JP2011082886A - Narrow band image system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength variable type narrow band image system where light utilization efficiency is high. <P>SOLUTION: A narrow band image system has: an objective optical system; a solid-state imaging element having a light receiving plane to form an image by the objective optical system thereon for outputting an image signal of the image formed on the light receiving plane; a wavelength variable type band pass filter disposed between the objective optical system and the solid-state imaging element for transmitting both normal light and abnormal light therethrough to change a peak wavelength of the abnormality light transmitted in accordance with a voltage applied to a liquid crystal layer; and a signal processing means for storing the image signal in a memory. The voltage applied to the liquid crystal layer is set to 0V, and normal light image data of an image generated by the normal light are stored in the image memory. The voltage applied to the liquid crystal layer is set to any other level except 0V and synthetic image data obtained by synthesizing images generated by the normal light and the abnormal light are stored in the image memory. The normal light image data are subtracted from the synthetic image data, thereby creating abnormal light image data of the image generated by the abnormal light. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、所望の狭帯域に分光された狭帯域画像の画像データを得るための狭帯域画像システムに関する。   The present invention relates to a narrow-band image system for obtaining image data of a narrow-band image dispersed in a desired narrow band.

患者の体腔内を診断するためのシステムとして、先端部に撮像素子を備えた電子内視鏡と、撮像素子により生成された画像信号を処理してモニタに出力するビデオプロセッサを備えた電子内視鏡システムが広く知られており、実用に供されている。この種の電子内視鏡システムには、特定の対象部位（病変部等）からの戻り光に対応する特徴的な波長帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタを通して観察対象を撮像し、それによって得られた画像信号を処理して得られる狭帯域画像をモニタ上で強調表示させるものがある。   As a system for diagnosing the inside of a body cavity of a patient, an electronic endoscope provided with an electronic endoscope provided with an image sensor at the distal end portion and a video processor that processes an image signal generated by the image sensor and outputs it to a monitor Mirror systems are widely known and are in practical use. In this type of electronic endoscope system, an observation target is imaged through a band-pass filter that transmits only light in a characteristic wavelength band corresponding to the return light from a specific target site (lesioned part, etc.), thereby Some narrow-band images obtained by processing the obtained image signals are highlighted on a monitor.

このような電子内視鏡システムは、従来、対象部位毎に対応するバンドパスフィルタを交換する必要があり、その交換機構および付随作業は技術的負担であった。しかし、近年、透過スペクトルをコントロールできる波長可変型のバンドパスフィルタを搭載した電子内視鏡システムが実用化され、機構および付随作業の省略が可能となっている。電子内視鏡システムに適する波長可変型のバンドパスフィルタとしては、例えば特許文献１に開示される光変調素子が挙げられる。   In such an electronic endoscope system, conventionally, it is necessary to replace the band-pass filter corresponding to each target region, and the replacement mechanism and accompanying work have been a technical burden. However, in recent years, an electronic endoscope system equipped with a wavelength tunable bandpass filter capable of controlling the transmission spectrum has been put into practical use, and the mechanism and accompanying work can be omitted. As a wavelength tunable band-pass filter suitable for an electronic endoscope system, for example, an optical modulation element disclosed in Patent Document 1 can be cited.

特許文献１の光変調素子は、２枚の偏光板を光路上に配置し、偏光板の間にスタックされた複数枚の液晶パネルを配置することにより構成されている。そして、液晶パネルに封入された複屈折性と色分散を有する液晶分子の配向を制御することによって液晶パネルを透過する光の偏光状態をコントロールし、特定の偏光成分の波長帯域の光のみを後段の偏光板から射出させるように構成されている。当該光変調素子の透過スペクトルのピークは、高い電圧が液晶パネルに印加されるほど短波長側にシフトする（特許文献１の図８参照）。   The light modulation element of Patent Document 1 is configured by arranging two polarizing plates on the optical path and arranging a plurality of liquid crystal panels stacked between the polarizing plates. Then, the polarization state of the light transmitted through the liquid crystal panel is controlled by controlling the orientation of the liquid crystal molecules having birefringence and chromatic dispersion enclosed in the liquid crystal panel, and only the light in the wavelength band of the specific polarization component is downstream. It is comprised so that it may inject | emitted from a polarizing plate. The peak of the transmission spectrum of the light modulation element shifts to the short wavelength side as a higher voltage is applied to the liquid crystal panel (see FIG. 8 of Patent Document 1).

特開平５−２７２５４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-27254

しかし、特許文献１によれば、特定の偏光成分を含まない光は全て、偏光板によってカットされてしまう。また、後段の偏光板を透過する偏光成分の光も偏光板によって一定の吸収を受ける。このため、光の利用効率が低く、撮像素子に到達する光量が少ないという不利な点がある。このような不利な点を解消するため、例えば撮像素子の感度を増加させることが考えられるが、これはＳＮ比の低下や検出時間の増大などの好ましくない効果を同時にもたらす。そのため、光の利用効率が高い波長可変型のバンドパスフィルタが望まれている。   However, according to Patent Document 1, all light that does not contain a specific polarization component is cut by the polarizing plate. Further, the light of the polarization component transmitted through the subsequent polarizing plate also receives a certain amount of absorption by the polarizing plate. For this reason, there are disadvantages in that the light use efficiency is low and the amount of light reaching the image sensor is small. In order to eliminate such disadvantages, for example, it is conceivable to increase the sensitivity of the image pickup device, but this brings about undesirable effects such as a decrease in the SN ratio and an increase in the detection time at the same time. Therefore, a wavelength tunable bandpass filter with high light utilization efficiency is desired.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光の利用効率が高い波長可変型の狭帯域画像システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wavelength-variable narrow-band image system with high light utilization efficiency.

上記の目的を達成するため、本発明の狭帯域画像システムは、対物光学系と、対物光学系による像が結像される受光面を有し、受光面に結像した像に相当する画像信号を出力する固体撮像素子と、対物光学系と固体撮像素子の間に配置され常光と異常光の双方を透過し、表面に電極膜と反射膜が積層形成された一対の基板間に配置された液晶層に印加する電圧に応じて透過する異常光のピーク波長が変化する波長可変型バンドパスフィルタと、固体撮像素子からの画像信号を画像データに変換して画像メモリに保存する第１の信号処理手段と、画像メモリに保存された画像データ間で画像演算を行って演算後画像データを得る画像処理手段と、画像処理手段によって得られた演算後画像データをモニタに表示させるためのビデオ信号を生成する第２の信号処理手段と、波長可変型バンドパスフィルタ及び画像処理手段を制御する制御手段とを有し、制御手段は、液晶層に印加する電圧を０Ｖに設定して画像メモリに前記常光による画像の常光画像データを保存させ、液晶層に印加する電圧を０Ｖ以外の大きさに設定して画像メモリに常光と異常光による画像が合成された合成画像データを保存させ、画像処理手段を制御して、合成画像データから常光画像データを減算することによって異常光による画像の異常光画像データを作成する。   In order to achieve the above object, the narrow-band image system of the present invention has an objective optical system and a light receiving surface on which an image formed by the objective optical system is formed, and an image signal corresponding to the image formed on the light receiving surface. Is disposed between a pair of substrates that are arranged between the objective optical system and the solid-state image sensor, transmit both ordinary light and abnormal light, and have an electrode film and a reflective film laminated on the surface. A wavelength-variable bandpass filter that changes the peak wavelength of the extraordinary light that is transmitted according to the voltage applied to the liquid crystal layer, and a first signal that converts an image signal from the solid-state image sensor into image data and stores it in the image memory A processing means; an image processing means for obtaining post-computation image data by performing image computation between the image data stored in the image memory; and a video signal for causing the monitor to display the post-computation image data obtained by the image processing means Generate A second signal processing unit; and a control unit that controls the wavelength tunable bandpass filter and the image processing unit. The control unit sets a voltage to be applied to the liquid crystal layer to 0 V, and the image memory uses the normal light. Saves the normal light image data of the image, sets the voltage applied to the liquid crystal layer to a magnitude other than 0V, stores the composite image data in which the images of the normal light and the abnormal light are combined in the image memory, and controls the image processing means Then, the abnormal light image data of the image by the abnormal light is created by subtracting the normal light image data from the composite image data.

偏向板を併用しない波長可変型バンドパスフィルタは、液晶層に電圧を印加したときに常光と異常光の双方が、それぞれ異なる透過波長帯を形成する。このため、固体撮像素子の受光面には、常光による常光画像と異常光による異常光画像が合成された合成画像が結像する。本発明の上記構成は、合成画像データから常光画像データを減算することにより、異常光画像データを作成する。異常光画像データは、液晶層に印可される電圧の大きさによって決まる波長を中心波長とする狭帯域の画像データとなる。   In a wavelength tunable bandpass filter that does not use a deflection plate, both ordinary light and extraordinary light form different transmission wavelength bands when a voltage is applied to the liquid crystal layer. For this reason, a composite image obtained by combining an ordinary light image using ordinary light and an abnormal light image using abnormal light is formed on the light receiving surface of the solid-state imaging device. The above configuration of the present invention creates abnormal light image data by subtracting the ordinary light image data from the composite image data. The extraordinary light image data is narrow-band image data having a wavelength determined by the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer as a central wavelength.

このように、本発明によれば、偏向板を用いない簡略な構造のシステムでありながら、狭帯域の画像データを得ることができる。また、偏向板を使用しないため、固体撮像素子に十分な光量の光を到達させることができる（すなわち、照明光の光量が少ない場合であっても、明るく、かつコントラストに優れた狭帯域画像データが得られる）。また、偏向板は一般に青色などの短波長の光の透過率が低く、従来のシステムでは短波長域での狭帯域画像データを得ることができなかったが、本発明の狭帯域画像システムは、偏向板を使用しないため、短波長域での狭帯域画像データを得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain narrow-band image data even though the system has a simple structure that does not use a deflection plate. In addition, since a deflecting plate is not used, a sufficient amount of light can reach the solid-state imaging device (that is, even if the amount of illumination light is small, the image data is bright and has excellent contrast. Is obtained). Further, the deflection plate generally has a low transmittance of light of short wavelengths such as blue, and conventional systems could not obtain narrowband image data in the short wavelength region, but the narrowband image system of the present invention is Since no deflection plate is used, narrow band image data in a short wavelength region can be obtained.

また、対物光学系、固体撮像素子及び波長可変型バンドパスフィルタが電子内視鏡の挿入管先端部に内蔵されており、狭帯域画像システムは、内視鏡の挿入管先端部周囲の狭帯域画像の画像データを取得する構成としてもよい。   An objective optical system, a solid-state imaging device, and a wavelength tunable bandpass filter are built in the distal end portion of the insertion tube of the electronic endoscope, and the narrowband imaging system has a narrow bandwidth around the distal end portion of the insertion tube of the endoscope. It is good also as a structure which acquires the image data of an image.

また、狭帯域画像システムが、電子内視鏡のライトガイドに照明光を供給するための光源装置を更に有する構成としてもよい。   The narrowband image system may further include a light source device for supplying illumination light to the light guide of the electronic endoscope.

好ましくは、光源装置が、白色光源とライトガイドとの間に配置される回転式の波長固定フィルタを有し、第１の信号処理手段は、波長固定フィルタの種類ごとに異なる画像データを生成して画像メモリに保存可能である。或いは、固体撮像素子の受光面には透過スペクトルが互いに異なる複数種類の波長固定フィルタが設けられており、第１の信号処理手段は、波長固定フィルタの種類ごとに異なる画像データを生成して画像メモリに保存可能である。   Preferably, the light source device includes a rotary wavelength fixing filter disposed between the white light source and the light guide, and the first signal processing unit generates different image data for each type of wavelength fixing filter. Can be stored in the image memory. Alternatively, a plurality of types of wavelength fixed filters having different transmission spectra are provided on the light receiving surface of the solid-state imaging device, and the first signal processing unit generates different image data for each type of wavelength fixed filter and generates an image. Can be stored in memory.

このような構成とすると、異常光に異なる中心波長を有する複数の狭帯域が形成される場合であっても、波長固定フィルタにより単一の狭帯域の光のみによる狭帯域画像を得ることができる。   With such a configuration, even when a plurality of narrow bands having different center wavelengths are formed in the extraordinary light, a narrow band image using only a single narrow band light can be obtained by the wavelength fixed filter. .

さらに好ましくは、狭帯域画像システムが、所望の狭帯域画像を得る際にどのような大きさの電圧を前記液晶層に加えかつどの波長固定フィルタを介した画像データを使用するかを制御手段が判断するためのルックアップテーブルを更に有する。   More preferably, when the narrowband image system obtains a desired narrowband image, the control means determines which voltage is applied to the liquid crystal layer and which image data through which wavelength fixed filter is used. A lookup table for determining is further included.

また、複数種類の波長固定フィルタは、例えばＲ、Ｇ、Ｂの３原色の波長固定フィルタを含む。   The plurality of types of wavelength fixed filters include, for example, wavelength fixed filters of the three primary colors R, G, and B.

この場合、光源装置は白色光源及び白色光源とライトガイドとの間に配置される赤外光カットフィルタを有する構成とすることがより好ましい。   In this case, the light source device is more preferably configured to include a white light source and an infrared light cut filter disposed between the white light source and the light guide.

一般にＲやＧのカラーフィルタは、赤外光の透過率が高くなっており、赤外線カットフィルタを併用しない場合は、所望の狭帯域のみならず、赤外光成分を含む画像が得られる。本構成は、赤外光カットフィルタを用いることにより、ＲやＧのカラーフィルタによって赤外光成分を含まない高品位の狭帯域画像が得られる。   In general, the R and G color filters have high infrared light transmittance, and when an infrared cut filter is not used together, an image including not only a desired narrow band but also an infrared light component can be obtained. In this configuration, by using an infrared light cut filter, a high-quality narrow-band image that does not contain an infrared light component can be obtained by the R and G color filters.

以上のように、本発明によれば、光の利用効率が高い波長可変型の狭帯域画像システムが実現される。   As described above, according to the present invention, a wavelength-tunable narrowband image system with high light utilization efficiency is realized.

図１は、本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡システムの概略外観図である。FIG. 1 is a schematic external view of an electronic endoscope system according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the electronic endoscope system according to the first embodiment of the present invention. 図３は、ベイヤ配列されたオンチップカラーフィルタを構成する各マイクロフィルタと、撮像素子の受光面上の各画素との対応関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a correspondence relationship between each microfilter constituting the Bayer-arrayed on-chip color filter and each pixel on the light receiving surface of the image sensor. 図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの構造を概略的に示す図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing the structure of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの常光の波長−透過率線図である。FIG. 5 is a wavelength-transmittance diagram of ordinary light of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of this invention. 図６は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの液晶層に０．５Ｖの電圧を印加した時の異常光の波長−透過率線図である。FIG. 6 is a wavelength-transmittance diagram of extraordinary light when a voltage of 0.5 V is applied to the liquid crystal layer of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの液晶層に１．０Ｖの電圧を印加した時の異常光の波長−透過率線図である。FIG. 7 is a wavelength-transmittance diagram of extraordinary light when a voltage of 1.0 V is applied to the liquid crystal layer of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図８は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの液晶層に４．０Ｖの電圧を印加した時の異常光の波長−透過率線図である。FIG. 8 is a wavelength-transmittance diagram of extraordinary light when a voltage of 4.0 V is applied to the liquid crystal layer of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの液晶層に６．０Ｖの電圧を印加した時の異常光の波長−透過率線図である。FIG. 9 is a wavelength-transmittance diagram of extraordinary light when a voltage of 6.0 V is applied to the liquid crystal layer of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第１の実施の形態の波長可変型バンドパスフィルタの液晶層に７．０Ｖの電圧を印加した時の異常光の波長−透過率線図である。FIG. 10 is a wavelength-transmittance diagram of extraordinary light when a voltage of 7.0 V is applied to the liquid crystal layer of the wavelength tunable bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第１の実施の形態のオンチップカラーフィルタのＲＧＢ各色のカラーフィルタの波長−透過率線図である。FIG. 11 is a wavelength-transmittance diagram of the RGB color filters of the on-chip color filter according to the first embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の第１の実施の形態のシステムコントロールユニットによって実行される、所望の中心波長の狭帯域画像データを生成するための処理のフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of processing for generating narrowband image data having a desired center wavelength, which is executed by the system control unit according to the first embodiment of this invention. 図１３は、本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an electronic endoscope system according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の電子内視鏡システム１の概略外観図である。また、図２は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。これらの図に示されるように、電子内視鏡システム１は、光源装置１００、電子内視鏡２００、ビデオプロセッサ３００、およびモニタ４００から構成される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic external view of an electronic endoscope system 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the electronic endoscope system 1 of the present embodiment. As shown in these drawings, the electronic endoscope system 1 includes a light source device 100, an electronic endoscope 200, a video processor 300, and a monitor 400.

図２に示されるように、電子内視鏡２００の基端部には、撮像素子用ドライバ２１６、液晶用ドライバ２１８等の回路基板を収容するコネクタユニット２１０が備えられている。図１に示されるように、コネクタユニット２１０からは二本のケーブルが延び、それぞれの先端部にはピンプラグ２１２、２１４が設けられている。ピンプラグ２１２が光源装置１００のジャック１１０に差し込まれることにより、光源装置１００と電子内視鏡２００が光学的に接続される。また、ピンプラグ２１４がビデオプロセッサ３００のジャック３１０に差し込まれることにより、ビデオプロセッサ３００と電子内視鏡２００が電気的に接続される。ビデオプロセッサ３００とモニタ４００は所定のケーブルを介して電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, a connector unit 210 that accommodates circuit boards such as an image sensor driver 216 and a liquid crystal driver 218 is provided at the proximal end portion of the electronic endoscope 200. As shown in FIG. 1, two cables extend from the connector unit 210, and pin plugs 212 and 214 are provided at the respective distal ends. When the pin plug 212 is inserted into the jack 110 of the light source device 100, the light source device 100 and the electronic endoscope 200 are optically connected. In addition, the pin plug 214 is inserted into the jack 310 of the video processor 300, whereby the video processor 300 and the electronic endoscope 200 are electrically connected. The video processor 300 and the monitor 400 are electrically connected via a predetermined cable.

上述のように電子内視鏡システム１の各要素が接続され、それぞれの電源が投入されると、術者は、電子内視鏡システム１を使用して患者を観察・診断できるようになる。具体的には、術者は、電子内視鏡２００の可撓性を有する挿入部２３０を患者の体腔内に挿入して操作部２２０を操作し、挿入部２３０の先端部２４０を観察対象近傍に導く。そして、操作部２２０を操作するとともに、ビデオプロセッサ３００の操作部３２０も操作して、その結果得られる画像をモニタ４００で確認する。術者は、モニタ４００を通じて患者の体腔内を観察し、患者の健康状態を検査する。   As described above, when the respective elements of the electronic endoscope system 1 are connected and the respective power supplies are turned on, the operator can observe and diagnose the patient using the electronic endoscope system 1. Specifically, the operator inserts the flexible insertion portion 230 of the electronic endoscope 200 into the body cavity of the patient, operates the operation portion 220, and moves the distal end portion 240 of the insertion portion 230 in the vicinity of the observation target. Lead to. Then, the operation unit 220 is operated and the operation unit 320 of the video processor 300 is also operated, and an image obtained as a result is confirmed on the monitor 400. The surgeon observes the body cavity of the patient through the monitor 400 and examines the patient's health condition.

図２に示されるように、光源装置１００はランプ１２０と集光レンズ１３０を備えている。当該ランプ１２０には、広帯域の波長成分を含むメタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が適している。ランプ１２０が照射した白色光は、７００ｎｍ以上の波長の光をカットする赤外線カットフィルタ１２１を通過した後、集光レンズ１３０により集光される。ここで、上述したようにジャック１１０とピンプラグ２１２とが接続されるようになっており、両者が接続されたときには電子内視鏡２００のライトガイド２５０の入射端２５０ａが集光レンズ１３０の焦点近傍の位置に固定される。集光レンズ１３０で集光された光束は、光ファイバ束であるライトガイド２５０の入射端２５０ａから当該ライトガイド２５０内に入射する。   As shown in FIG. 2, the light source device 100 includes a lamp 120 and a condenser lens 130. As the lamp 120, a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or the like containing a broadband wavelength component is suitable. The white light irradiated by the lamp 120 passes through an infrared cut filter 121 that cuts light having a wavelength of 700 nm or more, and then is collected by a condenser lens 130. Here, as described above, the jack 110 and the pin plug 212 are connected, and when both are connected, the incident end 250a of the light guide 250 of the electronic endoscope 200 is in the vicinity of the focal point of the condenser lens 130. The position is fixed. The light beam collected by the condenser lens 130 enters the light guide 250 from the incident end 250a of the light guide 250 that is an optical fiber bundle.

なお、図２においては図面の簡略化のため、電子内視鏡２００と光源装置１００およびビデオプロセッサ３００との接続部分の図示を省略している。また、操作部２２０の図示も省略している。   In FIG. 2, for the sake of simplification of the drawing, illustration of a connection portion between the electronic endoscope 200, the light source device 100, and the video processor 300 is omitted. The illustration of the operation unit 220 is also omitted.

ライトガイド２５０は、電子内視鏡２００内部を電子内視鏡２００の長手方向に沿って配線され、他端（射出端２５０ｂ）が先端部２４０の内部に配置されている。そして、射出端２５０ｂの前方に位置する先端部２４０の前面には、配光レンズ２６０が設けられている。よって、入射端２５０ａからライトガイド２５０に入射された入射光は、ライトガイド２５０内を伝播して射出端２５０ｂから射出され、配光レンズ２６０を介して先端部２４０から外部に照射されて観察対象部位を照明する。   The light guide 250 is wired inside the electronic endoscope 200 along the longitudinal direction of the electronic endoscope 200, and the other end (exit end 250 b) is disposed inside the distal end portion 240. And the light distribution lens 260 is provided in the front surface of the front-end | tip part 240 located ahead of the injection | emission end 250b. Therefore, the incident light that has entered the light guide 250 from the incident end 250a propagates through the light guide 250, is emitted from the emission end 250b, and is irradiated to the outside from the distal end portion 240 via the light distribution lens 260. Illuminate the site.

先端部２４０内部には、光軸ＡＸ上に先端から順に、カバーレンズ、アパーチャ、対物レンズ等で構成される対物光学系２７０、波長可変型バンドパスフィルタ２８０、および撮像素子２９０が配置されている。そして、照明された観察対象部位からの反射光は、対物光学系２７０を構成する各光学素子、波長可変型バンドパスフィルタ２８０を介して撮像素子２９０の受光面２９０ｓで光学像を結ぶ。波長可変型バンドパスフィルタ２８０は、光軸ＡＸ上にスタックされ、或いは僅かに離隔して配置されている。これらの波長可変型バンドパスフィルタの構成および作用については後に詳説する。なお、先端部２４０の内径は約φ３〜１５ｍｍであり、波長可変型バンドパスフィルタ２８０は約１〜１０ｍｍ角の板状素子である。   An objective optical system 270 including a cover lens, an aperture, an objective lens, and the like, a variable wavelength band-pass filter 280, and an image sensor 290 are arranged on the optical axis AX in this order from the distal end. . The reflected light from the illuminated observation target part forms an optical image on the light receiving surface 290 s of the image sensor 290 via each optical element constituting the objective optical system 270 and the wavelength variable bandpass filter 280. The wavelength tunable bandpass filter 280 is stacked on the optical axis AX or arranged slightly apart. The configuration and operation of these wavelength tunable bandpass filters will be described in detail later. The tip portion 240 has an inner diameter of about 3 mm to 15 mm, and the variable wavelength band-pass filter 280 is a plate-shaped element having a size of about 1 to 10 mm square.

撮像素子２９０は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤであり、図２に示されるように、受光面２９０ｓが波長可変型バンドパスフィルタ２８０のフィルタ面と平行になるように配置されている。そして、撮像素子２９０の受光面２９０ｓ前面には、画素に対応したＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の３原色マイクロフィルタがベイヤ配列されたオンチップカラーフィルタ２９２が搭載されている。   The image sensor 290 is a single-plate color CCD having a Bayer type pixel arrangement, and is arranged so that the light receiving surface 290 s is parallel to the filter surface of the wavelength tunable bandpass filter 280 as shown in FIG. 2. . An on-chip color filter 292 in which three primary color microfilters corresponding to pixels, R (Red), G (Green), and B (Blue), are arranged in a Bayer pattern is mounted on the front surface of the light receiving surface 290s of the image sensor 290. Yes.

ここで、図３に、ベイヤ配列されたオンチップカラーフィルタ２９２を構成する各マイクロフィルタと、撮像素子２９０の受光面２９０ｓ上の各画素との対応関係を説明する図を示す。図１０において「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」が記されたマイクロフィルタはそれぞれ、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色に対応するマイクロフィルタを意味する。図３では便宜上、受光面２９０ｓ上の一部の画素、およびオンチップカラーフィルタ２９２を構成する一部のマイクロフィルタのみを示す。   Here, FIG. 3 shows a diagram for explaining the correspondence between each microfilter constituting the Bayer-arranged on-chip color filter 292 and each pixel on the light receiving surface 290 s of the image sensor 290. In FIG. 10, the microfilters marked with “R”, “G”, and “B” mean microfilters corresponding to R color, G color, and B color, respectively. In FIG. 3, for convenience, only some pixels on the light receiving surface 290 s and some microfilters constituting the on-chip color filter 292 are shown.

オンチップカラーフィルタ２９２は、フィルタ面が撮像素子２９０の受光面２９０ｓと平行になるように配置されている。附言するに、オンチップカラーフィルタ２９２を構成する各マイクロフィルタは、受光面２９０ｓに並列に配置されており、受光面２９０ｓ上の一の画素に対応して並んでいる。つまり、オンチップカラーフィルタ２９２を構成するマイクロフィルタは、受光面２９０ｓ上の画素に１：１で対応するように並べられている。このため、図３のマイクロフィルタ２９２０Ｇを透過した光は、対応する画素、ここでは受光面２９０ｓ上の画素２９０１で光学像を結ぶこととなる。また、他のマイクロフィルタ２９２０Ｂ、２９２０Ｒ、２９２１Ｇを透過した光もそれぞれ同様に、対応する画素、すなわち画素２９０２、２９０３、２９０４で光学像を結ぶこととなる。   The on-chip color filter 292 is disposed so that the filter surface is parallel to the light receiving surface 290 s of the image sensor 290. In addition, each microfilter constituting the on-chip color filter 292 is arranged in parallel to the light receiving surface 290s, and is arranged corresponding to one pixel on the light receiving surface 290s. That is, the microfilters constituting the on-chip color filter 292 are arranged so as to correspond to the pixels on the light receiving surface 290s in a 1: 1 ratio. Therefore, the light transmitted through the microfilter 2920G in FIG. 3 forms an optical image at the corresponding pixel, here the pixel 2901 on the light receiving surface 290s. Similarly, the light transmitted through the other microfilters 2920B, 2920R, and 2921G forms an optical image at the corresponding pixels, that is, the pixels 2902, 2903, and 2904, respectively.

撮像素子２９０は、撮像素子用ドライバ２１６から信号ケーブル２９８を介して送られる駆動信号に従って駆動され、受光面２９０ｓ上で結像した光学像を撮像素子２９０の各画素上でその光量に応じた電荷として蓄積して、画像信号に変換する。変換された画像信号は、信号ケーブル２９８を伝送してビデオプロセッサ３００の絶縁回路３３０に入力され、次いで、絶縁回路３３０を介して前段処理回路３５０に入力される。なお、絶縁回路３３０は、電子内視鏡２００とビデオプロセッサ３００との間を伝送する信号を、例えばフォトカプラやトランス等を使用して、電気絶縁性の媒体を伝播する信号（光又は磁界）として伝送する区間を設けることにより、電子内視鏡２００とビデオプロセッサ３００とを電気的に絶縁させるものである。   The image pickup device 290 is driven according to a drive signal sent from the image pickup device driver 216 via the signal cable 298, and an optical image formed on the light receiving surface 290s is charged on each pixel of the image pickup device 290 according to the amount of light. As an image signal and converted into an image signal. The converted image signal is transmitted to the isolation circuit 330 of the video processor 300 through the signal cable 298 and then input to the pre-processing circuit 350 via the isolation circuit 330. The insulating circuit 330 transmits a signal transmitted between the electronic endoscope 200 and the video processor 300, for example, a signal (light or magnetic field) that propagates through an electrically insulating medium using a photocoupler, a transformer, or the like. As a result, the electronic endoscope 200 and the video processor 300 are electrically insulated from each other.

ビデオプロセッサ３００は、ビデオプロセッサ３００全体を統括的に制御するシステムコントロールユニット３４０を備えている。前段処理回路３５０は、システムコントロールユニット３４０の制御下で動作し、電子内視鏡２００から入力される画像信号に対して増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理を施して画像データを生成し、これを画像メモリ３６１に出力する。なお、システムコントロールユニット３４０は、撮像素子用ドライバ２１６を介して撮像素子２９０の駆動タイミングも制御している（図面の簡略化のため、電子内視鏡２００側の各要素とシステムコントロールユニット３４０との結線は省略する）。   The video processor 300 includes a system control unit 340 that controls the entire video processor 300 in an integrated manner. The pre-processing circuit 350 operates under the control of the system control unit 340, and performs processing such as amplification and A / D conversion on the image signal input from the electronic endoscope 200 to generate image data. Is output to the image memory 361. The system control unit 340 also controls the drive timing of the image sensor 290 via the image sensor driver 216 (for simplification of the drawing, each element on the electronic endoscope 200 side, the system control unit 340, and the like). Connection is omitted).

画像メモリ３６１は画像データをフレーム単位で格納する。そして、画像メモリ３６１に格納されたフレーム単位の画像データは、システムコントロールユニット３４０によって読み出され、所定の画像処理が施された後、ビデオメモリ３６２に送信される。ビデオメモリ３６２に保存された画像データは、所定のタイミング毎にビデオ信号処理回路３７０に出力される。この出力タイミングは、システムコントロールユニット３４０からの同期パルスに従って決定される。この同期パルスは、ビデオメモリ３６２と撮像素子用ドライバ２１６の双方に同一タイミングで出力される。すなわち同期パルスにより、ビデオプロセッサ３００側での信号処理のタイミングと撮像素子２９０の駆動タイミングとが同期する。   The image memory 361 stores image data in units of frames. The frame-unit image data stored in the image memory 361 is read by the system control unit 340, subjected to predetermined image processing, and then transmitted to the video memory 362. The image data stored in the video memory 362 is output to the video signal processing circuit 370 at every predetermined timing. This output timing is determined according to the synchronization pulse from the system control unit 340. This synchronization pulse is output to both the video memory 362 and the image sensor driver 216 at the same timing. That is, the signal processing timing on the video processor 300 side and the drive timing of the image sensor 290 are synchronized by the synchronization pulse.

ビデオ信号処理回路３７０は、ビデオメモリ３６２に格納されている画像データに周知の画素補間処理を施すとともに、画素補間処理した画像データをモニタ４００で表示可能な映像信号に変換する。そして、変換して得られた映像信号を出力回路３８０に出力する。   The video signal processing circuit 370 performs a known pixel interpolation process on the image data stored in the video memory 362 and converts the image data subjected to the pixel interpolation process into a video signal that can be displayed on the monitor 400. Then, the video signal obtained by the conversion is output to the output circuit 380.

出力回路３８０は、ビデオ信号処理回路３７０によって生成されたカラー信号および輝度信号を各形式のビデオ信号（例えばコンポジットビデオ信号やＳビデオ信号或いはＲＧＢビデオ信号等）に変換してモニタ４００に出力する。これにより、患者の体腔内の映像がモニタ４００に表示され、術者は患者の体腔内を観察できるようになる。   The output circuit 380 converts the color signal and luminance signal generated by the video signal processing circuit 370 into video signals of various formats (for example, a composite video signal, an S video signal, or an RGB video signal) and outputs the video signal to the monitor 400. As a result, an image in the patient's body cavity is displayed on the monitor 400, and the operator can observe the patient's body cavity.

次に、波長可変型バンドパスフィルタ２８０について詳説する。波長可変型バンドパスフィルタ２８０は、波長可変型の狭帯域フィルタであり、液晶用ドライバ２１８を介したシステムコントロールユニット３４０の制御下で透過スペクトルがコントロールされる。システムコントロールユニット３４０は、術者による操作部３２０の操作に従って液晶用ドライバ２１８を制御する。   Next, the wavelength tunable bandpass filter 280 will be described in detail. The wavelength tunable bandpass filter 280 is a wavelength tunable narrowband filter, and the transmission spectrum is controlled under the control of the system control unit 340 via the liquid crystal driver 218. The system control unit 340 controls the liquid crystal driver 218 according to the operation of the operation unit 320 by the operator.

図４（ａ）および（ｂ）は、波長可変型バンドパスフィルタ２８０の構造を概略的に示す図である。図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、波長可変型バンドパスフィルタ２８０は、液晶層２８１を、２枚のガラス基板２８２から構成されるファブリペロー型干渉フィルタ内に封入して構成されている。ガラス基板２８２は、例えばＮＡ３５等の無アルカリガラスやＢＫ７で構成される。各ガラス基板２８２には、ガラス基板２８２側から液晶層２８１側に向かって反射膜２８３、導電膜２８４、液晶配向膜２８５が順に堆積されている。すなわち液晶層２８１は、一対の液晶配向膜２８５に挟まれて構成されており、その層厚ｄはスペーサ２８６により規定されている。   FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing the structure of the wavelength tunable bandpass filter 280. FIG. As shown in FIGS. 4A and 4B, the wavelength tunable bandpass filter 280 is configured by enclosing a liquid crystal layer 281 in a Fabry-Perot interference filter composed of two glass substrates 282. Has been. The glass substrate 282 is made of non-alkali glass such as NA35 or BK7, for example. On each glass substrate 282, a reflective film 283, a conductive film 284, and a liquid crystal alignment film 285 are sequentially deposited from the glass substrate 282 side toward the liquid crystal layer 281 side. That is, the liquid crystal layer 281 is configured to be sandwiched between a pair of liquid crystal alignment films 285, and the layer thickness d is defined by the spacer 286.

導電膜２８４は透光性を有する電極膜であり、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）で構成されている。反射膜２８３は半透過性の反射膜であり、金属反射膜や好ましくはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）の構成を用いることが可能である。本発明の構成例ではＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを交互に堆積して構成されている。詳しくは、前段の反射膜２８３は、ガラス基板２８２側から導電膜２８４側に向かってＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜が順に堆積される。後段の反射膜２８３も同様に、ガラス基板２８２側から導電膜２８４側に向かってＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、ＳｉＯ２膜が順に堆積さる。 The conductive film 284 is a light-transmitting electrode film and is made of ITO (indium-tin oxide). The reflective film 283 is a semi-transmissive reflective film, and a metal reflective film or preferably a DBR (Distributed Bragg Reflector) configuration can be used. In the configuration example of the present invention, the SiO 2 film and the TiO 2 film are alternately deposited. Specifically, in the reflective film 283 in the previous stage, a TiO 2 film, a SiO 2 film, a TiO 2 film, and a SiO 2 film are sequentially deposited from the glass substrate 282 side toward the conductive film 284 side. Similarly, the TiO 2 film, the SiO 2 film, the TiO 2 film, and the SiO 2 film are sequentially deposited from the glass substrate 282 side to the conductive film 284 side in the subsequent reflective film 283.

一対の反射膜２８３は、液晶層２８１を挟んでおよそ距離ｄだけ離間し、互いに平行に配置されている。従って、液晶層２８１の屈折率を「ｎ」とした場合、反射膜２８３間の光学的距離は「ｎｄ」となる（説明の便宜上、導電膜２８４、液晶配向膜２８５の厚みは無視する）。   The pair of reflective films 283 are spaced apart from each other by a distance d with the liquid crystal layer 281 interposed therebetween, and are arranged in parallel to each other. Therefore, when the refractive index of the liquid crystal layer 281 is “n”, the optical distance between the reflective films 283 is “nd” (for convenience of explanation, the thickness of the conductive film 284 and the liquid crystal alignment film 285 is ignored).

波長可変型バンドパスフィルタ２８０に入射された入射光は、一対の反射膜２８３の間（すなわち液晶層２８１内）で多重反射する。そして、反射光間の干渉により、光学的距離ｎｄによって決まる所定の波長帯域の光のみが波長可変型バンドパスフィルタ２８０を透過する。   Incident light incident on the wavelength tunable bandpass filter 280 is multiple-reflected between the pair of reflective films 283 (that is, in the liquid crystal layer 281). Only light in a predetermined wavelength band determined by the optical distance nd passes through the wavelength tunable bandpass filter 280 due to interference between reflected lights.

液晶層２８１には、ホモジニアス配向させたｐ型液晶が封入されている。すなわち、液晶層２８１の液晶分子は、電場がかけられていないときには図３（ａ）に示されるように、一様にガラス基板２８２の面（光軸ＡＸと直交する面）に平行に配向している。また、液晶用ドライバ２１８により導電膜２８４に電圧を印加して液晶層２８１内に電場を発生させた場合、各液晶分子は、発生した電場（あるいは印加電圧）に応じた角度だけガラス基板２８２の上記面に対し傾斜する。各液晶分子は、最大で、図３（ｂ）に示されるように、長軸がガラス基板２８２の面と略垂直な方向を向くまで傾斜する。   The liquid crystal layer 281 encloses homogeneously aligned p-type liquid crystal. That is, when no electric field is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 281 are uniformly aligned parallel to the surface of the glass substrate 282 (a surface orthogonal to the optical axis AX), as shown in FIG. ing. In addition, when a voltage is applied to the conductive film 284 by the liquid crystal driver 218 to generate an electric field in the liquid crystal layer 281, each liquid crystal molecule has an angle corresponding to the generated electric field (or applied voltage) on the glass substrate 282. Inclined with respect to the surface. As shown in FIG. 3B, each liquid crystal molecule is inclined until the major axis is in a direction substantially perpendicular to the surface of the glass substrate 282, as shown in FIG.

液晶層２８１に封入された液晶分子は、一軸性結晶と同様の光学的性質を有し、屈折率異方性、すなわち複屈折性を有する。詳細には、本実施形態で使用される液晶は、配向方向（液晶分子の長軸方向）と平行な振動電場をもつ光（異常光）に対しては屈折率ｎｅを有し、当該配向方向と垂直な振動電場をもつ光（常光）に対しては屈折率ｎｏを有する。このため、液晶用ドライバ２１８による印加電圧により液晶分子の長軸方向を入射光の振動面内で変えることにより、異常光に対する液晶層２８１の実効的な屈折率が、常光に対する値（屈折率ｎｏ）から屈折率ｎｅmaxまでの範囲で変化する。一方、常光に対する液晶層２８１の屈折率は、印加電圧による液晶分子の回転によっては変化しない。 Liquid crystal molecules sealed in the liquid crystal layer 281 have optical properties similar to those of a uniaxial crystal and have refractive index anisotropy, that is, birefringence. Specifically, the liquid crystal used in the present embodiment has a refractive index ne for light having an oscillating electric field parallel to the alignment direction (major axis direction of liquid crystal molecules) (abnormal light), and the alignment direction. For light having an oscillating electric field perpendicular to the light (ordinary light), it has a refractive index no. For this reason, by changing the major axis direction of the liquid crystal molecules in the vibration plane of the incident light by the voltage applied by the liquid crystal driver 218, the effective refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to extraordinary light becomes a value (refractive index no) with respect to ordinary light. ) To the refractive index ne max . On the other hand, the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to ordinary light does not change due to the rotation of the liquid crystal molecules by the applied voltage.

このように常光に対する液晶層２８１の屈折率は変化しないため、常光の光学的距離ｎｄは液晶層２８１への電圧の印加の有無に関わらず一定である。従って、常光に対する波長可変型バンドパスフィルタ２８０の透過スペクトルは、常に同じものとなる。これに対して、異常光に対する液晶層２８１の屈折率は液晶層２８１に印加される電圧に応じて増大し、その屈折率変化によって異常光の光学的距離ｎｄが増大する。このため、異常光に対する波長可変型バンドパスフィルタ２８０の透過スペクトルは、液晶層２８１に印加される電圧に応じて変化する。   Thus, since the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to ordinary light does not change, the optical distance nd of ordinary light is constant regardless of whether or not a voltage is applied to the liquid crystal layer 281. Therefore, the transmission spectrum of the wavelength tunable bandpass filter 280 with respect to ordinary light is always the same. On the other hand, the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to extraordinary light increases according to the voltage applied to the liquid crystal layer 281, and the optical distance nd of extraordinary light increases due to the change in the refractive index. For this reason, the transmission spectrum of the wavelength tunable bandpass filter 280 with respect to abnormal light changes in accordance with the voltage applied to the liquid crystal layer 281.

以上の構成の波長可変形バンドパスフィルタ２８０の常光の波長−透過率線図を図５に示す。また、異常光の波長−透過率線図を図６〜１０に示す。図６〜１０は、夫々液晶層２８１に０．５Ｖ、１．０Ｖ、４．０Ｖ、６．０Ｖ及び７．０Ｖの電圧を印加した時の異常光の透過率を示したものである。図５〜図１０に示されるように、波長可変形バンドパスフィルタ２８０による常光及び異常光の透過率分布は、４つのピークを有しており、特に４５０〜７００ｎｍの波長領域では、上記ピークの周辺以外の波長では、常光は殆ど透過しない。常光及び異常光の透過率のピーク波長を表１に示す。   FIG. 5 shows a wavelength-transmittance diagram of ordinary light of the wavelength tunable bandpass filter 280 having the above configuration. Moreover, the wavelength-transmittance diagram of abnormal light is shown in FIGS. 6 to 10 show the transmittance of abnormal light when voltages of 0.5 V, 1.0 V, 4.0 V, 6.0 V, and 7.0 V are applied to the liquid crystal layer 281, respectively. As shown in FIGS. 5 to 10, the transmittance distribution of ordinary light and extraordinary light by the wavelength tunable bandpass filter 280 has four peaks, and particularly in the wavelength region of 450 to 700 nm, At wavelengths other than the surroundings, ordinary light is hardly transmitted. Table 1 shows the peak wavelengths of the transmittances of ordinary light and extraordinary light.

Figure 2011082886
Figure 2011082886

表１に示されるように、液晶層２８１に加える電圧が高くなるほど、ピーク波長は大きくなる傾向がある。   As shown in Table 1, the peak wavelength tends to increase as the voltage applied to the liquid crystal layer 281 increases.

前述のように、撮像素子２９０の受光面２９０ｓの前面には、オンチップカラーフィルタ２９２が搭載されている（図２）。オンチップカラーフィルタ２９２のＲＧＢ各色のカラーフィルタの波長−透過率線図を図１１に示す。図１１に示されるように、Ｒのカラーフィルタは、主として５８０ｎｍ以上の波長の光を透過し、５５０ｎｍ以下の波長の光を殆ど透過させない。Ｇのカラーフィルタは、主として５００〜５８０ｎｍの波長の光を透過し、６００〜７００ｎｍ及び４５０ｎｍ以下の波長の光を殆ど透過させない。Ｂのカラーフィルタは、主として４２０〜４８０ｎｍ前後の波長の光を透過し、４００ｎｍ以下及び５００ｎｍ以上の波長の光を殆ど透過させない。   As described above, the on-chip color filter 292 is mounted on the front surface of the light receiving surface 290s of the image sensor 290 (FIG. 2). FIG. 11 shows a wavelength-transmittance diagram of the RGB color filters of the on-chip color filter 292. As shown in FIG. 11, the R color filter mainly transmits light having a wavelength of 580 nm or more and hardly transmits light having a wavelength of 550 nm or less. The G color filter mainly transmits light having a wavelength of 500 to 580 nm and hardly transmits light having a wavelength of 600 to 700 nm or 450 nm or less. The B color filter mainly transmits light having a wavelength of about 420 to 480 nm and hardly transmits light having a wavelength of 400 nm or less and 500 nm or more.

また、前述のように、光源装置１００は、赤外線カットフィルタ１２１によって７００ｎｍ以上の波長の光が殆どカットされた光を供給している（図２）。そのため、Ｒのカラーフィルタは、実質５８０〜７００ｎｍの波長の光を主に透過させるフィルタとして機能する。   Further, as described above, the light source device 100 supplies light in which light having a wavelength of 700 nm or more is almost cut by the infrared cut filter 121 (FIG. 2). Therefore, the R color filter functions as a filter that mainly transmits light having a wavelength of substantially 580 to 700 nm.

図５〜１０の夫々には、オンチップカラーフィルタ２９２のＲＧＢ各色のカラーフィルタが主として透過する波長領域が示されている。図５に示されるように、Ｇのフィルタを通過した常光の像は、５１８ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、Ｒのフィルタを通過した常光の像は、６５２ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、図６に示されるように、Ｇのフィルタを通過した異常光（電圧０．５Ｖ）の像は、５２３ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、Ｒのフィルタを通過した異常光（電圧０．５Ｖ）の像は、６５８ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、図７に示されるように、Ｇのフィルタを通過した異常光（電圧１．０Ｖ）の像は、５５０ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、Ｒのフィルタを通過した異常光（電圧１．０Ｖ）の像は、６８０ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、図８に示されるように、Ｇのフィルタを通過した異常光（電圧４．０Ｖ）の像は、５７０ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、図９に示されるように、Ｂのフィルタを通過した異常光（電圧６．０Ｖ）の像は、４３９ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、図１０に示されるように、Ｇのフィルタを通過した異常光（電圧７．０Ｖ）の像は、５１５ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。また、Ｒのフィルタを通過した異常光（電圧７．０Ｖ）の像は、６０５ｎｍ付近の狭波長域のみによって構成される像となる。   Each of FIGS. 5 to 10 shows a wavelength region through which the RGB color filters of the on-chip color filter 292 mainly transmit. As shown in FIG. 5, the ordinary light image that has passed through the G filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 518 nm. Also, the ordinary light image that has passed through the R filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 652 nm. Also, as shown in FIG. 6, the image of the extraordinary light (voltage 0.5 V) that has passed through the G filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 523 nm. Further, the image of the extraordinary light (voltage 0.5 V) that has passed through the R filter is an image composed only of a narrow wavelength region near 658 nm. Further, as shown in FIG. 7, the image of the extraordinary light (voltage 1.0 V) that has passed through the G filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 550 nm. Further, the image of the extraordinary light (voltage 1.0 V) that has passed through the R filter is an image constituted only by a narrow wavelength region near 680 nm. Further, as shown in FIG. 8, the image of the extraordinary light (voltage 4.0 V) that has passed through the G filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 570 nm. Further, as shown in FIG. 9, the image of the extraordinary light (voltage 6.0 V) that has passed through the B filter is an image composed of only a narrow wavelength region near 439 nm. Also, as shown in FIG. 10, the image of the extraordinary light (voltage 7.0 V) that has passed through the G filter is an image that is composed only of a narrow wavelength region near 515 nm. Further, the image of the extraordinary light (voltage 7.0 V) that has passed through the R filter is an image constituted only by a narrow wavelength region near 605 nm.

このように、液晶層２８１に加える電圧及びカラーフィルタを選択することにより、所望の波長を中心とする狭波長域の画像を取得することができる。本実施形態のビデオプロセッサ３００のシステムコントロールユニット３４０に内蔵されるストレージ（フラッシュメモリ等）には、狭波長域の画像の中心波長から、液晶層２８１にどのような大きさの電圧を加えるべきか、及びどのカラーフィルタを選択すべきかを判断するためのルックアップテーブルが記憶されており、所望の中心波長を有する狭波長域の画像を得る際に、システムコントロールユニット３４０は、ルックアップテーブルを参照する。   As described above, by selecting the voltage and the color filter to be applied to the liquid crystal layer 281, an image in a narrow wavelength region centered on a desired wavelength can be acquired. What kind of voltage should be applied to the liquid crystal layer 281 from the center wavelength of the image in the narrow wavelength region in the storage (flash memory or the like) built in the system control unit 340 of the video processor 300 of this embodiment. And a look-up table for determining which color filter should be selected, and the system control unit 340 refers to the look-up table when obtaining an image of a narrow wavelength region having a desired center wavelength. To do.

液晶層２８１（図４）に電圧を印加しない状態では、常光のみが波長可変形バンドパスフィルタ２８０を通過して、固体撮像素子２９０の受光面２９０ｓに入射するようになっている（図３）。一方、液晶層２８１に電圧を印加した状態では、常光と異常光の双方が波長可変形バンドパスフィルタ２８０を通過して、固体撮像素子２９０の受光面２９０ｓに入射するようになっている。すなわち、液晶層２８１に電圧を印加した状態では、常光による画像に異常光による画像を重ね合わせた合成画像が得られる。   In a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 281 (FIG. 4), only ordinary light passes through the wavelength tunable bandpass filter 280 and enters the light receiving surface 290s of the solid-state imaging device 290 (FIG. 3). . On the other hand, in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 281, both ordinary light and extraordinary light pass through the wavelength tunable bandpass filter 280 and enter the light receiving surface 290 s of the solid-state image sensor 290. That is, in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 281, a composite image can be obtained by superimposing an image with abnormal light on an image with ordinary light.

本実施形態において、所望の中心波長の狭波長域の画像を得るためには、常光と異常光夫々による像の合成画像から異常光のみによる画像を抽出する必要がある。本実施形態においては、ビデオプロセッサ３００のシステムコントロールユニット３４０が、画像メモリ３６１に記憶された画像データを処理することによって、異常光のみによる画像を生成している。以下、その手順について説明する。   In this embodiment, in order to obtain an image in a narrow wavelength region having a desired center wavelength, it is necessary to extract an image using only extraordinary light from a composite image of images using ordinary light and extraordinary light. In the present embodiment, the system control unit 340 of the video processor 300 processes the image data stored in the image memory 361 to generate an image using only abnormal light. Hereinafter, the procedure will be described.

図１２は、本実施形態のシステムコントロールユニット３４０によって実行される、所望の中心波長の狭帯域画像データを生成するための処理のフローチャートである。本フローが開始されると、ステップＳ１が実行される。   FIG. 12 is a flowchart of processing for generating narrowband image data of a desired center wavelength, which is executed by the system control unit 340 of the present embodiment. When this flow is started, step S1 is executed.

ステップＳ１では、システムコントロールユニット３４０は、取得しようとする狭帯域画像データの中心波長をキーとしてルックアップテーブルを参照し、狭帯域画像データの元となる合成画像を得る際、液晶層２８１にどのような大きさの電圧を加えるべきか、及びどのカラーフィルタを選択すべきかを判断する。次いで、ステップＳ２に進む。   In step S1, the system control unit 340 refers to the look-up table using the center wavelength of the narrowband image data to be acquired as a key, and obtains a composite image that is the source of the narrowband image data. It is determined whether a voltage having such a magnitude should be applied and which color filter should be selected. Next, the process proceeds to step S2.

ステップＳ２では、システムコントロールユニット３４０は、液晶層２８１に０Ｖの電圧が加えられるよう、液晶用ドライバ２１８を制御する。これにより、常光による画像（常光画像）の画像データが画像メモリ３６１に記憶される。次いで、ステップＳ３に進む。   In step S <b> 2, the system control unit 340 controls the liquid crystal driver 218 so that a voltage of 0 V is applied to the liquid crystal layer 281. Thereby, image data of an image by ordinary light (ordinary light image) is stored in the image memory 361. Next, the process proceeds to step S3.

ステップＳ３では、システムコントロールユニット３４０は、ステップＳ２にて加えるべきと判断された電圧が液晶層２８１に加えられるよう、液晶用ドライバ２１８を制御する。これにより、常光画像と異常光画像が合成された合成画像の画像データが画像メモリ３６１に記憶される。次いで、ステップＳ４に進む。   In step S3, the system control unit 340 controls the liquid crystal driver 218 so that the voltage determined to be applied in step S2 is applied to the liquid crystal layer 281. As a result, the image data of the combined image obtained by combining the ordinary light image and the abnormal light image is stored in the image memory 361. Next, the process proceeds to step S4.

ステップＳ４では、システムコントロールユニット３４０は、ステップＳ３で画像メモリ３６１に保存された合成画像の画像データの、ステップＳ１で選択すべきと判断されたカラーフィルタに対応するデータの各ピクセルの輝度値から、ステップＳ２で画像メモリ３６１に保存された常光画像の画像データの、ステップＳ１で選択すべきと判断されたカラーフィルタに対応するデータの各ピクセルの輝度値を減じて、単色の画像データを生成する。この画像データは、合成画像から常光画像を除去した、異常光画像の画像データである。そして、システムコントロールユニット３４０は、異常光画像の画像データをモノクロ画像としてビデオメモリ３６２に送信する（すなわち、ビデオメモリ３６２のＲＧＢプレーンの全てに、異常光画像の画像データを送信する）。これにより、ビデオメモリ３６２には、特定の波長を中心波長とする狭帯域画像がモノクロ画像として保存されることになる。次いで、本ルーチンを終了する。   In step S4, the system control unit 340 determines the luminance value of each pixel of the data corresponding to the color filter determined to be selected in step S1 from the image data of the composite image stored in the image memory 361 in step S3. The monochromatic image data is generated by subtracting the luminance value of each pixel of the data corresponding to the color filter determined to be selected in step S1 from the image data of the ordinary light image stored in the image memory 361 in step S2. To do. This image data is image data of an abnormal light image obtained by removing the ordinary light image from the composite image. Then, the system control unit 340 transmits the abnormal light image data as a monochrome image to the video memory 362 (that is, transmits the abnormal light image data to all of the RGB planes of the video memory 362). As a result, a narrowband image having a specific wavelength as a center wavelength is stored in the video memory 362 as a monochrome image. Next, this routine ends.

以上のルーチンが実行されることにより、ビデオメモリ３６２に狭帯域画像が保存され、この画像データがビデオ信号処理回路３７０及び出力回路３８０によって処理され、モニタ４００に狭帯域画像が表示される。   By executing the above routine, the narrowband image is stored in the video memory 362, the image data is processed by the video signal processing circuit 370 and the output circuit 380, and the narrowband image is displayed on the monitor 400.

以上説明した本発明の実施形態においては、赤外光をカットした白色光を生成する光源装置を用い、撮像素子がオンチップカラーフィルタを備えた単板式カラーＣＣＤである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第２の実施形態は、撮像素子がオンチップカラーフィルタを有さないモノクロＣＣＤであり、光源装置が回転カラーフィルタを備えた面順次方式のカラー光源である。   In the embodiment of the present invention described above, the light source device that generates white light from which infrared light is cut is used, and the image pickup device is a single-plate color CCD having an on-chip color filter. However, the present invention is not limited to the above configuration. The second embodiment of the present invention described below is a monochrome CCD in which the image pickup device does not have an on-chip color filter, and the light source device is a frame sequential type color light source having a rotating color filter.

図１３は、本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、本実施形態の電子内視鏡システム１´は、電子内視鏡２００の固体撮像素子２９０´の受光面２９０ｓ´にはオンチップカラーフィルタ（第１の実施形態における符号２９２）は設けられていない。一方、本実施形態の光源装置１００´のランプ１２０と赤外線カットフィルタ１２１の間には、その円周面上にＲＧＢ三色のカラーフィルタが順次設けられたロータリーフィルタ１２２が配置されている。即ち、本実施形態の電子内視鏡システム１´は、撮像方式が周知の面順次方式に対応した構成となっている。このロータリーフィルタ１２２は、ステッピングモータ１２３によって回転駆動される。ステッピングモータ１２３は、ビデオプロセッサ３００のシステムコントロールユニット３４０によって制御され、システムコントロールユニット３４０は、ロータリーフィルタ１２２の任意の色のカラーフィルタを通過した光のみが電子内視鏡２００のライトガイド２５０の入射端２５０ａに入射するようにすることができる。なお、ロータリーフィルタ１２２の各カラーフィルタの透過率は、第１の実施形態のオンチップカラーフィルタ２９２の各カラーフィルタと同じ特性を有するものである（すなわち、本実施形態のカラーフィルタの透過率は図１１の波長−透過率線図に従うものである）。従って、システムコントロールユニット３４０がステッピングモータ１２３を駆動制御してロータリーフィルタ１２２を回転させると、ランプ１２０が照射する白色光がロータリーフィルタ１２２によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次変換されて集光レンズ１３０に入射し、ライトガイド２５０および配光レンズ２６０を介して対象部位を順に照明する。次いで、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光で照明された対象部位からの戻り光が対物光学系２７０に入射し、波長可変型バンドパスフィルタ２８０によりフィルタリングされた後、撮像素子２９０´に順に受光される。撮像素子２９０´は、モノクロＣＣＤであるので、撮像素子用ドライバ２１６駆動信号によりロータリーフィルタ１２２の回転に同期して、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する各像の画像信号を順次出力する。出力されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する各像の画像信号は、信号ケーブル２９８を順次伝送して絶縁回路３３０および前段処理回路３５０を介して画像メモリ３６１の各フレームメモリに保持される。そして、通常は、各フレームメモリの画像信号が同時に読み出されてビデオ信号処理回路３７０により同時化された後、出力回路３８０を介してモニタ４００に出力される。   FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an electronic endoscope system according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the electronic endoscope system 1 ′ of the present embodiment has an on-chip color filter (in the first embodiment) on the light receiving surface 290 s ′ of the solid-state imaging device 290 ′ of the electronic endoscope 200. Reference numeral 292) is not provided. On the other hand, between the lamp 120 and the infrared cut filter 121 of the light source device 100 ′ of the present embodiment, a rotary filter 122 in which RGB color filters are sequentially provided on the circumferential surface is disposed. That is, the electronic endoscope system 1 ′ according to the present embodiment has a configuration in which the imaging method corresponds to the well-known frame sequential method. The rotary filter 122 is rotationally driven by a stepping motor 123. The stepping motor 123 is controlled by the system control unit 340 of the video processor 300, and the system control unit 340 allows only light that has passed through the color filter of any color of the rotary filter 122 to enter the light guide 250 of the electronic endoscope 200. The light can enter the end 250a. The transmittance of each color filter of the rotary filter 122 has the same characteristics as each color filter of the on-chip color filter 292 of the first embodiment (that is, the transmittance of the color filter of this embodiment is This is in accordance with the wavelength-transmittance diagram of FIG. 11). Therefore, when the system control unit 340 drives and controls the stepping motor 123 to rotate the rotary filter 122, the white light emitted from the lamp 120 is sequentially converted into R light, G light, and B light by the rotary filter 122 and condensed. The light enters the lens 130 and sequentially illuminates the target portion via the light guide 250 and the light distribution lens 260. Next, the return light from the target portion illuminated by the R light, G light, and B light is incident on the objective optical system 270, filtered by the wavelength variable band-pass filter 280, and then received by the image sensor 290 'in order. The Since the image sensor 290 ′ is a monochrome CCD, the image signal of each image corresponding to the R light, G light, and B light is sequentially output in synchronization with the rotation of the rotary filter 122 by the image sensor driver 216 drive signal. . The image signals of the images corresponding to the output R light, G light, and B light are sequentially transmitted through the signal cable 298 and held in each frame memory of the image memory 361 via the insulation circuit 330 and the pre-processing circuit 350. The Normally, the image signals of the respective frame memories are simultaneously read out and synchronized by the video signal processing circuit 370 and then output to the monitor 400 via the output circuit 380.

他の構成は、本発明の第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。   Since other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention, description thereof will be omitted.

以上説明した本発明の第２の実施形態による、狭帯域画像データの生成手順について説明する。本実施形態においても、図１２に示される本発明の第１の実施形態と同様の処理が実行される。本フローが開始されると、ステップＳ１が実行される。   A procedure for generating narrowband image data according to the second embodiment of the present invention described above will be described. Also in this embodiment, the same processing as that of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 12 is executed. When this flow is started, step S1 is executed.

ステップＳ１では、システムコントロールユニット３４０は、取得しようとする狭帯域画像データの中心波長をキーとしてルックアップテーブルを参照し、狭帯域画像データの元となる合成画像を得る際、液晶層２８１にどのような大きさの電圧を加えるべきか、及びどのカラーフィルタを選択すべきかを判断し、次いで、光源装置１００´のステッピングモータ１２３を制御して、選択すべきカラーフィルタを通過した光が電子内視鏡２００のライトガイド２５０の入射端２５０ａに入射するようにする。次いで、ステップＳ２に進む。   In step S1, the system control unit 340 refers to the look-up table using the center wavelength of the narrowband image data to be acquired as a key, and obtains a composite image that is the source of the narrowband image data. It is determined whether a voltage having such a magnitude is to be applied and which color filter is to be selected, and then the stepping motor 123 of the light source device 100 ′ is controlled so that the light passing through the color filter to be selected is reflected in the electron. The light is incident on the incident end 250 a of the light guide 250 of the endoscope 200. Next, the process proceeds to step S2.

ステップＳ２では、システムコントロールユニット３４０は、液晶層２８１に０Ｖの電圧が加えられるよう、液晶用ドライバ２１８を制御する。これにより、常光による画像（常光画像）に対応するＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各画像データが画像メモリ３６１の各フレームメモリに記憶される。次いで、ステップＳ３に進む。   In step S <b> 2, the system control unit 340 controls the liquid crystal driver 218 so that a voltage of 0 V is applied to the liquid crystal layer 281. Thereby, each image data of R light, G light, and B light corresponding to an image by ordinary light (ordinary light image) is stored in each frame memory of the image memory 361. Next, the process proceeds to step S3.

ステップＳ３では、システムコントロールユニット３４０は、ステップＳ１にて加えるべきと判断された電圧が液晶層２８１に加えられるよう、液晶用ドライバ２１８を制御する。これにより、常光画像と異常光画像が合成された合成画像に対応するＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各画像データが画像メモリ３６１の各フレームメモリに記憶される。次いで、ステップＳ４に進む。   In step S3, the system control unit 340 controls the liquid crystal driver 218 so that the voltage determined to be applied in step S1 is applied to the liquid crystal layer 281. As a result, the R, G, and B light image data corresponding to the combined image obtained by combining the ordinary light image and the abnormal light image is stored in each frame memory of the image memory 361. Next, the process proceeds to step S4.

ステップＳ４では、システムコントロールユニット３４０は、ステップＳ３で画像メモリ３６１に保存された前記合成画像の各画像データの内、ステップＳ１で選択すべきと判断されたカラーフィルタに対応するデータの各ピクセルの輝度値から、ステップＳ２で画像メモリ３６１に保存された常光画像の各画像データの内、ステップＳ１で選択すべきと判断されたカラーフィルタに対応するデータの各ピクセルの輝度値を減じて、単色の画像データを生成する。この画像データは、合成画像から常光画像を除去した、異常光画像の画像データである。そして、システムコントロールユニット３４０は、異常光画像の画像データをモノクロ画像としてビデオメモリ３６２に送信する（すなわち、ビデオメモリ３６２のＲＧＢプレーンの全てに、異常光画像の画像データを送信する）。これにより、ビデオメモリ３６２には、特定の波長を中心波長とする狭帯域画像がモノクロ画像として保存されることになる。次いで、本ルーチンを終了する。   In step S4, the system control unit 340 selects each pixel of the data corresponding to the color filter determined to be selected in step S1 among the image data of the composite image stored in the image memory 361 in step S3. The luminance value is subtracted from the luminance value of each pixel of the data corresponding to the color filter determined to be selected in step S1 out of each image data of the ordinary light image stored in the image memory 361 in step S2, thereby obtaining a single color. Image data is generated. This image data is image data of an abnormal light image obtained by removing the ordinary light image from the composite image. Then, the system control unit 340 transmits the abnormal light image data as a monochrome image to the video memory 362 (that is, transmits the abnormal light image data to all of the RGB planes of the video memory 362). As a result, a narrowband image having a specific wavelength as a center wavelength is stored in the video memory 362 as a monochrome image. Next, this routine ends.

以上のルーチンが実行されることにより、ビデオメモリ３６２に狭帯域画像が保存され、この画像データがビデオ信号処理回路３７０及び出力回路３８０によって処理され、モニタ４００に狭帯域画像が表示される。   By executing the above routine, the narrowband image is stored in the video memory 362, the image data is processed by the video signal processing circuit 370 and the output circuit 380, and the narrowband image is displayed on the monitor 400.

以上説明した本発明の実施形態においては、ホモジニアス配向させたｐ型液晶が封入されたものを液晶層２８１として使用している。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。すなわち、ホメオトロピック配向させたｎ型液晶が封入されたものを液晶層２８１として使用する構成としてもよい。   In the embodiment of the present invention described above, a liquid crystal layer 281 in which homogeneously aligned p-type liquid crystal is encapsulated is used. However, the present invention is not limited to the above configuration. That is, a configuration in which n-type liquid crystal with homeotropic alignment is enclosed may be used as the liquid crystal layer 281.

この場合は、液晶層２８１の液晶分子は、電場がかけられていないときには一様にガラス基板２８２の面（光軸ＡＸと直交する面）に垂直に（すなわち光軸ＡＸと平行に）配向している。また、液晶用ドライバ２１８により導電膜２８４に電圧を印加して液晶層２８１内に電場を発生させた場合、各液晶分子は、発生した電場（あるいは印加電圧）に応じた角度だけ光軸ＡＸに対し傾斜する。各液晶分子は、最大で、長軸がガラス基板２８２の面と略平行な方向を向くまで傾斜する。   In this case, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 281 are uniformly aligned perpendicular to the plane of the glass substrate 282 (plane orthogonal to the optical axis AX) when no electric field is applied (that is, parallel to the optical axis AX). ing. When a voltage is applied to the conductive film 284 by the liquid crystal driver 218 to generate an electric field in the liquid crystal layer 281, each liquid crystal molecule has an optical axis AX on the optical axis AX by an angle corresponding to the generated electric field (or applied voltage). Inclines. Each liquid crystal molecule is tilted at the maximum until the major axis faces a direction substantially parallel to the surface of the glass substrate 282.

液晶層２８１に封入された液晶分子は、一軸性結晶と同様の光学的性質を有し、屈折率異方性、すなわち複屈折性を有する。詳細には、本実施形態で使用される液晶は、配向方向（液晶分子の長軸方向）と平行な振動電場をもつ光（異常光）に対しては屈折率ｎｅを有し、当該配向方向と垂直な振動電場をもつ光（常光）に対しては屈折率ｎｏを有する。このため、液晶用ドライバ２１８による印加電圧により液晶分子の長軸方向を入射光の振動面内で変えることにより、異常光に対する液晶層２８１の実効的な屈折率が、常光に対する値（屈折率ｎｏ）から屈折率ｎｅｍｉｎまでの範囲で変化する。なお、ｎ型液晶を用いる場合は、液晶層２８１の屈折率は印加する電圧が高いほど小さくなる。一方、常光に対する液晶層２８１の屈折率は、印加電圧による液晶分子の回転によっては変化しない。 Liquid crystal molecules sealed in the liquid crystal layer 281 have optical properties similar to those of uniaxial crystals, and have refractive index anisotropy, that is, birefringence. Specifically, the liquid crystal used in the present embodiment has a refractive index ne for light (abnormal light) having an oscillating electric field parallel to the alignment direction (major axis direction of liquid crystal molecules), and the alignment direction. For light having an oscillating electric field perpendicular to the light (ordinary light), it has a refractive index no. Therefore, the effective refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to extraordinary light becomes a value (refractive index no) with respect to extraordinary light by changing the major axis direction of the liquid crystal molecules within the vibration plane of incident light by the voltage applied by the liquid crystal driver 218. ) To the refractive index ne min . Note that in the case of using n-type liquid crystal, the refractive index of the liquid crystal layer 281 decreases as the applied voltage increases. On the other hand, the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to ordinary light does not change due to the rotation of the liquid crystal molecules by the applied voltage.

このように常光に対する液晶層２８１の屈折率は変化しないため、常光の光学的距離ｎｄは液晶層２８１への電圧の印加の有無に関わらず一定である。従って、常光に対する波長可変型バンドパスフィルタ２８０の透過スペクトルは、常に同じものとなる。これに対して、異常光に対する液晶層２８１の屈折率は液晶層２８１に印加される電圧に応じて増大し、その屈折率変化によって異常光の光学的距離ｎｄが増大する。このため、異常光に対する波長可変型バンドパスフィルタ２８０の透過スペクトルは、液晶層２８１に印加される電圧に応じて変化する。ｎ型液晶を用いる構成では、液晶層２８１の屈折率は印加する電圧が高いほど小さくなるので、異常光に対する波長可変型バンドパスフィルタ２８０の透過スペクトルは、印加される電圧が高くなるほど、ピーク波長は小さくなる。   Thus, since the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to ordinary light does not change, the optical distance nd of ordinary light is constant regardless of whether or not a voltage is applied to the liquid crystal layer 281. Therefore, the transmission spectrum of the wavelength tunable bandpass filter 280 with respect to ordinary light is always the same. On the other hand, the refractive index of the liquid crystal layer 281 with respect to extraordinary light increases according to the voltage applied to the liquid crystal layer 281, and the optical distance nd of extraordinary light increases due to the change in refractive index. For this reason, the transmission spectrum of the wavelength tunable bandpass filter 280 with respect to abnormal light changes in accordance with the voltage applied to the liquid crystal layer 281. In the configuration using the n-type liquid crystal, the refractive index of the liquid crystal layer 281 decreases as the applied voltage increases. Therefore, the transmission spectrum of the wavelength tunable bandpass filter 280 with respect to extraordinary light has a peak wavelength as the applied voltage increases. Becomes smaller.

１、１´ 電子内視鏡システム
１００、１００´ 光源装置
２００ 電子内視鏡
２８０ 波長可変型バンドパスフィルタ
２９０ 撮像素子
２９２ オンチップカラーフィルタ
３００ ビデオプロセッサ
４００ モニタ

1, 1 'Electronic endoscope system 100, 100' Light source device 200 Electronic endoscope 280 Wavelength variable type bandpass filter 290 Image sensor 292 On-chip color filter 300 Video processor 400 Monitor

Claims (8)

所望の狭帯域に分光された狭帯域画像の画像データを得るための狭帯域画像システムであって、
対物光学系と、
前記対物光学系による像が結像される受光面を有し、前記受光面に結像した像に相当する画像信号を出力する固体撮像素子と、
前記対物光学系と前記固体撮像素子の間に配置され、常光と異常光の双方を透過し、表面に電極膜と反射膜が積層形成された一対の基板間に配置された液晶層に印加する電圧に応じて透過する異常光のピーク波長が変化する波長可変型バンドパスフィルタと、
前記固体撮像素子からの画像信号を画像データに変換して画像メモリに保存する第１の信号処理手段と、
前記画像メモリに保存された画像データ間で画像演算を行って演算後画像データを得る画像処理手段と、
前記画像処理手段によって得られた演算後画像データをモニタに表示させるためのビデオ信号を生成する第２の信号処理手段と、
前記波長可変型バンドパスフィルタ及び前記画像処理手段を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記液晶層に印加する電圧を０Ｖに設定して前記画像メモリに前記常光による画像の常光画像データを保存させ、
前記液晶層に印加する電圧を０Ｖ以外の大きさに設定して前記画像メモリに前記常光と前記異常光による画像が合成された合成画像データを保存させ、
前記画像処理手段を制御して、前記合成画像データから前記常光画像データを減算することによって異常光による画像の異常光画像データを作成する
ことを特徴とする狭帯域画像システム。 A narrowband image system for obtaining image data of a narrowband image that has been spectrally divided into a desired narrowband,
An objective optical system;
A solid-state imaging device having a light receiving surface on which an image formed by the objective optical system is formed, and outputting an image signal corresponding to the image formed on the light receiving surface;
Arranged between the objective optical system and the solid-state imaging device, transmits both ordinary light and extraordinary light, and is applied to a liquid crystal layer disposed between a pair of substrates having a surface on which an electrode film and a reflective film are laminated. A wavelength tunable bandpass filter in which the peak wavelength of the extraordinary light transmitted according to the voltage changes;
First signal processing means for converting an image signal from the solid-state imaging device into image data and storing it in an image memory;
Image processing means for performing image computation between the image data stored in the image memory to obtain post-computation image data;
Second signal processing means for generating a video signal for displaying the post-computation image data obtained by the image processing means on a monitor;
Control means for controlling the wavelength tunable bandpass filter and the image processing means,
The control means includes
The voltage applied to the liquid crystal layer is set to 0V, and the normal light image data of the normal light image is stored in the image memory,
The voltage applied to the liquid crystal layer is set to a magnitude other than 0 V, and the image memory is stored with composite image data in which images of the ordinary light and the abnormal light are combined,
A narrow-band image system, wherein the image processing means is controlled to generate abnormal light image data of an image by abnormal light by subtracting the normal light image data from the composite image data. 前記対物光学系、前記固体撮像素子及び前記波長可変型バンドパスフィルタが電子内視鏡の挿入管先端部に内蔵されており、
前記狭帯域画像システムは、前記内視鏡の挿入管先端部周囲の狭帯域画像の画像データを取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の狭帯域画像システム。 The objective optical system, the solid-state imaging device, and the wavelength tunable bandpass filter are built in the insertion tube tip of the electronic endoscope,
The narrow-band image system according to claim 1, wherein the narrow-band image system acquires image data of a narrow-band image around the distal end portion of the insertion tube of the endoscope. 前記狭帯域画像システムが、前記電子内視鏡のライトガイドに照明光を供給する為の光源装置を更に有することを特徴とする請求項２に記載の狭帯域画像システム。   The narrow-band image system according to claim 2, further comprising a light source device for supplying illumination light to a light guide of the electronic endoscope. 前記光源装置と前記ライトガイドとの間には、透過スペクトルが互いに異なる複数種類の波長固定フィルタをその円周面上に順次設けた回転式フィルタが配置され、
前記第１の信号処理手段は、前記波長固定フィルタの種類ごとに異なる画像データを生成して前記画像メモリに保存可能である
ことを特徴とする請求項３に記載の狭帯域画像システム。 Between the light source device and the light guide, there is disposed a rotary filter in which a plurality of types of wavelength fixed filters having different transmission spectra are sequentially provided on the circumferential surface thereof,
4. The narrowband image system according to claim 3, wherein the first signal processing means can generate different image data for each type of the fixed wavelength filter and store it in the image memory. 前記固体撮像素子の受光面には、透過スペクトルが互いに異なる複数種類の波長固定フィルタが設けられており、
前記第１の信号処理手段は、前記波長固定フィルタの種類ごとに異なる画像データを生成して前記画像メモリに保存可能である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の狭帯域画像システム。 The light receiving surface of the solid-state imaging device is provided with a plurality of types of wavelength fixed filters having different transmission spectra,
The first signal processing unit can generate different image data for each type of the fixed wavelength filter and save the image data in the image memory. The described narrowband imaging system. 前記狭帯域画像システムが、所望の狭帯域画像を得る際にどのような大きさの電圧を前記液晶層に加えかつどの波長固定フィルタを介した画像データを使用するかを前記制御手段が判断するためのルックアップテーブルを更に有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の狭帯域画像システム。   When the narrow band image system obtains a desired narrow band image, the control means determines what level of voltage is applied to the liquid crystal layer and the image data through which wavelength fixing filter is used. 6. The narrowband image system according to claim 4 or 5, further comprising a lookup table. 前記複数種類の波長固定フィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の波長固定フィルタを含むことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の狭帯域画像システム。   The narrow band imaging system according to any one of claims 4 to 6, wherein the plurality of types of wavelength fixed filters include wavelength fixed filters of three primary colors of R, G, and B. 前記光源装置は、白色光源及び該白色光源と前記ライトガイドとの間に配置される赤外光カットフィルタを有する
ことを特徴とする請求項３を引用する請求項７に記載の狭帯域画像システム。

The narrow-band image system according to claim 7, wherein the light source device includes a white light source and an infrared light cut filter disposed between the white light source and the light guide. .

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