JPH0250675B2 - - Google Patents

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JPH0250675B2
JPH0250675B2 JP54031322A JP3132279A JPH0250675B2 JP H0250675 B2 JPH0250675 B2 JP H0250675B2 JP 54031322 A JP54031322 A JP 54031322A JP 3132279 A JP3132279 A JP 3132279A JP H0250675 B2 JPH0250675 B2 JP H0250675B2
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JP
Japan
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color
image sensor
light
sensitivity
image
Prior art date
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Application number
JP54031322A
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English (en)
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JPS55123279A (en
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Shunpei Tanaka
Hidetoshi Yamada
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP3132279A priority Critical patent/JPS55123279A/ja
Publication of JPS55123279A publication Critical patent/JPS55123279A/ja
Publication of JPH0250675B2 publication Critical patent/JPH0250675B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単撮像素子を用いて、カラー撮像を
行なう面順次カラー撮像方式を採用した面順次電
子内視鏡装置に関するものである。
従来の面順次カラー撮像方式に用いられる単管
式または固体撮像素子の如き単板式と称されてい
るものは複数管(板)式のものにくらべ小形で、
しかも軽量に製造でき、低価格ではあるが、光の
利用率が悪いことから感度の点で劣つていた。す
なわち、例えば3管(板)式の場合には、光学像
を干渉フイルターによつて3色像に分解して、各
色担当撮像素子の受光面に各々照射するので、光
学系での光の損失はないが、単撮像素子の場合に
は、光学像のうちの時系列的或は空間的に必要な
色像の色光線のみを受光面或は受光絵素に照射さ
せ、他の色像の色光線エネルギーは反射させてし
まうため、この単撮像素子の場合にはエネルギー
利用率が前記3素子式の場合の1/3に低下し、従
つて感度が劣つていた。特に、単撮像素子による
面順次カラー撮像方式は解像度の点では3管
(板)式のものに充分対抗できるものを持つてい
るにも拘らず、応用範囲が限られていた。その主
たる原因の1つは前述したように低感度であるこ
とが挙げられている。
本発明の目的は、光エネルギーの利用率をあげ
ることにより、感度を3管(板)方式程度に向上
させ、SN比のよい被写体像を得ることのできる
面順次電子内視鏡装置を提供することにある。こ
の発明は、体腔内に挿入される可撓管と、この可
撓管内に設けられたライトガイドと、このライト
ガイドを介して被写体を照明するための光源と、
この光源からの光を時系列的に3色分解する回転
フイルターと、上記可撓間先端部に設けられ3色
分解された被写体像を各色毎に受光して電気信号
に変換する撮像素子と、この撮像素子からの出力
信号を上記3色に分解された被写体像に対応する
信号毎にそれぞれ独立して記憶し、この各色ごと
に記憶された信号を同時に出力する記憶素子とを
備え、上記回転フイルターの各色に対する上記撮
像素子の波長領域感度に応じて、感度の高い色の
蓄積時間よりも感度の低い色の蓄積時間が長くな
るようにし、かつ、回転フイルターが1回転する
時間と、各色の蓄積時間の和がほぼ等しくなるよ
うに上記回転フイルターの全面積に対する各色の
面積比を異なるようにしたことを特徴とするもの
である。
以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
固体撮像素子、例えばCCDの分光感度特性は
第1図に示すように、中心波長が0.45μmの青領
域で感度が非常に落ち込んでおり、このような青
領域での感度の落ち込みはCCDに限らず、ホト
ダイオードを用いたMOS形撮像素子でも傾向に
ついては同じことが云える。さらに、放送用標準
照明光源3200〓の分光特性を考えるに、理想的な
撮像素子に要求される分光感度特性は第2図に示
すようになることが望まれる。固体撮像素子を用
いてカラーTVカメラを構成する場合には青・録
および赤色に相当する各像の電気信号の出力がほ
ぼ同レベルであることが望まれている。もしこの
レベルが異なると、その差に相当する量だけダイ
ナミツクレンジ(動作光量域)が減少することに
なる。これは撮像素子が無限に大きな光には感じ
ることはできず、ある一定のレベルで飽和するこ
とによる上限と、雑音電流による下限とによつて
決まる素子自体から決まる電気特性によるもので
ある。従つて、各色を担当する撮像素子のうち、
どれか1つでも上記ダイナミツクレンジの上限を
越えると、最早電気的には良好な色再現が期待で
きる信号を得ることができなくなる。これがた
め、如何にして各波長領域を担当する撮像素子に
第2図に示すような特性を持たせるかを光学的に
設計する必要がある。
第1図に示すCCDの場合の固体撮像素子の分
光感度特性を、第2図に示すような特性に変える
場合、3個の固体撮像素子を用いる3板式では赤
色および録色担当の撮像光学系にそれぞれNDフ
イイルターなどを挿入して、これらの色の波長領
域の感度を青色の波長領域の感度に対して減じる
ようにする。なお、青色担当の撮像系の感度が最
終的にカラーTVの感度を決定することは上述し
た所から明らかである。
そこで、 撮像素子の青色波長領域感度(必要最小光量)
:SB 〃 録 〃 :SG 〃 赤 〃 :SR とすると、3板式カラーTVカメラの良好な色再
現のできる感度はSBとなることは上述した所から
明らかである。また、3板式カラーTVカメラに
おける録色および赤色担当撮像系に挿入するND
フイルターの透過率の逆数をそれぞれr1およびf2
とすれば、SB=r1SG=r2SRと表わすことができ
る。
ここで単板式カラーカメラを用いた面順次カラ
ー撮像方式により良好な色再現をするめの感度
(三原色の必要最小光量)Sは S=(r+1/r1+1/r2)SB となり、r1,r2>>1の場合にはS≒SBとなる。
既知の如く、固体撮像素子では同一光量を受光
してもダイナミツクレンジ内では積分時間に比例
した出力が得られる。従つて、この発明において
は、固体撮像素子の最も感度の低い青色に対して
は長い積分時間をとり、感度の高い赤色に対して
は短い積分時間をとるというように、感度に応じ
て3色分解回転フイルターの各色の面積を異なら
せ、かつ、回転フイルターが1回転する時間と、
各色の蓄積時間の和がほぼ等しくなるように、回
転フイルターの全面積に対する各色の面積比を設
定するものである。第3図はこのような回転フイ
ルターの一例を示す図である。この図における部
分Bは中心波長が450nmの青色光を透過し、部分
Gは中心波長が540nmの緑色光を透過し部分Rは
中心波長が600nmの赤色光を透過する。この回転
フイルターにおける各色の全面積に対する比は、 (SB/S)青色:r1・r2/r1+r2+r1・r2 (SG/S)緑色:r1/r1+r2+r1・r2 (SR/S)赤色:r2/r1+r2+r1・r2 とし、各色の積分時間の比もこれと同等となるよ
うにする。r1およびr2が1にくらべて充分に大き
ければ、青色≒1となり、殆ど3板式のカメラに
等しい青感度得られることになり、従つてカメラ
の感度が向上することにもなる。
第4図は上述の回転フイルターを適用したカラ
ーTV撮像装置を説明するための図である。被写
体1からの光を結像レンズ2により、3色分解回
転フイルター3を経由して、固体撮像素子4の受
光面上に結像させる。一方回転フイルター3はモ
ータ5により所定速度で回転させる。なお回転フ
イルター3は第3図につき前述したような配色関
係で構成したものとする。この回転フイルター3
の回転角度を回転角度検出器6により検出し、こ
の信号から各色蓄積時間に適応した電圧を駆動回
路7から固体撮像素子4に印加して電荷を蓄積す
ると共に、走査速度に必要な固体撮像素子4の走
査のタイミングすなわち青、緑および赤色のそれ
ぞれの走査タイミングをも設定する。これらのタ
イミング信号は後述する信号切換器8にも供給す
る。
上記固体撮像素子4の走査のタイミングは第5
図に示すように、各色像の蓄積時間の終了直前に
走査を行うか、或いは固体撮像素子内のレジスタ
に電荷を取り込んで各色像の積分時間を正確に確
保するようにする。第5図において、Tは回転フ
イルターが1回するのに要する時間、TBは青色
像の蓄積時間、TGは緑色像の蓄積時間、TRは赤
色像の蓄積時間である。また、t1,t2およびt3
固体撮像素子を走査する走査期間、或いは固体撮
像素子内のレジスタに電荷を取り込む時間であ
り、これらの時間はテレビジヨン信号の水平ブラ
ンキング期間と一致させる。このように、本発明
では回転フイルターが1回転する時間Tに対して
各色像の蓄積時間に相当する照射時間TB,G,Rを感
度に逆比例させて設定し、フイルターが1回転す
る時間Tと各色の照射時間の和がほぼ等しくなる
ようにして、フイルターの1回転当りに入射する
光を最大限に有効に利用し得るようにする。
固体撮像素子4から得られる各色の像信号は所要
に応じ、A−D変換器9および信号切換器8を介
して、各色に割り当られたフレームメモリ10,
11および12に一時記憶させる。フレームメモ
リとしてデイジタル式のものを用いる場合には、
上述したようにA−D変換器9を経由させるが、
フレームメモリとしてアナログ式のものを用いる
場合には、その必要がないことは勿論である。
各々のフレームメモリ10〜12からの出力は同
時に読み出して、NTSC変換器13にてNTSG
信号とし、この変換器のNTSC信号取り出し端子
を一般のTV受像機のブラウン管に接続して、被
写体1の像を見るか、または同様な信号形態の機
器、例えばVTR等に接続して、被写体1の像を
記録することもできる。
第6図は上述の回転フイルターを適用した本発
明による面順次電子内視鏡装置の一例を示す説明
するための図である。
この図に示した電子内視鏡装置は、可撓性パイ
プ22の先端部に設けられた内視鏡部23を体腔
内に挿入し、この内視鏡部23の側面に設けられ
た対物レンズ25より被写体からの像を得る側視
型のものであり、光源20からの光をライトガイ
ド21で可撓性パイプ22の内部に通して内視鏡
23まで導き、照明用レンズ24を通して被写体
(図示せず)を照明する。被写体からの反射光を
対物レンズ25を介して固体撮像素子26の受光
面に結像させる。この固体撮像素子26の出力信
号をリード線束27を経て外部へ導出する。この
リード線束27は外部の走査変換器28から固体
撮像素子26を動作させるための信号を供給する
リード線をも含むものである。光源20は可撓性
パイプ22の端部から突出するライトガイド21
の入射端面21aと対向して配置する。光源20
と端面21aとの間に3色分解回転フイルター2
9を配置する。この回転フイルター29の構成は
第3図につき述べたものと同一であり、本例では
このフイルターを用いて照明光源20の光を時分
割し、時系列的に青、緑および赤色の照明光を被
写体に当てるようにする。回転フイルター29の
回転角度を回筒角度検出器30により検出し、こ
の信号から各色像蓄積時間に適応した電圧で走査
変換器28により第5図のタイミングに従つて撮
像素子26を走査する。固体撮像素子26から得
られた各色の像信号はA−D変換器31および信
号切換器32を介して各色像信号毎に2個づつ割
り当てられたフレームメモリ33,34,35,
36,37,38にそれぞれ記憶させる。この場
合のフレームメモリ33〜38はリフレツシユ形
のメモリとする。各色像信号毎に2個づつ設けた
これらのフレームメモリ組のうち、一方のメモリ
に色像信号が記憶されている期間は他方のメモリ
から色像信号を読み出すようにする。この色像信
号のフレームメモリへの記憶およびこれらメモリ
からの読み出しの切換えは回転角度検出器30か
らのタイミング信号により信号切換器32および
32′を制御して回転フイルター29が1回転す
る度毎に行う。なお本例の場合には読み出しおよ
び記憶を交互に行うのでテレビジヨンの水平ブラ
ンキング期間中に記憶を行う必要がない。フレー
ムメモリ33〜38からの出力を同時に読み出
し、NTSC変換器39にてNTSC信号とし、この
変換器の出力端子40を一般のTV受像機のブラ
ウン管に接続して被写体像を映出させることは前
記第4図の例と同様である。
上述したように3色分解された色信号をそれぞ
れ記憶するフレームメモリを各色像信号毎に2個
づつ設けて、記憶−読出しを交互に行うようにす
れば、映像信号を効率良く記憶させることができ
また1画面が完成してからつぎの走査を開始する
ことで、雑音に強く、また、固体撮像素子の時間
毎の走査数を少なくした場合でも、安定した画像
を得ることができる。
上述したように、この発明によれば、回転フイ
ルターの各色に対する上記撮像素子の波長領域感
度に応じて、感度の高い色の蓄積時間よりも感度
の低い色の蓄積時間が長くなるようにし、かつ、
回転フイルターが1回転する時間と、各色の蓄積
時間の和がほぼ等しくなるように上記回転フイル
ターの全面積に対する各色の面積比を異なるよう
にしたことにより、光エネルギーの利用率が向上
し、かつ、各色毎における感度が向上するので、
全体的な信号レベルを低下させることなく、各色
の信号レベルを均一にすることができ、SN比の
良い被写体像を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はCCDの分光感度特性図、第2図は撮
像素子に要求される分光特性図、第3図は本発明
に適用する回転フイルターの配色配分関係を示す
説明図、第4図は第3図に示した回転フイルター
を適用したカラーTV撮像装置を説明するための
説明図、第5図は各色像信号を走査するタイミン
グを示す時間線図、第6図は第3図に示した回転
フイルターを適用した本発明による面順次電子内
視鏡装置の一例を説明するための説明図である。 1……被写体、2……結像レンズ、3……3色
分解フイルター、4……固体撮像素子、5……モ
ータ、6……回転再検出器、7……駆動回路、8
……信号切換器、9……A−D変換器、10,1
1,12……フレームメモリ、13……NTSC変
換器、20……光源、21……ライトガイド、2
2……可撓性パイプ、23……内視鏡、24……
照明用レンズ、25……対物レンズ、26……固
体撮像素子、27……リード線束、28……走査
変換器、29……3色分解回転フイルター、30
……回転角検出器、31……A−D変換器、3
2,32′……信号切換器、33,34……赤色
用フレームメモリ、35,36……青色用フレー
ムメモリ、37,38……緑色用フレームメモ
リ、39……NTSC変換器、40……NTSC信号
取り出し端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 体腔内に挿入される可撓管と、この可撓管内
    に設けられたライトガイドと、このライトガイド
    を介して被写体を照明するための光源と、この光
    源からの光を時系列的に3色分解する回転フイル
    ターと、上記可撓間先端部に設けられ3色分解さ
    れた被写体像を各色毎に受光して電気信号に変換
    する撮像素子と、この撮像素子からの出力信号を
    上記3色に分解された被写体像に対応する信号毎
    にそれぞれ独立して記憶し、この各色ごとに記憶
    された信号を同時に出力する記憶素子とを備え、
    上記回転フイルターの各色に対する上記撮像素子
    の波長領域感度に応じて、感度の高い色の蓄積時
    間よりも感度の低い色の蓄積時間が長くなるよう
    にし、かつ、回転フイルターが1回転する時間
    と、各色の蓄積時間の和がほぼ等しくなるように
    上記回転フイルターの全面積に対する各色の面積
    比を異なるようにしたことを特徴とする面順次電
    子内視鏡装置。
JP3132279A 1979-03-16 1979-03-16 Surface-sequence color television pickup unit Granted JPS55123279A (en)

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JP3132279A JPS55123279A (en) 1979-03-16 1979-03-16 Surface-sequence color television pickup unit

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JPS55123279A JPS55123279A (en) 1980-09-22
JPH0250675B2 true JPH0250675B2 (ja) 1990-11-05

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ID=12328023

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