JPH07119892B2 - 電子内視鏡 - Google Patents
電子内視鏡Info
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- JPH07119892B2 JPH07119892B2 JP61224537A JP22453786A JPH07119892B2 JP H07119892 B2 JPH07119892 B2 JP H07119892B2 JP 61224537 A JP61224537 A JP 61224537A JP 22453786 A JP22453786 A JP 22453786A JP H07119892 B2 JPH07119892 B2 JP H07119892B2
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- Endoscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、先端硬性部内に固体撮像素子を具えたいわゆ
る電子内視鏡に関する。
る電子内視鏡に関する。
一般に固体撮像素子を撮像手段として用いた撮像装置で
は、撮像素子の有する絵素数により解像度が決められる
が、一絵素の面積が小さくなりすぎると素子全体の感度
が低下することや、製造上の問題等のため、絵素をむや
みに多くすることは困難である。特に、電子内視鏡のよ
うに内視鏡先端部内という極めて限られたスペースに用
いる場合には撮像素子全体の大きさも非常に小さくせざ
るを得ないから、絵素数を増すことは益々困難である。
このため、電子内視鏡においては解像力を如何にして向
上させるかが重要な課題となっている。
は、撮像素子の有する絵素数により解像度が決められる
が、一絵素の面積が小さくなりすぎると素子全体の感度
が低下することや、製造上の問題等のため、絵素をむや
みに多くすることは困難である。特に、電子内視鏡のよ
うに内視鏡先端部内という極めて限られたスペースに用
いる場合には撮像素子全体の大きさも非常に小さくせざ
るを得ないから、絵素数を増すことは益々困難である。
このため、電子内視鏡においては解像力を如何にして向
上させるかが重要な課題となっている。
撮像系の解像力を上げる手段としては、例えば特公昭56
−40546号公報に記載の装置のように、画素ずらし法な
どと称して、複数の撮像素子を結像レンズの光軸に垂直
な平面内で光軸に対し絵素の間隔の1/2ピッチ,1/3ピッ
チ等互いにずらして配設し、一方の絵素の配列と他方の
絵素の配列とにおいて像の相対位置が互いに異なるよう
にして、一方の撮像素子の絵素同志の間の位置に相当す
る部分の情報を他方の撮像素子で得ることにより解像力
を向上させるようにしたものが知られている。
−40546号公報に記載の装置のように、画素ずらし法な
どと称して、複数の撮像素子を結像レンズの光軸に垂直
な平面内で光軸に対し絵素の間隔の1/2ピッチ,1/3ピッ
チ等互いにずらして配設し、一方の絵素の配列と他方の
絵素の配列とにおいて像の相対位置が互いに異なるよう
にして、一方の撮像素子の絵素同志の間の位置に相当す
る部分の情報を他方の撮像素子で得ることにより解像力
を向上させるようにしたものが知られている。
しかしながら、内視鏡においては、まず第一に、先端硬
性部内に複数の固体撮像素子及びこれらに光を導くため
のビームスプリッタ等を配置することがスペース的に難
しい。又、この方式では、像のずれ量を所定の値とする
ために複数個の撮像素子を予め相対的にずらして配置す
る必要があるが、そのための位置合わせ精度が要求さ
れ、撮像系の組立てを面倒なものにするという問題があ
る。
性部内に複数の固体撮像素子及びこれらに光を導くため
のビームスプリッタ等を配置することがスペース的に難
しい。又、この方式では、像のずれ量を所定の値とする
ために複数個の撮像素子を予め相対的にずらして配置す
る必要があるが、そのための位置合わせ精度が要求さ
れ、撮像系の組立てを面倒なものにするという問題があ
る。
本発明は、解像力を上げることができ、しかも光学系の
組立ても容易である電子内視鏡を提供することを目的と
する。
組立ても容易である電子内視鏡を提供することを目的と
する。
本発明における電子内視鏡は、その撮像光学系が、対物
レンズと、固体撮像素子と、該対物レンズの前玉又はカ
バーガラスから固体撮像素子までの間の光路中に配置さ
れたプリズム系とを具えている。該プリズム系は少なく
とも二個の隣接するプリズムを含んでおり、その一つの
射出面及び他の一つの入射面が何れも光軸に対し傾斜し
た面から成っていると共に、これら二つのプリズムのう
ち少なくとも一個が光軸に沿って移動自在となってい
る。
レンズと、固体撮像素子と、該対物レンズの前玉又はカ
バーガラスから固体撮像素子までの間の光路中に配置さ
れたプリズム系とを具えている。該プリズム系は少なく
とも二個の隣接するプリズムを含んでおり、その一つの
射出面及び他の一つの入射面が何れも光軸に対し傾斜し
た面から成っていると共に、これら二つのプリズムのう
ち少なくとも一個が光軸に沿って移動自在となってい
る。
このように構成すると、プリズムが移動して二つのプリ
ズムの間隔が変化すると、上記一つのプリズムからの光
線の射出高と他のプリズムへの入射高との差がこれに応
じて変化し、撮像面上における像の位置が変化する。従
って、プリズムを前後に所望の周期で振動させ、振動の
＋側最大点と−側最大点の近傍で撮像するようにすれ
ば、振動の振幅の2K倍（Ｋはそのプリズム系固有の係
数）に等しい距離だけ撮像素子をずらして配置したのと
同様になる。従って、振幅を絵素間隔に応じて適当に定
めれば、絵素及びその間の部分に対応する画像信号が得
られ、これを適当に合成すれば、高解像力の画像を得る
ことができる。その際、振動の振幅は組立後に調整すれ
ば良いから、複数の撮像素子をずらして取付ける場合の
ような面倒な作業は要求されない利点がある。
ズムの間隔が変化すると、上記一つのプリズムからの光
線の射出高と他のプリズムへの入射高との差がこれに応
じて変化し、撮像面上における像の位置が変化する。従
って、プリズムを前後に所望の周期で振動させ、振動の
＋側最大点と−側最大点の近傍で撮像するようにすれ
ば、振動の振幅の2K倍（Ｋはそのプリズム系固有の係
数）に等しい距離だけ撮像素子をずらして配置したのと
同様になる。従って、振幅を絵素間隔に応じて適当に定
めれば、絵素及びその間の部分に対応する画像信号が得
られ、これを適当に合成すれば、高解像力の画像を得る
ことができる。その際、振動の振幅は組立後に調整すれ
ば良いから、複数の撮像素子をずらして取付ける場合の
ような面倒な作業は要求されない利点がある。
以下、図示した一実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明電子内視鏡の第一実施例としてR,G,B各
光を順次照射する方式の電子内視鏡の構成を示す図、第
２図はその動作を説明するタイミングチャートである。
光を順次照射する方式の電子内視鏡の構成を示す図、第
２図はその動作を説明するタイミングチャートである。
第１図において、符号１は内視鏡先端部を示していて、
その先端には対物レンズ２（良く色収差が補正された前
側テレセントリックな光学系）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の固
体撮像素子４が設置され、受光された光学像を固体撮像
素子駆動回路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ってい
る。又、対物レンズ２と固体撮像素子４との間には振動
プリズム系30及び液晶シャッタ31が配置されていて、後
述の如く固体撮像素子４の受光面上において対象物の像
を光軸に垂直な方向に振動させるようになっている（第
３図）。照明レンズ３の後方には光学ファイバー束等に
よるライトガイド７が配設され、その後端面には回転フ
ィルタ８を介在して照明光が照射されるようになってい
る。照明光は光源ランプ９よりレンズ10を通して回転フ
ィルタ８上に照射され、この照明光は第４図に示した如
くフィルタ８に適当な遮光期間をおいて交互に配設され
たＲ（赤）,G（緑）,B（青）用の各フィルタ8a,8b,8cを
経て前記ライトガイド７の端面に入射される。回転フィ
ルタ８の回転軸は伝送系13を介してモータ14と連結さ
れ、モータ14に設けられた回転検出素子15からの信号に
てモータ駆動回路16を制御し、モータ14の回転速度を一
定にしている。又、回転フィルタ８の外周部には回転検
出素子11が設けられ、固体撮像素子４からの読出し等と
回転フィルタ８の回転と同期をとるようになっている。
一方、上記プリアンプ６からの映像信号Ｖは更に増幅器
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ッチから成り、これらのスイッチは
同期信号発生器19からの各スイッチ用ゲート信号SG1,SG
2,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に各色に対応する映
像信号をA/D変換器を介して供給する。そして、各フレ
ームメモリ20,21,22に蓄積された各色信号が同期信号発
生器19の作用により読出しされ夫々デイレイ回路23,24,
25を経て更に混合器26,27,28とD/A変換器を夫々介して
合成されてカラーTVモニタ29でカラー表示されるように
なっている。
その先端には対物レンズ２（良く色収差が補正された前
側テレセントリックな光学系）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の固
体撮像素子４が設置され、受光された光学像を固体撮像
素子駆動回路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ってい
る。又、対物レンズ２と固体撮像素子４との間には振動
プリズム系30及び液晶シャッタ31が配置されていて、後
述の如く固体撮像素子４の受光面上において対象物の像
を光軸に垂直な方向に振動させるようになっている（第
３図）。照明レンズ３の後方には光学ファイバー束等に
よるライトガイド７が配設され、その後端面には回転フ
ィルタ８を介在して照明光が照射されるようになってい
る。照明光は光源ランプ９よりレンズ10を通して回転フ
ィルタ８上に照射され、この照明光は第４図に示した如
くフィルタ８に適当な遮光期間をおいて交互に配設され
たＲ（赤）,G（緑）,B（青）用の各フィルタ8a,8b,8cを
経て前記ライトガイド７の端面に入射される。回転フィ
ルタ８の回転軸は伝送系13を介してモータ14と連結さ
れ、モータ14に設けられた回転検出素子15からの信号に
てモータ駆動回路16を制御し、モータ14の回転速度を一
定にしている。又、回転フィルタ８の外周部には回転検
出素子11が設けられ、固体撮像素子４からの読出し等と
回転フィルタ８の回転と同期をとるようになっている。
一方、上記プリアンプ６からの映像信号Ｖは更に増幅器
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ッチから成り、これらのスイッチは
同期信号発生器19からの各スイッチ用ゲート信号SG1,SG
2,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に各色に対応する映
像信号をA/D変換器を介して供給する。そして、各フレ
ームメモリ20,21,22に蓄積された各色信号が同期信号発
生器19の作用により読出しされ夫々デイレイ回路23,24,
25を経て更に混合器26,27,28とD/A変換器を夫々介して
合成されてカラーTVモニタ29でカラー表示されるように
なっている。
上記において、回転検出素子11は回転フィルタ８にその
回転方向に配設されたR,G,B用フィルタの中間位置及び
終端位置を検出するもので、その検出パルスPrを同期信
号発生器19へ送る。そして、同期信号発生器19では検出
パルスPrを用いて圧電素子アクチュエータ駆動回路32を
制御し、圧電素子アクチュエータ33により振動プリズム
系30の一方のプリズムを光軸に沿って振動させ、これに
より固体撮像素子４の受光面上で光軸と垂直な方向に対
象物の像を振動させる（第２図）。
回転方向に配設されたR,G,B用フィルタの中間位置及び
終端位置を検出するもので、その検出パルスPrを同期信
号発生器19へ送る。そして、同期信号発生器19では検出
パルスPrを用いて圧電素子アクチュエータ駆動回路32を
制御し、圧電素子アクチュエータ33により振動プリズム
系30の一方のプリズムを光軸に沿って振動させ、これに
より固体撮像素子４の受光面上で光軸と垂直な方向に対
象物の像を振動させる（第２図）。
第３図はその原理を示す図であるが、図に示すように光
線は振動プリズム系30の固定プリズム30aから射出する
際その射出面で上方に屈折し、振動プリズム30bに入射
するときその入射面で再び屈折して元の光と平行になっ
て振動プリズム30bを射出する。この屈折作用のため、
両プリズム30a,30bの間隔が変化するとプリズム系30の
入射光線高と射出光線高の差が変化する。アクチュエー
タ33の振動の振幅をΔx,両プリズムの屈折率をn,固定プ
リズム30aの射出面の傾き角（＝振動プリズム30bの入射
面の傾き角）をθ，固定プリズム30aの射出角をθ′と
すると、プリズム系30を射出する光軸の振幅Δｙ（固体
撮像素子４の受光面上における像の振幅）は、 で与えられる。従って、Δｙが所望の値となるように圧
電素子アクチュエータ33の大きさ，各プリズム30a,30b
の屈折率，面の傾斜角を決めてやれば良い。尚、本実施
例の場合、Δｙは固体撮像素子４の絵素のピッチの1/4
である。
線は振動プリズム系30の固定プリズム30aから射出する
際その射出面で上方に屈折し、振動プリズム30bに入射
するときその入射面で再び屈折して元の光と平行になっ
て振動プリズム30bを射出する。この屈折作用のため、
両プリズム30a,30bの間隔が変化するとプリズム系30の
入射光線高と射出光線高の差が変化する。アクチュエー
タ33の振動の振幅をΔx,両プリズムの屈折率をn,固定プ
リズム30aの射出面の傾き角（＝振動プリズム30bの入射
面の傾き角）をθ，固定プリズム30aの射出角をθ′と
すると、プリズム系30を射出する光軸の振幅Δｙ（固体
撮像素子４の受光面上における像の振幅）は、 で与えられる。従って、Δｙが所望の値となるように圧
電素子アクチュエータ33の大きさ，各プリズム30a,30b
の屈折率，面の傾斜角を決めてやれば良い。尚、本実施
例の場合、Δｙは固体撮像素子４の絵素のピッチの1/4
である。
又、同期信号発生器19は検出パルスPrを用いて読出用ク
ロック信号CKrを作成し（第２図）、前記駆動回路５を
制御して固体撮像素子４の蓄積電荷をR,G,B毎に映像信
号Ｖに変換する。この場合、像の振動の山頂と谷底にお
いて物体像を表わす画像信号を得ることができれば良い
ので、第２図に示した如く振動の山頂と谷底が固体撮像
素子４の蓄積時間内に入り、その間に固体撮像素子４か
らの読み出し時間がくるように、振動プリズム系30の動
作と固体撮像素子４の動作との同期がとられている。即
ち、回転フィルタ８の回転と像の振動と撮像・読出しと
のタイミングについては、回転フィルタ８の一つの色の
フィルタがライトガイド７とレンズ10との間にきている
時間内に蓄積時間が二回入り、一回目の読出し時間が該
フィルタの中間部に、二回目の読出し時間が該フィルタ
と他のフィルタとの間の遮光部に同期するようになって
いる。
ロック信号CKrを作成し（第２図）、前記駆動回路５を
制御して固体撮像素子４の蓄積電荷をR,G,B毎に映像信
号Ｖに変換する。この場合、像の振動の山頂と谷底にお
いて物体像を表わす画像信号を得ることができれば良い
ので、第２図に示した如く振動の山頂と谷底が固体撮像
素子４の蓄積時間内に入り、その間に固体撮像素子４か
らの読み出し時間がくるように、振動プリズム系30の動
作と固体撮像素子４の動作との同期がとられている。即
ち、回転フィルタ８の回転と像の振動と撮像・読出しと
のタイミングについては、回転フィルタ８の一つの色の
フィルタがライトガイド７とレンズ10との間にきている
時間内に蓄積時間が二回入り、一回目の読出し時間が該
フィルタの中間部に、二回目の読出し時間が該フィルタ
と他のフィルタとの間の遮光部に同期するようになって
いる。
又、同期信号発生器19は検出パルスPrを用いて液晶シャ
ッタ駆動回路34を制御して液晶シャッタ31を駆動する。
液晶シャッタ31は補助的に設けてあり、次のような役目
をする。第２図に示した如く蓄積時間が長いとその間に
像が固体撮像素子４の受光面上で移動するので、固体撮
像素子４から得られる画像信号には振動の山頂又は谷底
に像が止まっている状態以外に対応する成分も含まれ、
そのまま再生すると像が若干流れた感じになることがあ
る。これを避けるには像が振動の山頂又は谷底のごく近
くにある場合だけ固体撮像素子４に光を入射させれば良
いことになる。そこで、液晶シャッタ31を第２図に示す
タイミングで透過・遮蔽動作させれば、それが実現さ
れ、画像信号の純度が良くなる。
ッタ駆動回路34を制御して液晶シャッタ31を駆動する。
液晶シャッタ31は補助的に設けてあり、次のような役目
をする。第２図に示した如く蓄積時間が長いとその間に
像が固体撮像素子４の受光面上で移動するので、固体撮
像素子４から得られる画像信号には振動の山頂又は谷底
に像が止まっている状態以外に対応する成分も含まれ、
そのまま再生すると像が若干流れた感じになることがあ
る。これを避けるには像が振動の山頂又は谷底のごく近
くにある場合だけ固体撮像素子４に光を入射させれば良
いことになる。そこで、液晶シャッタ31を第２図に示す
タイミングで透過・遮蔽動作させれば、それが実現さ
れ、画像信号の純度が良くなる。
又、同期信号発生器19は検出パルスPrを用いて前記の各
スイッチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3を作成して（第２
図）マルチプレクサ部18を切り換えR,G,B毎に映像信号
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。
スイッチ用ゲート信号SG1,SG2,SG3を作成して（第２
図）マルチプレクサ部18を切り換えR,G,B毎に映像信号
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。
R,G,Bに対応するフレームメモリ20,21,22は夫々二つの
部分R1,R2;G1,G2;B1,B2から成り、一方の部分R1,G1,B1
にデイレイ回路23,24,25が夫々接続されている。尚、各
デイレイ回路23,24,25による遅延は何れも絵素の1/2ピ
ッチ相当の時間である。
部分R1,R2;G1,G2;B1,B2から成り、一方の部分R1,G1,B1
にデイレイ回路23,24,25が夫々接続されている。尚、各
デイレイ回路23,24,25による遅延は何れも絵素の1/2ピ
ッチ相当の時間である。
本発明による電子内視鏡は上述の如く構成されているか
ら、対象物がR,G,Bの各色で照明されている間に夫々二
回ずつ固体撮像素子４から読出しが行われる。そして、
例えば第２図の蓄積時間Ａで蓄積された画像信号はメモ
リ20のR1に記憶され、蓄積時間Ｂで蓄積された画像信号
はR2に記憶される。他の色G,Bについても同様である。
ら、対象物がR,G,Bの各色で照明されている間に夫々二
回ずつ固体撮像素子４から読出しが行われる。そして、
例えば第２図の蓄積時間Ａで蓄積された画像信号はメモ
リ20のR1に記憶され、蓄積時間Ｂで蓄積された画像信号
はR2に記憶される。他の色G,Bについても同様である。
上述の如く像の振幅は絵素の1/4ピッチであり且つ固体
撮像素子４に画像信号が蓄積されるのは像が振動の山頂
又は谷底のごく近くにある場合だけであるから、R1とR2
に記憶される画像信号は絵素の1/2ピッチ分ずれた信号
即ち互いに他方の絵素間を補完する信号となっている。
従って、例えば固体撮像素子４が第５図に示した如くラ
イン転送型で像が水平走査方向で右に寄ったピークを含
んで撮像された信号がR1に記憶され、左に寄ったピーク
を含んで撮像された信号がR2に記憶されたとすれば、R1
の信号を絵素の1/2ピッチ分遅らせてR2の信号と合成す
ることにより、R1とR2の信号が正しく補完し合う関係と
なる。デイレイ回路23及び混合器26はこのために設けら
れているが、R1からの読出しタイミングをR2からの読出
しタイミングよりも絵素の1/2ピッチ分遅らせるだけで
も同じ作用効果が得られる。他の色G,Bについても同様
である。
撮像素子４に画像信号が蓄積されるのは像が振動の山頂
又は谷底のごく近くにある場合だけであるから、R1とR2
に記憶される画像信号は絵素の1/2ピッチ分ずれた信号
即ち互いに他方の絵素間を補完する信号となっている。
従って、例えば固体撮像素子４が第５図に示した如くラ
イン転送型で像が水平走査方向で右に寄ったピークを含
んで撮像された信号がR1に記憶され、左に寄ったピーク
を含んで撮像された信号がR2に記憶されたとすれば、R1
の信号を絵素の1/2ピッチ分遅らせてR2の信号と合成す
ることにより、R1とR2の信号が正しく補完し合う関係と
なる。デイレイ回路23及び混合器26はこのために設けら
れているが、R1からの読出しタイミングをR2からの読出
しタイミングよりも絵素の1/2ピッチ分遅らせるだけで
も同じ作用効果が得られる。他の色G,Bについても同様
である。
かくして、本発明による電子内視鏡は、像の振動により
絵素及びその間の部分に対応する両方の画像信号が得ら
れるので、高解像力の画像を得ることができる。又、像
の振動の振幅は組立後に調整すれば良いので、光学系の
組立ても容易となる。
絵素及びその間の部分に対応する両方の画像信号が得ら
れるので、高解像力の画像を得ることができる。又、像
の振動の振幅は組立後に調整すれば良いので、光学系の
組立ても容易となる。
第６図は第二実施例の撮像光学系を示しており、これは
二つの固定プリズム35,36の間に振動プリズム37を挾ん
だ構成を対物レンズ２中に組込んだものである。固定プ
リズム35の入射面35aは光軸に対して垂直であり且つ射
出面35bは傾斜しており、固定プリズム36の入射面36aは
光軸に対して射出面35bと逆方向に傾斜しており且つ射
出面35bは垂直である。そして、振動プリズム37の入射
面37aは固定プリズム35の射出面35bと平行に傾き且つ射
出面37bは固定プリズム36の入射面36aと平行に傾いてい
る。
二つの固定プリズム35,36の間に振動プリズム37を挾ん
だ構成を対物レンズ２中に組込んだものである。固定プ
リズム35の入射面35aは光軸に対して垂直であり且つ射
出面35bは傾斜しており、固定プリズム36の入射面36aは
光軸に対して射出面35bと逆方向に傾斜しており且つ射
出面35bは垂直である。そして、振動プリズム37の入射
面37aは固定プリズム35の射出面35bと平行に傾き且つ射
出面37bは固定プリズム36の入射面36aと平行に傾いてい
る。
第７図は第二実施例のプリズム系の原理図であるが、図
に示すように光線は固定プリズム35から射出する際上方
に屈折し、振動プリズム37に入射する時にその入射面37
aで屈折して元の光と平行になり、振動プリズム37から
射出する際下方に屈折し、固定プリズム36に入射する時
その入射面36aで屈折して再び元の光と平行になって固
定プリズム36を射出する。この場合の圧電素子アクチュ
エータ33の振動の振幅Δｘとプリズム系を射出する光軸
の振幅Δｙとの関係は、 となる。但し、n,θ，θ′は第一実施例と同じである。
に示すように光線は固定プリズム35から射出する際上方
に屈折し、振動プリズム37に入射する時にその入射面37
aで屈折して元の光と平行になり、振動プリズム37から
射出する際下方に屈折し、固定プリズム36に入射する時
その入射面36aで屈折して再び元の光と平行になって固
定プリズム36を射出する。この場合の圧電素子アクチュ
エータ33の振動の振幅Δｘとプリズム系を射出する光軸
の振幅Δｙとの関係は、 となる。但し、n,θ，θ′は第一実施例と同じである。
この例の場合、振幅Δｙは固定プリズム36の後の光学系
でその倍率βだけ増幅されるので、固体撮像素子４の受
光面2a上の像の振幅はβ・Δｙとなる。従って、第一実
施例の場合の２β倍の像の移動量が得られるので、像の
振幅を同じとすると圧電素子のアクチュエータ33の振幅
をΔx/2βにでき、その結果長さの短い圧電素子アクチ
ュエータの使用が可能となり、硬性部の短い内視鏡を実
現することができる。
でその倍率βだけ増幅されるので、固体撮像素子４の受
光面2a上の像の振幅はβ・Δｙとなる。従って、第一実
施例の場合の２β倍の像の移動量が得られるので、像の
振幅を同じとすると圧電素子のアクチュエータ33の振幅
をΔx/2βにでき、その結果長さの短い圧電素子アクチ
ュエータの使用が可能となり、硬性部の短い内視鏡を実
現することができる。
第８図（ａ）及び（ｂ）は夫々第三実施例の撮像光学系
の構造及びプリズム系の原理を示しており、これは二つ
の固定プリズム35,36の間に振動プリズム37を挾んだ構
成で第１の固定プリズム35の射出面35bと振動プリズム3
7の入射面37a及び振動プリズム37の射出面37bと第２の
固定プリズム36の入射面36aとは夫々互いに平行である
が、振動プリズム37の入射面37aの法線は紙面内に、振
動プリズム37の射出面37bの法線は紙面に垂直な面内に
夫々あるようにしたものである。
の構造及びプリズム系の原理を示しており、これは二つ
の固定プリズム35,36の間に振動プリズム37を挾んだ構
成で第１の固定プリズム35の射出面35bと振動プリズム3
7の入射面37a及び振動プリズム37の射出面37bと第２の
固定プリズム36の入射面36aとは夫々互いに平行である
が、振動プリズム37の入射面37aの法線は紙面内に、振
動プリズム37の射出面37bの法線は紙面に垂直な面内に
夫々あるようにしたものである。
この場合、像の振動は紙面上でΔｙ、紙面と垂直な方向
にΔｚ振動する。但し、Δy,Δｚが同一位相であるた
め、像の振動は傾き角を持った直線上で行なわれること
になる。
にΔｚ振動する。但し、Δy,Δｚが同一位相であるた
め、像の振動は傾き角を持った直線上で行なわれること
になる。
第８図は第三実施例のプリズム系の変形例の要部を示し
ており、これは振動プリズム37を光線に垂直な面で切っ
て二つの振動プリズム37A,37Bに分けたものである。第
１の振動プリズム37Aを前後動させると紙面内で像が上
下動し、第２の移動プリズム37Bを前後動させると紙面
に垂直な方向に像が動く、像の各移動量は第１の振動プ
リズム37Aの振動の角周波数をω１、第２の振動プリズ
ム37Bの角周波数をω２とすれば、夫々Δx1sin（ω1t＋
φ１），Δx2（ω2t＋φ２）に比例するから、各々の振
動の角周波数ω1,ω2,初期位相（二つの振動プリズム37
A,37Bの相対位置関係）φ1,φ２の決め方によりプリズ
ム系を射出する光線の移動軌跡は直線，円，楕円等種々
の形状をとり得る。
ており、これは振動プリズム37を光線に垂直な面で切っ
て二つの振動プリズム37A,37Bに分けたものである。第
１の振動プリズム37Aを前後動させると紙面内で像が上
下動し、第２の移動プリズム37Bを前後動させると紙面
に垂直な方向に像が動く、像の各移動量は第１の振動プ
リズム37Aの振動の角周波数をω１、第２の振動プリズ
ム37Bの角周波数をω２とすれば、夫々Δx1sin（ω1t＋
φ１），Δx2（ω2t＋φ２）に比例するから、各々の振
動の角周波数ω1,ω2,初期位相（二つの振動プリズム37
A,37Bの相対位置関係）φ1,φ２の決め方によりプリズ
ム系を射出する光線の移動軌跡は直線，円，楕円等種々
の形状をとり得る。
第10図は第四実施例の撮像光学系を示しており、これは
固体撮像素子４を内視鏡の長手軸方向に沿って配置する
と共に、対物レンズ２と固体撮像素子４との間に、固定
プリズム38及び振動プリズム39から成る光路変換プリズ
ム系を配置したものである。この例では、振動プリズム
39を矢印に示すように光路（対物レンズ２の光軸と直交
する）にそって振動させることにより、固体撮像素子４
の受光面上で物体像を振動させるようにしている。
固体撮像素子４を内視鏡の長手軸方向に沿って配置する
と共に、対物レンズ２と固体撮像素子４との間に、固定
プリズム38及び振動プリズム39から成る光路変換プリズ
ム系を配置したものである。この例では、振動プリズム
39を矢印に示すように光路（対物レンズ２の光軸と直交
する）にそって振動させることにより、固体撮像素子４
の受光面上で物体像を振動させるようにしている。
尚、上記第一実施例では像を水平方向に振動させている
が、垂直方向にも振動させることができる。この場合
は、例えばフィールド蓄積型の垂直ライン数の少ない固
体撮像素子でフレーム蓄積型と類似の高解像度を得るこ
とができるが、このケースでは回路上の特殊な操作は不
要である。フレーム蓄積型の固体撮像素子においても更
に解像度を向上させるため、上記第一実施例の振動方式
を用いることができる。又、振動方向を斜めにして垂
直，水平の両方向の解像度を向上させることもできる。
この場合は、第２フィールドを振動の水平成分の距離に
相当する時間だけ元に戻して第１フィールドの走査線の
間に挟めば良い。又、他に種々の走査が可能である。
が、垂直方向にも振動させることができる。この場合
は、例えばフィールド蓄積型の垂直ライン数の少ない固
体撮像素子でフレーム蓄積型と類似の高解像度を得るこ
とができるが、このケースでは回路上の特殊な操作は不
要である。フレーム蓄積型の固体撮像素子においても更
に解像度を向上させるため、上記第一実施例の振動方式
を用いることができる。又、振動方向を斜めにして垂
直，水平の両方向の解像度を向上させることもできる。
この場合は、第２フィールドを振動の水平成分の距離に
相当する時間だけ元に戻して第１フィールドの走査線の
間に挟めば良い。又、他に種々の走査が可能である。
又、各実施例に示した撮像系は、内視鏡に限らず、TVカ
メラ等の固体撮像素子を用いて物体像で得るための装置
用の像形成光学系として広く応用できることは言うまで
もない。
メラ等の固体撮像素子を用いて物体像で得るための装置
用の像形成光学系として広く応用できることは言うまで
もない。
上述の如く、本発明による電子内視鏡は、解像力を上げ
ることができ、而も光学系の組立ても容易になるという
実用上重要な利点を有している。
ることができ、而も光学系の組立ても容易になるという
実用上重要な利点を有している。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による電子内視鏡の第一実施例の構成を
示す図、第２図はその動作を説明するタイミングチャー
ト、第３図及び第４図は夫々上記第一実施例の振動プリ
ズム系の断面図及び回転フィルタの正面図、第５図は上
記第一実施例の固体撮像素子の要部拡大図、第６図は第
二実施例の撮像光学系の断面図、第７図は第二実施例の
プリズム系の原理図、第８図（ａ）及び（ｂ）は夫々第
三実施例の撮像光学系の構造を示す断面図及びプリズム
系の原理を示す要部斜視図、第９図は第三実施例のプリ
ズム系の変形例の要部斜視図、第10図は第四実施例の撮
像光学系の断面図である。 １……内視鏡先端部、２……対物レンズ、３……照明レ
ンズ、４……固体撮像素子、５……固体撮像素子駆動回
路、６……プリアンプ、７……ライトガイド、８……回
転フィルタ、９……光源ランプ、10……レンズ、11,15
……回転検出素子、16……モータ駆動回路、17……増幅
器、18……マルチプレクサ部、19……同期信号発生器、
20,21,22……フレームメモリ、23,24,25……デイレイ回
路、26,27,28……混合器、29……カラーTVモニタ、30…
…振動プリズム系、31……液晶シャッタ、32……圧電素
子アクチュエータ駆動回路、33……圧電素子アクチュエ
ータ、34……液晶シャッタ駆動回路、35,36,38……固定
プリズム、37,39……振動プリズム。
示す図、第２図はその動作を説明するタイミングチャー
ト、第３図及び第４図は夫々上記第一実施例の振動プリ
ズム系の断面図及び回転フィルタの正面図、第５図は上
記第一実施例の固体撮像素子の要部拡大図、第６図は第
二実施例の撮像光学系の断面図、第７図は第二実施例の
プリズム系の原理図、第８図（ａ）及び（ｂ）は夫々第
三実施例の撮像光学系の構造を示す断面図及びプリズム
系の原理を示す要部斜視図、第９図は第三実施例のプリ
ズム系の変形例の要部斜視図、第10図は第四実施例の撮
像光学系の断面図である。 １……内視鏡先端部、２……対物レンズ、３……照明レ
ンズ、４……固体撮像素子、５……固体撮像素子駆動回
路、６……プリアンプ、７……ライトガイド、８……回
転フィルタ、９……光源ランプ、10……レンズ、11,15
……回転検出素子、16……モータ駆動回路、17……増幅
器、18……マルチプレクサ部、19……同期信号発生器、
20,21,22……フレームメモリ、23,24,25……デイレイ回
路、26,27,28……混合器、29……カラーTVモニタ、30…
…振動プリズム系、31……液晶シャッタ、32……圧電素
子アクチュエータ駆動回路、33……圧電素子アクチュエ
ータ、34……液晶シャッタ駆動回路、35,36,38……固定
プリズム、37,39……振動プリズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−66526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−46211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168031（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】対物レンズと、固体撮像素子と、前記対物
レンズの前玉又はカバーガラスから前記固体撮像素子と
の間の光路中に配置されたプリズム系とを内視鏡の先端
部に設けた電子内視鏡において、 該プリズム系は光軸に対して傾斜した射出面を有する第
１プリズム及び光軸に対し傾斜した入射面を有する第２
プリズムを順に配置した構成を少なくとも含み、前記第
１プリズム及び第２プリズムのうち少なくとも一個を光
軸に沿って傾くことなく振動させることにより前記固体
撮像素子の受光面上において対象物の像を光軸に垂直な
方向に振動させ、該振動による前記対象物の像の移動経
路中の異なる複数の点において前記固体撮像素子により
撮像を行うようにしたことを特徴とする電子内視鏡。 - 【請求項２】前記固体撮像素子より入射側の光路上にシ
ャッタ手段を備え、該シャッタ手段が前記プリズムの振
動と同期して前記対象物の像の移動経路の両端付近にお
いて開状態，その間では閉状態になるようにすることに
より、前記像の移動経路の異なる位置の像が前記固体撮
像素子上に投影されるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲（１）に記載の電子内視鏡。 - 【請求項３】前記振動するプリズムが光軸に沿って延び
た圧電アクチュエータに取付けられており、前記圧電ア
クチュエータに加える電圧を変化させることにより前記
プリズムを振動させるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲（１）に記載の電子内視鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224537A JPH07119892B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 電子内視鏡 |
| DE19873730012 DE3730012A1 (de) | 1986-09-09 | 1987-09-08 | Bildbildende optische einrichtung |
| US07/094,739 US4824205A (en) | 1986-09-09 | 1987-09-09 | Apparatus for improving image formed by imaging optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224537A JPH07119892B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 電子内視鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6378118A JPS6378118A (ja) | 1988-04-08 |
| JPH07119892B2 true JPH07119892B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=16815354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61224537A Expired - Lifetime JPH07119892B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-22 | 電子内視鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119892B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4270170B2 (ja) | 2004-11-02 | 2009-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4657013B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2011-03-23 | Ｈｏｙａ株式会社 | 内視鏡の先端部 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4378952A (en) * | 1980-08-15 | 1983-04-05 | Warner Lambert Technologies, Inc. | Dynamic image enhancer for fiberscopes |
| JPS58168031A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-04 | Olympus Optical Co Ltd | イメ−ジガイドフアイバ観察装置 |
| JPH0789177B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1995-09-27 | オリンパス光学工業株式会社 | 像形成光学系 |
-
1986
- 1986-09-22 JP JP61224537A patent/JPH07119892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6378118A (ja) | 1988-04-08 |
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