外画像を形成する撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可視画像と赤外画像のそれぞれの特徴を考慮
した最適な画像が得られるようにする。 【構成】 可視光用フィルタ及び赤外光用フィルタを有
するカラーディスク１２の回転によって、可視画像及び
赤外画像の両者を撮像するＣＣＤ１９と、この可視画像
信号と赤外画像信号を分離する信号分離回路２１と、こ
の信号分離回路２１からの出力信号を入力し、各信号に
基づいて電子シャッタを制御する電子シャッタ制御回路
２３と、を設け、電子シャッタの制御により最適な明る
さの良好な各画像を形成する。この電子シャッタの制御
は、面順次式の場合は面順次識別パルスにより行うこと
ができ、同時式にも適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置、特に電子内視
鏡装置等に用いられ、可視画像及び赤外画像の両者を形
成することができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置としては、固体撮像素子である
ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を用いて、消化管等
の体腔内や各種構造体の内部を観察する電子内視鏡装置
等がある。この種の撮像装置においては、Ｒ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）光の画像信号により可視画像を形成す
ると同時に、赤外光（例えば近赤外光）により赤外画像
を形成するものがある（例えば、特開平２−４９３０２
号公報）。この赤外画像によれば、通常のカラー画像が
観察できると同時に、赤外光により体腔内では表層部又
は粘膜下の血流等が観察できる。

【０００３】この可視画像と赤外画像は、面順次式にお
いては光源装置に、例えばＲＧＢ光用フィルタ及び赤外
光用フィルタを有するカラーフィルタを設け、このカラ
ーフィルタを回転させることにより、また同時式におい
てはＣＣＤの前面にＲＧＢ光用フィルタ及び赤外光用フ
ィルタを形成することにより得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
可視画像と赤外画像の両者を得る撮像装置では、可視光
と赤外光に対する光学部材や撮像素子等の感度特性の相
違により、得られる各信号レベルが相違し、同時に良好
な画像を形成し難いという問題があった。即ち、図７に
は、ＣＣＤで得られる信号レベルの一例が示されてお
り、これによれば、Ｂ信号→Ｇ信号→Ｒ信号の順でレベ
ルが高くなり、近赤外（ＩＲ）画像信号はこれらの信号
よりも更に高くなる。従って、可視画像信号に基づいて
光量制御した場合には、赤外画像信号のレベルが大きく
なり過ぎ、赤外画像信号に基づいて光量制御した場合に
は、可視画像信号のレベルが小さくなり過ぎる。

【０００５】また、上記可視画像はカラー表示であり、
赤外画像は単色表示であり、画質が本来的に異なること
等から、上記信号レベルも観察対象によって相違し、例
えば体腔内患部を対象とする場合と高温部を有する構造
体のガス管等を対象とする場合では、可視画像と赤外画
像を一律に制御することは困難である。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、可視画像と赤外画像のそれぞれの
特徴を考慮した最適な画像を得ることができる可視画像
及び赤外画像を形成する撮像装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る可視画像及び赤外画像を形成する撮像
装置は、可視画像及び赤外画像の両者を撮像する撮像素
子と、この撮像素子で得られた可視画像信号又は赤外画
像信号の信号に基づいて電子シャッタを制御し、画像の
明るさを調整する電子シャッタ制御回路と、を含んで構
成したことを特徴とする。第２請求項記載の発明は、可
視光用フィルタ及び赤外光用フィルタが設けられたカラ
ーディスクを用いる面順次式の装置に適用し、上記電子
シャッタ制御回路では上記カラーディスクの回転に応じ
て形成される面順次識別パルスにより電子シャッタを動
作させることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、可視画像信号及び赤外画
像信号が電子シャッタ制御回路へフィードバックされ、
これらの画像が最適な明るさとなるように電子シャッタ
が制御され、赤外画像は可視画像の場合よりもシャッタ
時間が短くなるように、即ち電荷蓄積量が小さくなるよ
うに制御される。このような制御は、面順次式の装置で
はカラーディスクの回転検知信号から得られる面順次識
別パルスに基づいて行うことができる。また、同時式の
装置では操作釦の切換え操作等により、可視画像信号又
は赤外画像信号を選択的にフィードバックできるように
構成される。例えば、通常では可視画像が最適な明るさ
となる状態に設定しておき、選択的に赤外画像について
電子シャッタ制御することにより、最適な赤外画像を形
成することができる。

【０００９】

【実施例】図１〜図３には、実施例に係る可視画像及び
赤外画像を形成する面順次式撮像装置の構成が示されて
いる。図において、光源装置１００内には光源ランプ１
１、カラーディスク１２、このカラーディスク１２を駆
動するモータ１３が設けられ、上記カラーディスク１２
を挟んでランプ１４及びフォトセンサ１５が配置され
る。図２に示されるように、上記カラーディスク１２に
はＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のフィルタ１６Ｒ、１
６Ｇ、１６Ｂ及び赤外（ＩＲ）光、実施例では近赤外光
を透過させる赤外用フィルタ１６IRが取り付けられてお
り、これらフィルタ１６の中心側に、フィルタ１６の種
類をスリット数で識別するスリット部１７が形成され
る。従って、上述したフォトセンサ１５によってスリッ
ト数を判別することにより、回転するフィルタ１６の種
類が検出されることになる。このカラーディスク１２に
よれば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、ＩＲ光を順に（１フィール
ド毎に）光源装置１００から出力することができる。

【００１０】図１に示されるように、上記光源装置１０
０にはライトガイド１８が光学的に接続され、このライ
トガイド１８は電子スコープ２００内において先端部ま
で配設される。また、この電子スコープ２００内には、
固体撮像素子であるＣＣＤ１９が設けられ、このＣＣＤ
１９によって被観察部が捉えられる。この電子スコープ
２００と光源装置１００は、外部プロセッサ装置に接続
されるが、この外部プロセッサ装置に図１の他の回路が
配設されることになる。

【００１１】即ち、上記ＣＣＤ１９には、前置増幅器２
０を介して信号分離回路２１が接続され、光源装置１０
０のフォトセンサ１５の検出信号を入力するゲートパル
ス発生回路２２が設けられる。このゲートパルス発生回
路２２では、上記ＲＧＢ信号及びＩＲ信号を抽出（サン
プリング）するためのＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲゲートパルスが
形成され、信号分離回路２１では前置増幅器２０から入
力されたビデオ信号の中から上記ゲートパルスにより所
定の信号が分離・抽出される。

【００１２】そして、上記ＣＣＤ１９と信号分離回路２
１の出力側との間に、電子シャッタ制御回路２３が接続
されている。この電子シャッタ制御回路２３は、図３に
示されるように、レベル判定部２３Ａと制御信号発生部
２３Ｂからなり、このレベル判定部２３Ａは入力された
可視画像信号Ｖ1 、赤外画像信号Ｖ2 のレベルを基準値
と比較し、その差電圧を制御信号発生部２３Ｂへ出力す
る。

【００１３】そして、この制御信号発生部２３Ｂでは、
上記差電圧に対応した制御信号を発生することになる
が、この制御信号として、ＣＣＤ１９のサブストレート
電圧を利用したり、また掃出しパルス及び読出しパルス
を利用したりすることができ、蓄積電荷量を可変制御す
ることによって電子シャッタが制御される。実施例で
は、赤外画像信号Ｖ2 が可視画像信号Ｖ1 と比較して蓄
積電荷量が小さくなるようにシャッタ制御される。更
に、この制御信号発生部２３Ｂには、ゲートパルス発生
回路２２からＲＧＢ光出力時又はＩＲ光出力時を識別す
る識別（ゲート）パルスが供給されており、この識別パ
ルスに基づいて上記制御信号がＣＣＤ１９へ与えられ
る。

【００１４】図において、上記信号分離回路２１の可視
画像信号Ｖ1 の出力ラインには、Ａ／Ｄ変換器２５を介
して、可視画像を構成するＲＧＢ信号を各信号毎に記憶
するメモリ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが設けられ、このメ
モリ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂに、Ｄ／Ａ変換器２７Ｒ，
２７Ｇ，２７Ｂを介して表示回路２８が接続される。そ
して、上記メモリ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂには、不図示
のフリーズ釦の操作に基づいたフリーズ指令信号が供給
され、このフリーズ指令により画像信号の書込み／読出
しが制御されてフリーズ動作が行われる。また、上記可
視画像信号Ｖ1を入力する動き検知回路３０が設けられ
ており、実施例では動きの状態に応じてフリーズ動作を
制御している。即ち、メモリ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂで
は、上記動き検知回路３０により被観察部に動きがある
ことが検知され、かつフリーズ指令信号が出力された場
合にはフリーズ動作を禁止し、動きがない状態のときの
みフリーズ動作を実行するようになっている。

【００１５】一方、上記信号分離回路２１の赤外画像信
号Ｖ2 の出力ラインには、Ａ／Ｄ変換器３１介して赤外
（ＩＲ）画像信号を記憶するメモリ３２、ノイズ低減回
路としての加算回路３３、動き検知回路３４が設けら
れ、上記メモリ３２はＤ／Ａ変換器３５を介して上記表
示回路２８へ接続される。実施例では、上記動き検知回
路３４で検知された被観察部の動き状態に応じてノイズ
低減動作を実行しており、上記加算回路３３では、動き
の程度が所定値以上となったときに加算動作を解除し、
動きの程度が所定値未満となったときに加算動作を実行
する。即ち、動きがないと判定される場合では、画像情
報信号の比較の結果（ずれの程度）に応じて、重み付け
をして加算動作を行うことにより、ノイズの低減が図ら
れる。

【００１６】なお、上記表示回路２８は接続されるモニ
タへ出力するための出力処理を行い、可視画像について
はエンコーダ等が用いられる。また、図示していない
が、図１の回路内の適当な場所に、ガンマ補正、ホワイ
トバランス等の処理をする信号処理回路が設けられる。

【００１７】実施例は以上の構成からなり、以下にその
作用を図４、図５を参照しながら説明する。まず、図１
の光源装置１００のカラーディスク１２が回転駆動さ
れ、図２のフィルタ１６によってＲ光、Ｇ光、Ｂ光、Ｉ
Ｒ光が順に、ライトガイド１８を介して被観察部へ照射
されると、ＣＣＤ１９にて被観察部の画像が捉えられ
る。このカラーディスク１２の回転時には、図４（Ａ）
に示される１フィールドの垂直同期（ＶＤ）信号毎に、
図４（Ｂ）のスリット信号がフォトセンサ１５で検出さ
れる。そして、ゲートパルス発生回路２２では、図４
（Ｃ）〜（Ｆ）に示されるＲゲート信号、Ｇゲート信
号、Ｂゲート信号、ＩＲゲート信号が形成される。後段
の信号分離回路２１では、上記のゲート信号に基づきＣ
ＣＤ１９から出力された画像信号の中から、図４（Ｇ）
に示されるＲ（画像）信号、Ｇ信号、Ｂ信号と、図４
（Ｈ）に示される赤外（ＩＲ）信号が抽出され分離され
る。従って、赤外画像信号は４フィールド毎に１回得ら
れることになる。

【００１８】ここで、可視画像については、可視画像信
号Ｖ1 によって例えば図５（Ｂ）の掃出しパルスＰａと
読出しパルスＰｂが形成される。従って、ＣＣＤ１９で
はこの掃出しパルスＰａと読出しパルスＰｂの間の時間
ｔ1 、ｔ2 により蓄積された電荷が読み出される。これ
に対し、赤外画像については、赤外画像信号Ｖ2 によっ
て例えば図５（Ｃ）の掃出しパルスＰａと読出しパルス
Ｐｂが形成される。従って、この場合は、上記可視画像
の場合よりも短い時間ｔ3 、ｔ4 により蓄積された電荷
が読み出される。この結果、選択された各画像に最適な
光量の画像信号が得られることになる。

【００１９】このようにして、電子シャッタ制御により
得られた各画像信号は、メモリ２６，３２に一旦格納さ
れ、その後に表示回路２８を介して各モニタへ出力され
ることにより、可視画像と赤外画像の両画像がモニタへ
表示される。このとき、可視画像及び赤外画像は最適な
明るさで表示されることになり、従来よりも正確な観察
が可能となる。そうして、可視画像では、フリーズ指令
が出された場合には、上述したように動きがあるときに
フリーズ動作が禁止され、動きがなくなった時点でフリ
ーズ動作が実行される。また、赤外画像では、フリーズ
指令が出された場合には動きの有無に関係なくその時点
の画像情報がモニタへ単色で表示され、動きがない状態
ではノイズ低減動作により画像のＳ／Ｎ比を改善するこ
とができる。

【００２０】上記実施例では、可視画像及び赤外画像の
両者について電子シャッタ制御をする例を示したが、本
発明の電子シャッタの制御をいずれかの画像形成に限定
することもできる。例えば、可視画像について良好な画
像が得られるようにＣＣＤ１９を電子シャッタ制御なし
で駆動し、赤外画像が選択されたときには赤外画像信号
に基づいた電子シャッタ制御を実行するようにしてもよ
い。

【００２１】また、本発明は同時式装置に適用すること
もでき、この場合は例えば図６に示されるようなＣＣＤ
を用いることになる。即ち、図６のＣＣＤ３６はその前
面に可視光用フィルタ３７と赤外光用フィルタ３８を交
互に形成したものであり、この各フィルタ３７，３８で
得られたＣＣＤ３６の画像信号を分離すれば、可視画像
と赤外画像を抽出することができる。そして、この場合
は、図１に示されるように、電子シャッタ制御回路２３
の前段に、操作部等の操作によって切り換えられる切換
え回路２４を配置し、この切換え回路２４のａ端子とｂ
端子の切換えによって、信号分離回路２１で分離された
可視画像信号Ｖ1 又は又は赤外画像信号Ｖ2 のいずれか
を選択するようにする。これによれば、可視画像信号Ｖ
1 又は赤外画像信号Ｖ2 のいずれかが電子シャッタ制御
回路２３へ供給され、選択された画像で最適な明るさが
得られることになる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可視画像及び赤外画像を形成する撮像装置において、可
視画像信号又は赤外画像信号の信号に基づいて撮像素子
の電子シャッタを制御し、画像の明るさを調整するよう
にしたので、可視画像と赤外画像のそれぞれの特徴を考
慮した最適な明るさの画像を得ることが可能となる。

【００２３】また、本発明を面順次式装置に適用する場
合は、カラーディスクの回転に応じて形成される面順次
識別パルスにより電子シャッタを動作させることがで
き、これにより上記の効果を得ることができる。しか
も、体腔内患部を観察する場合や構造体内部を観察する
場合等、各種の対象においても良好な画像を表示できる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る可視画像及び赤外画像を
形成する面順次式撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１のカラーディスクの構成を示す図である。

【図３】図１の電子シャッタ制御回路の内部構成を示す
ブロック図である。

【図４】実施例の動作を示す波形図である。

【図５】実施例の電子シャッタ制御回路の制御信号を示
す波形図である。

【図６】同時式撮像装置に適用する場合のＣＣＤの構成
を示す図である。

【図７】ＣＣＤで得られる各ビデオ信号のレベルを示す
グラフ図である。

【符号の説明】

１２ … カラーディスク、 １９，３６ … ＣＣＤ、 ２１ … 信号分離回路、 ２２ … ゲートパルス発生回路、 ２３ … 電子シャッタ制御回路、 ２４ … 切換え回路、 ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ，３２ … メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視画像及び赤外画像の両者を撮像する
   撮像素子と、この撮像素子で得られた可視画像信号又は
   赤外画像信号の信号に基づいて電子シャッタを制御し、
   画像の明るさを調整する電子シャッタ制御回路と、を含
   んで構成した可視画像及び赤外画像を形成する撮像装
   置。
2. 【請求項２】 可視光用フィルタ及び赤外光用フィルタ
   が設けられたカラーディスクを用いる面順次式の装置に
   適用し、上記電子シャッタ制御回路では上記カラーディ
   スクの回転に応じて形成される面順次識別パルスにより
   電子シャッタを動作させることを特徴とする上記第１請
   求項記載の可視画像及び赤外画像を形成する撮像装置。