JPH07250276A - 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】 入射窓レンズ１０からの入射光により、可視
画像及び赤外画像の両者を撮像するＣＣＤ１３及び１４
と、可視画像信号Ｖ1 又は赤外画像信号Ｖ2 を選択する
切換え回路２０と、選択された画像信号を入力して光量
制御のための制御信号を発生する制御信号発生回路１９
と、この制御信号により絞り量を変える絞り部材１１及
びモータ１８とを有する。これにより、選択された可視
画像又は赤外画像に最適な明るさの画像表示が可能とな
る。この構成は、面順次式の装置に適用することもで
き、また上記自動光量制御は、照明のための光源装置の
光源出力を可変制御してもよい。

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の光量制御に関する。

【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等では表層部
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、同時式におい
てはＣＣＤの前面に、例えば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、また面順次式に
おいては光源装置に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得ることができる。そし
て、撮像装置では自動光量制御が採用されており、撮像
素子で得られた画像信号に基づいて、撮像素子へ入射す
る光量を調整することによって、良好な明るさの画像が
形成できるようになっている。

【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６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】この場合、可視画像信号と赤外画像信号の
中間的な信号を形成し、この信号に基づいて光量制御す
ることも考えられるが、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、本来的に画質が相違するた
め制御しづらい。また、上記信号レベルは観察対象によ
っても相違し、例えば体腔内患部を対象とする場合と高
温部を有するガス管の構造体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、単一入射窓に光学的に接続された撮像素子によ
って可視画像及び赤外画像の両者を撮像する撮像部を有
し、この撮像部から出力された可視画像信号又は赤外画
像信号を選択するための回路と、選択された画像信号に
基づいて撮像素子へ入射する光量を制御する自動光量制
御手段と、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有する光源装置を備
え、上記撮像部では上記各フィルタの回転に同期して撮
像素子から可視画像信号及び赤外画像信号を順次形成す
る面順次式の装置に適用したことを特徴とする。第３請
求項記載の発明は、上記自動光量制御手段では、単一入
射窓の後段に配置されたレンズ絞りを駆動することによ
り、上記入射光量を制御することを特徴とする。第４請
求項記載の発明は、上記自動光量制御手段では、照明の
ための光源装置の光源出力を可変制御することにより、
上記入射光量を制御することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、撮像素子により得られた
可視画像信号と赤外画像信号のいずれかが切換え回路に
よって選択され、この選択された画像信号が自動光量制
御手段に供給される。この自動光量制御手段では、各画
像信号に基づいて制御信号が形成され、この制御信号は
単一入射窓に設けられている絞りの駆動回路（同時式装
置）、或いは光源装置の光源に設けられている絞りの駆
動回路（面順次式装置等）へ供給される。従って、上記
各絞りによって光量が可変制御されることによって最適
な明るさの画像が形成される。なお、上記の光源装置側
の光量を制御する場合は、光源自体の出力を制御しても
よい。

【０００９】

【実施例】図１には、第１実施例に係る可視画像及び赤
外画像を形成する撮像装置（同時式）の構成が示されて
いる。図において、入射窓レンズ１０の後方に絞り部材
１１が設けられ、この絞り部材１１の後方にはハーフミ
ラー等のビームスプリッタ１２を介して、可視光用ＣＣ
Ｄ１３、赤外光用ＣＣＤ１４が配置される。この可視光
用ＣＣＤ１３はカラー画像を形成するための所定の色フ
ィルタが備えられ、赤外光用ＣＣＤ１４は赤外光を透過
させるフィルタが備えられている。この可視光用ＣＣＤ
１３、赤外光用ＣＣＤ１４の後段には、前置増幅器１
５，１６が配置される。

【００１０】一方、上記絞り部材１１には、モータ１８
及びこのモータ１８を制御するための制御信号発生回路
１９が接続され、この制御信号発生回路１９には操作部
の操作によって切り換えられる切換え回路２０が設けら
れる。この切換え回路２０には、上記前置増幅器１５，
１６からの信号が入力されており、この切換え回路２０
のａ，ｂ端子への切換えによって可視画像信号Ｖ1 又は
赤外画像信号Ｖ2 のいずれかが選択され、選択された画
像信号は制御信号発生回路１９へ出力される。そして、
この制御信号発生回路１９では、可視画像信号Ｖ1 又は
赤外画像信号Ｖ2 によって光量制御のための制御信号を
形成しており、この制御信号によりモータ１８を介して
絞り部材１１の絞り量が制御される。

【００１１】また、上記前置増幅器１５の後段には、Ａ
／Ｄ変換器２５を介して可視画像信号を記憶するメモリ
２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが設けられており、実施例では
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の画像信号が形成される
ものとする。このメモリ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。更に、
上記前置増幅器１５の出力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，２６
Ｇ，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。

【００１２】一方、上記前置増幅器１６にはＡ／Ｄ変換
器３１を介して赤外（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３
５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。

【００１３】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。

【００１４】第１実施例は以上の構成からなり、第１実
施例では被観察部が単一の入射窓レンズ１０を介して２
個のＣＣＤ１３，１４で捉えられることになる。即ち、
絞り部材１１から入射した光は、ビームスプリッタ１２
で分離されて可視光用ＣＣＤ１３と赤外光用ＣＣＤ１４
の両者に供給されており、この２個のＣＣＤ１３，１４
により可視画像信号Ｖ1 と赤外画像信号Ｖ2 がそれぞれ
形成される。そして、操作部により切換え回路２０がａ
端子側に接続されている場合、制御信号発生回路１９で
は可視画像信号Ｖ1 によって制御信号が形成され、また
切換え回路２０がｂ端子側に接続されている場合は赤外
画像信号Ｖ2 によって制御信号が形成される。従って、
それぞれの画像に適した制御信号を形成でき、各画像に
最適な光量を得ることができる。なお、上記制御信号発
生回路１９では、単一の目標（設定）値で光量制御して
もよいし、切換え回路２０の動作に連動して可視画像又
は赤外画像に適した各目標（設定）値を切り換えながら
光量制御するようにしてもよい。

【００１５】このようにして、光量制御されて得られた
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、選択された可視画像又は赤外画像のいず
れかが最適な状態で表示されることになり、従って従来
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。

【００１６】上記では、２個のＣＣＤ１３，１４を用い
て可視画像と赤外画像を得るようにしているが、図２に
示される１個のＣＣＤで両画像を得ることもできる。即
ち、図２のＣＣＤ３６はその前面に可視光用フィルタ３
７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。

【００１７】図３及び図４には、面順次式の電子内視鏡
装置に適用した第２実施例の構成が示されている。図３
において、光源装置１００内には光源ランプ４１、絞り
部材４２、モータ４３が設けられ、第１実施例と同様の
制御信号発生回路４４、切換え回路４５が設けられてい
る。また、カラーディスク４７、このカラーディスク４
７を駆動するモータ４８が設けられ、上記カラーディス
ク４７を挟んでランプ４９及びフォトセンサ５０が配置
される。図４に示されるように、上記カラーディスク４
７にはＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のフィルタ５１
Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ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５１IRが取り付けら
れており、これらフィルタ５１の中心側に、その種類を
スリット数で識別するスリット部５２が形成される。従
って、上述したフォトセンサ５０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５１の種類が検
出される。このカラーディスク４７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。

【００１８】更に、この光源装置１００にはライトガイ
ド５４が光学的に接続され、このライトガイド５４は電
子スコープ２００内の先端部まで配設される。また、こ
の電子スコープ２００の入射窓レンズ５６の後方に、１
個のＣＣＤ５７が設けられる。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３の他の回路が配設さ
れる。

【００１９】即ち、上記ＣＣＤ５７には、前置増幅器５
８を介して信号分離回路５９が接続され、光源装置１０
０のフォトセンサ５０の検出信号を入力するゲートパル
ス発生回路６０が設けられる。このゲートパルス発生回
路６０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５９では前置増幅器５８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。そして、この信号分離回
路５９から出力されるＲＧＢ信号は、図１で示したＡ／
Ｄ変換器２５へ出力され、またＩＲ信号はＡ／Ｄ変換器
３１へ出力されており、これらの信号は上記第１実施例
と同様に処理されることになる。

【００２０】このような第２実施例の構成によれば、ま
ず図３の光源装置１００のカラーディスク４７が回転駆
動され、図４のフィルタ５１によってＲ光、Ｇ光、Ｂ
光、ＩＲ光が順に、ライトガイド５４を介して被観察部
へ照射されると、ＣＣＤ５６にて被観察部の画像が捉え
られる。このカラーディスク４７の回転時には、図５
（Ａ）に示される１フィールドの垂直同期（ＶＤ）信号
毎に、図５（Ｂ）のスリット信号がフォトセンサ５０で
検出される。そして、ゲートパルス発生回路６０では、
図５（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、これ
らのゲート信号に基づいて、後段の信号分離回路５９で
は、ＣＣＤ５７から出力された画像信号の中から、図５
（Ｇ）に示されるＲ（画像）信号、Ｇ信号、Ｂ信号と、
図５（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。

【００２１】このとき、上記ＲＧＢ信号（例えばＧ信
号）Ｖ1 及び赤外画像信号Ｖ2 は切換え回路４５へ供給
されており、この切換え回路４５がａ端子側に接続され
ている場合、制御信号発生回路４４ではＧ信号Ｖ1 によ
って制御信号が形成され、一方切換え回路４５がｂ端子
側に接続されている場合は赤外画像信号Ｖ2 によって制
御信号が形成される。従って、第１実施例と同様に、選
択された各画像に最適な光量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、
単一入射窓から可視画像及び赤外画像の両者を撮像する
同時式装置、面順次式装置等において、撮像部から出力
された可視画像信号又は赤外画像信号を選択するように
し、自動光量手段では選択された画像信号に基づいて撮
像素子へ入射する光量を制御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、上記自動光量制御手段は、上記単一
入射窓の後段に配置されたレンズ絞りを駆動して、上記
入射光量を制御することもでき、更には照明のための光
源装置の光源出力を可変制御して、上記入射光量を制御
することもでき、これらの制御により、最適な明るさの
良好な可視画像及び赤外画像が得られる。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】本発明の第１実施例に係る可視画像及び赤外画
像を形成する撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例の撮像素子の他の構成例を示す図で
ある。

【図３】第２実施例の面順次式の電子内視鏡装置の構成
を示すブロック図である。

【図４】図３のカラーディスクの構成を示す図である。

【図５】第２実施例の動作を示す波形図である。

【図６】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】

１０，５６ … 入射窓レンズ、 １１，４２ … 絞り部材、 １３，１４，３６，５７ … ＣＣＤ、 １８，４３，４８ … モータ、 １９，４４ … 制御信号発生回路、 ２０，４５ … 切換え回路、 ４７ … カラーディスク、 ５９ … 信号分離回路、 ６０ … ゲートパルス発生回路、 ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ，３２ … メモリ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一入射窓に光学的に接続された撮像素
   子によって可視画像及び赤外画像の両者を撮像する撮像
   部を有し、この撮像部から出力された可視画像信号又は
   赤外画像信号を選択するための回路と、選択された画像
   信号に基づいて撮像素子へ入射する光量を制御する自動
   光量制御手段と、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有する光源装置を備え、
   上記撮像部では上記各フィルタの回転に同期して撮像素
   子から可視画像信号及び赤外画像信号を順次形成する面
   順次式の装置に適用した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。
3. 【請求項３】 上記自動光量制御手段は、単一入射窓の
   後段に配置されたレンズ絞りを駆動することにより、上
   記入射光量を制御することを特徴とする上記第１又は第
   ２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。
4. 【請求項４】 上記自動光量制御手段は、照明のための
   光源装置の光源出力を可変制御することにより、上記入
   射光量を制御することを特徴とする上記第１又は第２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。