(57)【要約】  【課題】  照明光の反射光を撮像し、その撮像画像をリアルタイムで表示装置のディスプレイにカラーで表示させるカラー撮像・カラー表示装置について、構成をより簡単化し、低価格で提供する。  【解決手段】  照明手段として原色の光を一定の順序で切り換えて投射する照明用光源１２を用い、撮像手段として、白黒用の固体撮像素子２を用い、表示装置２０のディスプレイとして、バックライト２４の光の色を、上記光源の光の色の切り換えに同期して同じ原色に切り換えることのできるバックライト型白黒液晶表示素子２４を用いる。  そして、照明用光源１２がある原色の光を発したとき、その光による観察像（被写体像）の固体撮像素子２による映像信号が液晶表示素子２２によって表示されるときのバックライト２４の色がその光源の発した原色になるようにしてなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明手段から照明光を照射し、その反射光による観察像を撮像手段にて撮像し、該撮像手段にて撮像された映像信号を表示装置に送ってその表示装置のディスプレイにてその観察像をリアルタイムで表示するカラー撮像・カラー表示装置において、
上記照明手段として、異なる複数色の光を一定の順序で切り換えて投射する照明用光源を用い、
撮像手段として、白黒用の固体撮像素子を用い、
表示装置のディスプレイとして、バックライトの光の色を、上記光源の光の色の切り換えに同期して同じ色に切り換えることのできるバックライト型の白黒用液晶表示素子を用い、
上記照明用光源がある色の光を発したとき、その光による観察像の上記固体撮像素子による映像信号が上記液晶表示素子によって表示されるときのバックライトがその光源の発した色の光を発するにしてなる
ことを特徴とするカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項２】
前記照明用光源が、内視鏡の挿入本体の基部の外側に設けられ、
その照明用光源からの光が上記挿入本体内に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、
前記固体撮像素子が、内視鏡の挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、
内視鏡用として用いられることを特徴とする請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項３】
前記照明用光源が、気道確保器具の挿入本体の基部の外側に設けられ、
その照明用光源からの光が上記挿入本体に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、
前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、
気道確保器具用として用いられることを特徴とする請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項４】
前記照明用光源が、生体内からの異物を吸引する異物除去器具の基部の外側に設けられ、
その照明用光源からの光が上記挿入本体に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、
前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、
異物除去器具用として用いられることを特徴とする請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項５】
顕微鏡用として用いられることを特徴とする請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項６】
前記照明用光源が、撮像対象となる部分に挿入される挿入本体の先端部乃至その近傍に設けられ、
前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされて
なることを特徴とする請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項７】
前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、赤、青、緑の原色である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項８】
前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、補色である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項９】
前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、二色である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項１０】
前記照明用光源が、異なる色の光を発する複数の発光ダイオードからなり、点灯する発光ダイオードを一定の順序で切り換えるようにしてなる
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項１１】
前記照明用光源が、異なる原色の光を発する三つの発光ダイオードからなり、
点灯する前記発光ダイオードを一定の順序で切り換えるようにしてなる
ことを特徴とする請求項７記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項１２】
観察像を撮像手段にて撮像し、該撮像手段にて撮像された映像信号を表示装置に送ってその表示装置のディスプレイにてその観察像をリアルタイムで表示するカラー撮像・カラー表示装置において、
観察像からの互いに異なる色の成分のみを通す複数のプリズムを設け、
上記各プリズムに対応してそのプリズムを通過した色の光による観察像を撮像する白黒の固体撮像素子を設け、
上記複数のプリズムに対応して設けられた複数の固体撮像素子の出力を一定の順序で切り換えて上記表示装置に送るようにし、
上記表示装置のディスプレイとして、バックライトの光の色を、上記異なる色の観察像を撮像する複数の固体撮像素子の間の上記表示装置への出力の切り換えに同期して同じ色に切り換えることのできるバックライト型の白黒用液晶表示素子を用い、
上記固体撮像素子の一つの出力が表示装置に送られてその固体撮像素子による映像信号が上記液晶表示素子によって表示されるときのバックライトがその固体撮像素子によって撮像される光の色と同じ色の光を発するにしてなる
ことを特徴とするカラー撮像・カラー表示装置。
【請求項１３】
前記プリズム及び前記固体撮像素子は各々３個ずつであり、
上記三つのプリズムは、赤、青、緑の互いに別の原色の光を通すプリズムである
ことを特徴とする請求項１２記載のカラー撮像・カラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー撮像・カラー表示装置、詳しくは照明光を照射し、その反射光を撮像し、その撮像画像をリアルタイムで表示装置のディスプレイにカラーで表示させるカラー撮像・カラー表示装置で、主として例えば内視鏡、気道確保器具、異物(痰、餅等）除去器具、顕微鏡等、限られた広さの、或いは狭くて長細い空間内の状態を視覚的に把握するのに適するカラー撮像・カラー表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、例えば食道等、消化器系に口から挿入して、或いは大腸等排出系に肛門から挿入して内部の状況を視覚的に把握して診断をしようとするものである。
従来においては、固体撮像素子を用い、白黒画像で撮像し、その白黒画像をディスプレイにて再生してモニターするという場合が多かったが、最近は、カラーで撮像し、カラー画像をディスプレイにて再生しモニターする場合が増えつつある。その例が、特開平０９−０３７２３６号公報、特開平０６−３３１９０６号公報等により紹介されている。
【０００３】
特開平０９−０３７２３６号公報により紹介された技術においては、固体撮像素子としてカラー用の固体撮像素子を用い、その固体撮像素子から出力されたカラーの撮像信号をカラー用のビデオプロセッサーにより処理し、そのビデオプロセッサーから出力されたカラー映像信号をカラー用のモニターで再生し、その再生画像を観察するようになっている。      
【０００４】
一方、特開平０６−３３１９０６号公報により紹介された技術においては、固体撮像素子として白黒用の固体撮像素子を用い、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の照明光を、各色別に時間をずらして順次照射し、観察像をその固体撮像素子で各原色別に順次撮像し、その固体撮像素子から出力された撮像信号を面順次カラー表示処理装置により処理してカラー映像信号をつくり、それをカラー用のモニターで再生するようにしている。ちなみに、この技術においては、白黒の観察像をも再生表示できるようになっている。
【０００５】
尚、緊急医療用の器具として、例えば特開２００２−１７８６２号公報で提案されたような気道確保器具がある。これは、事故等で怪我をし、心肺機能に異常を来し、例えば人工呼吸等を施す場合において、その前提として、気道確保が必要なので、挿入本体を口から挿入して気道を確保できるようにするためのものである。
この気道確保器具は、その使用行為が医療行為に該当することから、従来は特定の医師免許のあるものだけにしか人に使用することが許されていなかった。
しかし、緊急性を重視するための法改正により救急救命士にも使用することが許されるようになった。そして、その効果は顕著であり、救急救命士の気道確保器具の使用により命が救われた人の割合が激増しているようである。
【０００６】
また、痰や餅等の異物を吸引により除去する異物除去器具も医療で重要になりつつある。例えば、痰を除去する異物除去器具(痰除去器具）の場合、年老いて或いは長期療養で体力の低下した患者にとって痰を咳等により体外に除去することは意外に難しい。そのため、常に痰が生じているにも拘わらず、咳き込む力が不充分で自力で痰を体外に出せず、苦しむということが少なくない。
そこで、気道近くに痰吸い込み用ホースを挿入し、その痰を吸引するようにした痰除去器具で患者の痰を除去する痰除去器具が用いられつつある。
更に、餅を喉につかえて窒息死しする事故が生じることがあり、特に老人に多い。これも異物除去器具にてその餅の如き異物を除去すれば、窒息死から救うことが可能になる。
【特許文献１】特開平０９−０３７２３６号公報
【特許文献２】特開平０６−３３１９０６号公報
【特許文献３】特開２００２−１７８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の特開平０９−０３７２３６号公報に記載された技術によれば、第１に、固体撮像素子としてカラー固体撮像素子を用いる必要があり、同じチップサイズの白黒固体撮像素子とカラー固体撮像素子とを比較すると、白黒固体撮像素子の方が解像度が優れているので、小型で解像度を良くすることが難しいという問題があった。これは、換言すれば、同じ解像度という条件では白黒固体撮像素子よりもカラー固体撮像素子の方がチップサイズを大きくしなければならなくなるということである。
なぜならば、カラー固体撮像素子は、半導体基板に形成された撮像領域の各画素毎に色分解用の何色かの色の異なるカラーフィルタ（補色フィルタの場合が多いが、原色フィルタのものもある。）を、一定の配列に従って配列し、例えば４画素からの信号電荷に基づく信号によって一つの色が再生されるようになっているからである。
特に、内視鏡等においては、挿入されることによる苦痛をより小さくし、また、人（或いは動物）の器官のより狭い部分をも観察したいという要請に応えるためにも、撮像手段の微細化は非常に重要であり、この技術ではその要求に応えることが難しい。
【０００８】
第２に、上記特開平０９−０３７２３６号公報によれば、カラー固体撮像素子により撮像されて得られた映像信号を、複雑な回路構成のビデオプロセッサにより処理し、カラー用のディスプレイ（カラーモニタ）により再生する必要があり、装置の価格が高くなるという問題があった。
【０００９】
また、上記特開平０６−３３１９０６号公報に記載された技術によれば、固体撮像素子として白黒用の固体撮像素子を用いていながら、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の照明光を、各色別に時間をずらして順次照射し、観察像をその固体撮像素子で各原色別に順次撮像するようにしているので、固体撮像素子の小型化という要請に応えることができる。その点で、このような技術は優れているといえる。
しかしながら、この技術にも問題があった。というのは、白黒固体撮像素子から出力された時間をずらして順次照射される色の異なる各原色の映像信号を、複雑なビデオプロセッサによりカラー映像信号をつくり、カラー用のモニターで再生させなければならないので、内視鏡の装置が複雑で高価になるという問題があった。
【００１０】
また、特開２００２−１７８６２号公報等に示す従来の気道確保器具にも問題があった。
それは、救急救命士の気道確保器具の使用により命が救われた人の割合が激増しているとはいうものの、いざ事故が発生した救急現場で的確に使いこなすのは、容易ではないという問題である。
というのは、事故によって傷害の発生の仕方は多様で、しかも、挿入本体を、挿入先の状況を視認できない状態で差し込んでゆくので、研修を受けても全て的確に操作することができるということは難しく、気道を傷つけたり、気道確保に時間がかかり過ぎたりするという救急ミスも決して少なくないのが実情である。
また、このような問題、即ち、挿入先の状況を視認できない状態で挿入しなければならないという問題は、痰等の異物除去器具においても生じた。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決すべく為されたものであり、照明光を照射し、その反射光を撮像し、その撮像画像をリアルタイムで表示装置のディスプレイにカラーで表示させるカラー撮像・カラー表示装置の構成をより簡単化し、低価格で提供することを目的とし、更には、狭い空間内を視覚的に観察する必要のある装置、例えば内視鏡、或いは狭い空間内を視覚的に観察することができるようにすることが好ましい装置、例えば気道確保器具、異物除去器具、顕微鏡等の小型化、低価格化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１のカラー撮像・カラー表示装置は、照明手段から照明光を照射し、その反射光による観察像を撮像手段にて撮像し、該撮像手段にて撮像された映像信号を表示装置に送ってその表示装置のディスプレイにてその観察像をリアルタイムで表示するカラー撮像・カラー表示装置において、上記照明手段として、異なる複数色の光を一定の順序で切り換えて投射する照明用光源を用い、撮像手段として、白黒用の固体撮像素子を用い、表示装置のディスプレイとして、バックライトの光の色を、上記光源の光の色の切り換えに同期して同じ色に切り換えることのできるバックライト型の白黒用液晶表示素子を用い、上記照明用光源がある色の光を発したとき、その光による観察像の上記固体撮像素子による映像信号が上記液晶表示素子によって表示されるときのバックライトがその光源の発した色の光を発するにしてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、内視鏡の挿入本体の基部の外側に設けられ、その照明用光源からの光が上記挿入本体内に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、前記固体撮像素子が、内視鏡の挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、内視鏡用として用いられることを特徴とする。
【００１４】
請求項３のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、気道確保器具の挿入本体の基部の外側に設けられ、その照明用光源からの光が上記挿入本体に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、気道確保器具用として用いられることを特徴とする。
【００１５】
請求項４のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、生体内からの異物を吸引する異物除去器具の基部の外側に設けられ、その照明用光源からの光が上記挿入本体に設けられた導光手段により挿入本体先端より前方に投射されるようにされ、前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされ、異物除去器具用として用いられることを特徴とする。
請求項５のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置において、顕微鏡用として用いられることを特徴とする。
【００１６】
請求項６のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、撮像対象となる部分に挿入される挿入本体の先端部乃至その近傍に設けられ、前記固体撮像素子が、上記挿入本体の基部の外側に又は先端に設けられ、該挿入本体の先端側に設けられた結像レンズからの光が導光手段により導かれて又は直接に該固体撮像素子表面に結像するようにされてなることを特徴とする。
【００１７】
請求項７のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、赤、青、緑の原色であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、補色であることを特徴とする。
請求項９のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源及び前記バックライトの発する光の複数色が、二色であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１、２、３、４、５又は６記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、異なる色の光を発する複数の発光ダイオードからなり、点灯する発光ダイオードを一定の順序で切り換えるようにしてなることを特徴とする。
請求項１１のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項８記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源が、異なる原色の光を発する三つの発光ダイオードからなり、点灯する前記発光ダイオードを一定の順序で切り換えるようにしてなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２のカラー撮像・カラー表示装置は、観察像を撮像手段にて撮像し、該撮像手段にて撮像された映像信号を表示装置に送ってその表示装置のディスプレイにてその観察像をリアルタイムで表示するカラー撮像・カラー表示装置において、観察像からの互いに異なる色の成分のみを通す複数のプリズムを設け、上記各プリズムに対応してそのプリズムを通過した色の光による観察像を撮像する白黒の固体撮像素子を設け、上記複数のプリズムに対応して設けられた複数の固体撮像素子の出力を一定の順序で切り換えて上記表示装置に送るようにし、上記表示装置のディスプレイとして、バックライトの光の色を、上記異なる色の観察像を撮像する複数の固体撮像素子の間の上記表示装置への出力の切り換えに同期して同じ色に切り換えることのできるバックライト型の白黒用液晶表示素子を用い、上記固体撮像素子の一つの出力が表示装置に送られてその固体撮像素子による映像信号が上記液晶表示素子によって表示されるときのバックライトがその固体撮像素子によって撮像される色の光と同じ色の光を発するにしてなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３のカラー撮像・カラー表示装置は、請求項１２記載のカラー撮像・カラー表示装置において、前記プリズム及び前記固体撮像素子は各々３個ずつであり、上記三つのプリズムは、赤、青、緑の互いに別の原色の光を通すプリズムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１のカラー撮像・カラー表示装置によれば、照明手段として、色の異なる光を一定の順序で切り換えて投射する照明用光源を用いるので、撮像手段として、白黒用の固体撮像素子を用いてもカラーの画像信号を得ることができ、同じ解像度で、使用する固体撮像素子のチップサイズを何分の1、例えば３分の１程度に、或いは４分の１程度にすることが可能になる。
また、表示装置のディスプレイのバックライトの光の色を、上記光源の光の色の切り換えに同期して同じ色に切り換えるようにするので、バックライト型白黒液晶表示素子を用いてもカラーによる観察像の再生表示が可能となり、それによって表示装置のディスプレイの低価格化を図ることができる。
また、液晶表示素子として白黒用のものを、即ち、光分解用のカラーフィルタのないものを用いることができるので、カラーフィルタにて光が減衰するおそれが無く、感度を高くすることができる。更に、ディスプレイとして低価格なものを用いことができる。
【００２３】
更に、白黒固体撮像素子の出力信号を処理して例えばＮＴＳＣ方式等に代表される方式の映像信号をつくってディスプレイに送ることは必要ではなく、固体撮像素子の出力信号を、増幅等簡単な処理は別としてほとんど特別な複雑な処理を施すこと無くそのままに近い形でディスプレイに供給すれば、バックライトの色の切り換えに応じて固体撮像素子の撮像画像が各原色で表示され、人の目ではカラーの画像として視認できる。
従って、比較的簡単な電子回路で、固体撮像素子の出力を、ディスプレイに供給することができ、必要な回路を簡単にできる。
以上のことを要約すれば、固体撮像素子の顕著な小型化を図ることができ、また、ディスプレイにおける光の減衰がなく感度の良い再生画像が得られ、且つ低価格化が可能になる。また、電子回路の簡単化、低価格化を図ることができる。
【００２４】
請求項２のカラー撮像・カラー表示装置によれば、内視鏡の挿入本体の先側の状況を白黒固体撮像素子を用いてカラーで撮像し、挿入本体の基部側にてディスプレイにてカラーで再生することができるので、挿入本体の先側の状況を視覚的に把握しながら撮像対象を精確に撮像し、カラー再生することが出来る。
請求項３のカラー撮像・カラー表示装置によれば、気道確保器具の挿入本体の先側の状況を白黒固体撮像素子を用いてカラーで撮像し、挿入本体の基部側にてディスプレイにてカラーで再生することができるので、挿入本体の先側の状況を視覚的に把握しながら気道に挿入本体を挿入することができる。
従って、気道確保器具を使っての気道確保が従来よりも顕著にやり易くなり、救急救命活動がやり易くなり、延いては、救命率を顕著に高めることが可能になる。
【００２５】
請求項４のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１のカラー撮像・カラー表示装置において、異物去器具の挿入本体の先側の状況を白黒固体撮像素子を用いてカラーで撮像し、挿入本体の基部側にてディスプレイにてカラーで再生することができるので、挿入本体の先側の状況を視覚的に把握しながら気道或いはその近傍に挿入本体を挿入することができる。
従って、異物除去器具を使っての異物（例えば痰、餅或いは胃の内容物等）除去が従来よりも顕著にやり易くなり、医療や応急措置がやり易くなり、延いては、患者も楽に治療や応急措置を受けることが可能になる。
尚、痰や餅を除去する場合には、挿入本体を気道の入り口近傍乃至気道内に挿入する必要があるのに対し、胃内容物を除去する場合には、食道内に挿入本体を挿入する必要がある。
【００２６】
請求項５のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１のカラー撮像・カラー表示装置において、顕微鏡として用いるので、請求項１のカラー撮像・カラー表示装置による効果を顕微鏡にももたらすことができる。
請求項６のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１のカラー撮像・カラー表示装置において、照明用光源を挿入本体の先端部乃至その近傍に置いたので、挿入本体の基部側から先端側に照明用の光を導く導光手段は必要ではなく、カラー撮像・カラー表示装置のより小型化を図ることができる。
【００２７】
請求項７のカラー撮像・カラー表示装置によれば、１、２、３、４、５又は６のカラー撮像・カラー表示装置において、照明用光源が、赤、青、緑の原色の光を発する三つの発光ダイオードからなり、バックライトも赤、青、緑の原色の光を発するものなので、カラー撮影、カラー再生を完全にすることができるのみならず、照明用光源の小型化、軽量化、低価格化を図ることができ、延いては、内視鏡として用いられるカラー撮像・カラー表示装置の小型化、軽量化、低価格化を図ることができる。
【００２８】
請求項８のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１、２、３、４、５又は６のカラー撮像・カラー表示装置において、前記照明用光源及びバックライトの発する光の複数色が、補色なので、補色により、カラーを完全に再生することができる。
請求項９のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１、２、３、４、５又は６のカラー撮像・カラー表示装置において、光の複数色が二色であるので、照明用光源及びバックライトがそれぞれ２個ずつで済み、内視鏡として用いられるカラー撮像・カラー表示装置のより小型化を図ることができる。
尚、二色では、完全なカラー再生はできないが、必ずしも完全なカラー再生は必要とはしない場合がある。その場合には、この請求項のカラー撮像・カラー表示装置によれば、構成、構造をより簡単化して小型化、軽量化、低価格化に寄与できる。
【００２９】
請求項１０のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１、２、３、４、５又は６のカラー撮像・カラー表示装置において、照明用光源が小型、軽量で発光効率の良い発光ダイオードからなるので、内視鏡として用いられるカラー撮像・カラー表示装置の小型化、軽量化を図ることができる。
請求項１１のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項７のカラー撮像・カラー表示装置において、照明用光源が小型、軽量で発光効率の良い、異なる原色の光を発生する三つの発光ダイオードからなるので、完全なカラー撮影の行える内視鏡用のカラー撮像・カラー表示装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００３０】
請求項１２のカラー撮像・カラー表示装置によれば、互いに異なる色を通す複数のプリズムを設け、各プリズムに対応して白黒用固体撮像素子を設け、この白黒用固体撮像素子の出力の表示装置への送出を一定の順序で切り換えて行うようにし、ディスプレイのバックライトの色をその切り換えに同期して行い、表示装置へ出力を送出している白黒用固体撮像素子の受ける色とバックライトの色とが常に同じになるようにしたので、照明光の色の切換が必要ではなくなる。
従って、照明が不必要なカラー撮像・カラー表示装置にも本発明を適用できる。即ち、カラー撮像・カラー表示装置側で照明用光源を設け無くても良いし、設けるようにしても良い。尚、もし、照明用光源を設ける場合には、白色光にすることが好ましいと言える。
請求項１３のカラー撮像・カラー表示装置によれば、請求項１２のカラー撮像・カラー表示装置において、３個のプリズム、３個の固体撮像素子により赤、青、緑の三原色の完全なカラー撮像ができ、延いては完全なカラー再生ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の最良の実施の形態は、内視鏡等のように狭くて細長い空間内の状況を視覚的に把握するものに本発明を適用する形態であり、その場合、挿入本体の基部の外側に光源を配置し、その光源からの光を挿入本体内にそれに沿って配置した光ファイバ群によって導光するようにすることが最適である。気道確保器具の場合には、挿入本体に沿って光ファイバ群を配置するということになる。
そして、固体撮像素子（白黒固体撮像素子）の配置態様としては、第１に挿入本体（或いは挿入管）等の先端側に配置し、その固体撮像素子の前側に結像レンズを配置するという態様がある。
【００３２】
第２に、固体撮像素子を挿入本体（或いは挿入管）の基部の外側に配置するという配置態様がある。この場合、挿入本体の内部乃至外部に被写体側から挿入本体基部側に導光する光ファイバ群を設け、その光ファイバの先端側の端面の先に結像レンズを設け、その結像レンズによりその端面群上に結像された像による光をその光ファイバにより上記固体撮像素子まで導光し、固体撮像素子により撮像することになる。
固体撮像素子の配置態様はどちらの態様でも良い。
尚、導光手段としては光ファイバを用いることは必須ではなく、光源からの光を導光するものとしては管内に複数のミラーを適宜配置し、ミラーによる反射によって導光する態様も採り得る。
【００３３】
また、照明用光源及びバックライトは、赤、青、緑の三原色であっても良いが、必ずしもそれに限らず、補色(例えば、イエロー、マゼンタ、シアン等）であっても良い。
更に、完全なカラー撮影、カラー再生することも必ずしも必要とはしない。というのは、前述のように、例えば、食道や気道は特定の色(桃色）をしており、その内部を視認するには却って白以外の別の色を照明にした方が良い場合があり、それを二色の混合でできれば、照明用光源及びバックライトがそれぞれ２個ずつで済み、カラー撮像・カラー表示装置のより小型化、軽量化、低価格化を図ることができるからである。
【００３４】
また、照明用光源及びバックライトは、発光ダイオードを用いると良い。というのは、小型且つ軽量で、且つ発光効率が良く、カラー撮像・カラー表示装置の小型化、軽量化を図ることができるからである。
そして、本発明を、内視鏡、気道確保器具、異物（例えば痰、餅、胃内容物等）除去器具に適用した場合には、挿入本体(或いは挿入管）が必要であるが、その挿入先側を照らす照明手段として、光源(例えば発光ダイオード）をその挿入本体（挿入管）の基部側に設け、光源から発する光を導光手段(例えば光ファイバ）により挿入本体（挿入管）の先端側へ導光して挿入先を照らすようにしても良いが、挿入本体（挿入管）の先端部乃至その近傍に光源(例えば発光ダイオード）を設け、その光源からの光を直接挿入先側を照らす照明光として使用するようにしても良い。
【００３５】
また、本発明は、互いに異なる色を通す複数のプリズムを設け、各プリズムに対応して白黒用固体撮像素子を設け、この白黒用固体撮像素子の出力の表示装置への送出を一定の順序で切り換えて行うようにし、ディスプレイのバックライトの色をその切り換えに同期して行い、表示装置へ出力を送出している白黒固体撮像素子の受ける光の色とバックライトの発する光の色とが常に同じになるようにするという態様でも実施することができる。この形態においても、各プリズムは透過する光が原色の場合もあれば、補色の場合もあり得る。そして、例えば原色の場合、当然に、プリズムが透過させる色が、赤、青、緑の三原色である完全なカラー撮像、カラー再生ができ得る態様を採り得るが、更に、光の色が二色で、完全なカラー撮像、カラー再生ができない態様、即ち、不完全なカラー撮像、カラー再生しかできない態様も採り得る。
この場合における本発明の実施の形態には、更に二つの具体的実施形態があり得る。一つは、カラー撮像・カラー表示装置に照明用光源を設ける場合であり、他は、カラー撮像・カラー表示装置に照明用光源を設けない場合である。照明用光源を設ける場合には、それは白色光であることが好ましい。なぜならば、白色光は総ての色の光を含んでいるからである。
【００３６】
本発明は、上述したように、内視鏡、気道確保器具、異物（例えば痰、餅、胃内容物等）除去器具、顕微鏡に適用できるが、更に、それに止まらず、照明光を照射し、その反射光を撮像し、その撮像画像をリアルタイムで表示装置のディスプレイにカラーで表示［完全な三原色によるカラー表示のみならず、二色、それ以外の複数色(原色、補色を問わない。）］によるカラー表示させるカラー撮像・カラー表示装置に広く適用することができる。例えば、建造物、自然物の小さな空洞に挿入管を入れて内部を視覚的に把握するもの等が内視鏡、気道確保器具以外の適用例である。
また、プリズム、白黒用固体撮像素子を複数個ずつ設け、照明用光源を必ずしも設けなくても良い形態（照明用光源があっても良い。）でも本発明を実施することができる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明の詳細を図示実施例に基いて説明する。
図１は本発明の第１の実施例のカラー撮像・カラー表示装置１ａを示す基本構成図である。
２は固体撮像素子であり、白黒固体撮像素子である。即ち、色分解用カラーフィルタの無い固体撮像素子であり、電荷転送型（所謂ＣＣＤ型）固体撮像素子であっても、それ以外の増幅型固体撮像素子、ＭＯＳ型固体撮像素子、或いはＣＭＯＳ型固体撮像素子であっても良い。
この固体撮像素子は、白黒固体撮像素子であり、色分解用カラーフィルタが無い分、光の減衰は少ない。
【００３８】
４は結像レンズで、上記固体撮像素子２の先側に設けられ、被写体像を該固体撮像素子２の撮像面に結像する役割を果たす。
６は内視鏡等の挿入管（気道確保器具の場合は挿入本体がそれに相当）で、６ａが先端、６ｂが基部（元側部分）であり、上記固体撮像素子２は該挿入管６の先端側に配置されている。
８、８、・・・は上記挿入管６に沿ってその外側に配置された照明用の光ファイバであり、後述する被写体照射用光源（１２）からの光を該挿入管６に沿って基部６ｂ側から先端６ａ側に導光し、挿入管６の先端側に照明光を照射する。尚、光ファイバ８、８、・・・の外側は外被で覆われているが、その図示は便宜上省略する。
【００３９】
１０は固体撮像素子２と、内部回路１２との間を接続する配線群で、固体撮像素子２を駆動する配線１０ａと、固体撮像素子２から出力された映像信号を後述する内部回路（１４）へ送信１する配線１０ｂからなる。
１２は被写体照射用光源で、赤の発光ダイオードＬＥＤｒ、緑の発光ダイオードＬＥＤｇ、青の発光ダイオードＬＥＤｂの三つの発光ダイオードを備え、後述するタイミングコントローラ（１８）からの光源色切換信号に応じてその切換信号に対応する原色の発光ダイオードＬＥＤを点灯させる。
該光源１２は、上記光ファイバ群８、８、・・・の基部側端面に対して発光ダイオードＬＥＤｒ、ｇ、ｂからの原色の光を出射するようにされている。
【００４０】
１４は内部回路で、固体撮像素子２へそれを駆動する各種信号を送出すると共に、該固体撮像素子２から出力された映像信号を受け、それを増幅等の処理をした上で後述する表示装置（２０）の液晶表示素子駆動回路（２６）へ送出する素子駆動及び信号処理回路１６と、タイミングコントローラ１８からなる。
素子駆動及び信号処理回路１６は、固体撮像素子２からの信号を増幅、整形、遅延等によるタイミング調整等の簡単な処理を行う必要があるかもしれないが、特にカラーテレビジョン映像信号（例えばＮＴＳＣ、ＰＡＬ或いはＳＥＣＡＭ等の類の方式の映像信号）をつくる必要はなく、回路構成は簡単なものでよい。従って、素子駆動及び信号処理回路１６は低価格で済む。
【００４１】
タイミングコントローラ１８は、上記光源１２、上記素子駆動及び信号処理回路１６及び後述するバックライト用光源（２８）へその駆動タイミングをコントロールする信号を送出する。尚、このタイミングコントローラ１８の動作の具体的な説明は後で行う。
２０は表示装置で、２２はその主部を成すバックライト型の液晶表示素子である。この液晶表示素子は白黒タイプで、色分解用カラーフィルタを備えていない。従って、カラーフィルタによって表示に寄与する光が減衰するおそれはない。
２４はその液晶表示素子２２のバックライトで、バックライト用光源（２８）からの光を受けて液晶表示素子２２をその背後から照射する。２６は液晶表示素子駆動回路であり、上記素子駆動及び信号処理回路１６からの映像信号を処理して液晶表示素子２２に送ると共に、タイミングコントローラ１８により映像信号の処理に関してタイミングのコントロールを受ける。
【００４２】
２８はバックライト用光源であり、赤、緑、青の色の異なる原色の光を発光する三個の発光手段（例えば発光ダイオード）２８ｒ、２８ｇ、２８ｂからなり、タイミングコントローラ１８からの光源色切換信号に応じてその切換信号に対応する原色の発光手段（例えばダイオード）２８ｒ、２８ｇ、２８ｂが点灯するようになっている。
次に、上記タイミングコントローラ１８の動作を具体的に説明すると、例えば、或るタイミングで赤の発光ダイオードＬＥＤｒの点灯を開始させると共に、それと同期して固体撮像素子２へ１フィールドの撮像を開始させるべく、上記素子駆動及び信号処理回路１６へその動作を開始させる開始信号を送る。
その素子駆動及び信号処理回路１６はその開始信号を受けると固体撮像素子２に１８０分の１秒の１フィールドの撮像動作を開始させる働きをするようになっている。
【００４３】
その一方で、タイミングコントローラ１８は、固体撮像素子２からの上記１フィールドの映像信号が来始めるタイミングを見計らって上記バックライト光源２８へ赤の発光手段２８ｒを点灯させる信号を送り、バックライト２４から赤のバックライト光を照射させると共に、上記液晶表示素子２２にも１フィールドの表示をさせる信号を送る。
従って、液晶表示素子２２は被写体の赤信号を表示する状態になる。
赤の光による被写体像の撮像及び表示は１８０分の１秒継続する。これが赤のフィールドの動作である。
この赤のフィールドの撮像及び表示を終えると、次に、全く同様に、緑のフィールドの撮像及び表示の動作を行う。簡単に言えば、被写体照射用光源１２の点灯ダイオードＬＥＤを緑の発光ダイオードＬＥＤｇに切換え、また、バックライト光源２８の発光手段２８ｇに切り換えることによって、撮像及び表示を行う。この緑のフィールドも１８０分の１秒で行われる。
【００４４】
次に、この緑のフィールドの撮像及び表示を終えると、次に、全く同様に、青のフィールドの撮像及び表示の動作を行う。つまり、被写体照射用光源１２の点灯ダイオードＬＥＤを青の発光ダイオードＬＥＤｂに切換え、また、バックライト光源２８の青の発光手段２８ｂに切り換えることによって、撮像及び表示を行う。この青のフィールドも１８０分の１秒で行われる。
この赤、緑、青の３フィールドの動作、つまり、６０分の１秒の動作を一つの周期として、各画素毎に被写体の各部分をその色で表示する動作がカラー撮像・カラー表示装置１ａの動作中繰り返される。
従って、カラー撮像・カラー表示装置１ａによれば、白黒の固体撮像素子２の各画素が６０分の１の周期で被写体の該画素に相当する部分の色を撮像し、それを白黒液晶表示素子２２によって表示することができる。
【００４５】
従って、同じ解像度だと、従来の固体撮像素子よりも小さな固体撮像素子２でカラー撮像ができ、また、白黒の液晶表示素子２２によってカラー映像を表示できる。これは、固体撮像素子２及び液晶表示素子２２に色分解用カラーフィルタを要しないので、撮像及び表示の段階、つまり二段階において光の減衰を避けることができることを意味し、また、素子２及び２２の価格は低くて済むことをも意味する。
これはまた、同じチップサイズの固体撮像素子２を用いた場合、解像度を３倍乃至４倍にできることに他ならない。
（変形例）
【００４６】
図２は図１に示したカラー撮像・カラー表示装置１ａの変形例１ｂの要部を示す構成図である。本変形例１ｂは、固体撮像素子２を挿入管（気道確保器具の場合は挿入本体がそれに相当）の先端６ａ側ではなく、基部（元側部分）６ｂに設けるようにした点で異なる。
そして、挿入管６の内部には、多数の光ファイバからなる光ファイバ群（そのファイバの数は例えば固体撮像素子２の画素数程度）３０が設けられ、その一方の端面は挿入管６先端面に露出し、他方の端面は上記固体撮像素子２の撮像面に対向配置されている。
【００４７】
被写体を結像する結像レンズ４は、上記光ファイバ群３０の挿入管６先端に露出する端面に結像するように配置されており、その光ファイバ群３０の端面に結像された被写体像の各部の光はそれぞれ光ファイバ群３０を構成する光ファイバによって固体撮像素子２の撮像面上に導光される。従って、固体撮像素子２の撮像面に被写体像が結像したと同じ結果になる。
尚、上述した点以外では、本変形例のカラー撮像・カラー表示装置１ｂは図１に示すカラー撮像・カラー表示装置１ａとは同じである。
【００４８】
光ファイバ群３０を構成する各光ファイバの位置関係は、先端側と基部側とで狂わないようにすることが必要である。さもないと、結像レンズによって光ファイバ群３０の先端側の端面に結像された被写体像が固体撮像素子２の表面にそのまま到達せず、歪んで撮像されるからである。この光ファイバ群３０を構成するファイバ数は固体撮像素子２の画素数と同程度に多くすると、画質は良くなるが、高価になる。
【００４９】
図３は本発明を気道確保器具に適用した例１ｃの外観を示す斜視図である。４０は器具本体で、各種回路及び固体撮像素子等が内蔵されており、それには、バックライト型ディスプレイである液晶表示素子４２が開閉可能に取り付けられている。
４４は挿入本体４４で管状を成し、基部は器具本体４０の底面に固定されている。４６は該挿入本体４４の先端部で、結像レンズ（図示しない）を内蔵し、また、照明光を先方に出射するようになっている。
【００５０】
該気道確保器具１ｃは、挿入本体４４の先側を、図１或いは図２に示すカラー撮像・カラー表示装置１ａ或いは１ｂと同様の機構、原理によって液晶表示素子４２によって視覚的にモニターできるようになっている。
従って、救急救命士は、その気道確保器具１ｃの挿入本体４４の外側面の溝４６に取り付けられたチューブ４８を人の気道に挿入して気道確保をする場合、挿入本体４４より先側の状況を視覚的に把握しながら挿入本体４４に取り付けられたチューブ４８の気道への挿入を進めることができ、気道確保を円滑、迅速に進めることができる。
依って、気道確保ミス、救命ミスを顕著に低減することができる。
【００５１】
尚、挿入本体４４は一回使用されると、その人の唾液等により病原菌等で汚染されるので、根元（図３のラインＡ）にて使い捨てにするタイプのものが開発されており、特願２００４−２８０５２８によりそれに関する提案が為されている。その場合、挿入本体４４の価格をできるだけ低価格にするために、固体撮像素子を挿入本体４４の根元側に（装置本体４０内に）設け、更に、光ファイバ群に代えてミラーを駆使した導光手段を用いるようにしても良い。即ち、管状の挿入本体内にミラーを複数個配置し、そのミラーにより結像した被写体像を挿入本体の基部側の固体撮像素子に伝えるようにするのである。
【実施例２】
【００５２】
図４は本発明カラー撮像・カラー表示装置の第２の実施例６０の要部を示す概略構成図である。
６２ｒは赤い光のみを通す赤用プリズム、６２ｇは緑の光のみ通す緑用プリズム、６２ｂは青い光のみを通す青用プリズムであり、観察像側に図示を省略した結像用レンズを介して面するように設けられている。
６４ｒは赤用プリズム６２ｒに対応して設けられ、その赤用プリズム６２ｒを通過した赤色のみの光からなる観察像を撮像する白黒用固体撮像素子、６４ｇは緑用プリズム６２ｇに対応して設けられ、その赤用プリズム６２ｇを通過した緑色の光のみからなる観察像を撮像する白黒用固体撮像素子、６４ｂは青用プリズム６２ｂに対応して設けられ、その青用プリズム６２ｂを通過した青色の光のみからなる観察像を撮像する白黒用固体撮像素子である。
【００５３】
６６は素子駆動及び信号処理回路であり、各白黒用固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇを駆動する各種信号を送出すると共に、各白黒用固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇからの映像信号を受け、その白黒用固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇの出力信号を一定の順序で、図示を省略した表示装置(図１に示した表示装置２０と同じ）へ送出する役割を果たす。
更に、素子駆動及び信号処理回路６６は、その表示装置のディスプレイ（図１に示したディスプレイと同じで液晶表示素子２２からなる）のバックライト（図１に示したバックライト２４と同じ）の光源(図１に示したバックライト光源２８と同じ）へ光源が発する色を切り換える色切り換え信号を送る役割を果たす。
【００５４】
次に、このカラー撮像・カラー表示装置６０の動作を説明する。
上記各白黒用固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇは、各々同期して互いに撮像動作を行う。即ち、素子６４ｒは赤色の観察像を、素子６４ｇは緑色の観察像を、素子６４ｂは青の観察像をそれぞれ並行的に撮像する。
上記素子駆動及び信号処理回路６６は、その三個の固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇからの映像出力信号を受け、一定の順序、例えば固体撮像素子６４ｒ→６４ｇ→６４ｂ→６４ｒ→６４ｇ→６４ｂ・・・の順序でその受けた映像出力信号を上記表示装置へ切り換えて送る。
【００５５】
そして、更に、上記素子駆動及び信号処理回路６６は、赤色の観察像を撮像する固体撮像素子６４ｒの出力を表示装置へ送出するときは、赤色の光をバックライト光源に発生させる色切り換え信号を送り、緑色の観察像を撮像する固体撮像素子６４ｇの出力を表示装置へ送出するときは、緑色の光をバックライト光源に発生させる色切り換え信号を送り、青色の観察像を撮像する固体撮像素子６４ｂの出力を表示装置へ送出するときは、緑色の光をバックライト光源に発生させる色切り換え信号を送る働きをする。
即ち、表示装置へ出力を送出している白黒用固体撮像素子の受ける光の色とバックライトの発する光の色とが常に同じになるようにしている。
従って、完全なカラー撮像し、カラー再生をすることができる。
尚、本カラー撮像・カラー表示装置においては、必ずしも照明用光源は不可欠ではなく、観察像側からの光をプリズム６２ｒ、６２ｇ、６２ｂ越しに上記白黒用固体撮像素子６４ｒ、６４ｇ、６４ｇが受けて撮像し、映像信号を出力するようにしても良い。
【００５６】
勿論、カラー撮像・カラー表示装置を暗くて照明が必要な部分の観察に用いることができるようにする場合には、そのカラー撮像・カラー表示装置には、観察像を照明する照明用光源を設けるようにする。その場合、照明用光源は白色光を発するものを用いることが好ましい。というのは、白色光は総ての色を含んでいるからである。また、プリズムが原色を通すものに限らず、補色を通すものでも良い。
更に、図４に示す実施例６０において、プリズムの数を２個にし、その各プリズムに対応して白黒用固体撮像素子を設け、不完全なカラー撮像をし、それに応じた不完全なカラー再生をするようにしても良い。カラー撮像、再生が不完全であっても良い場合には、このようなカラー撮像・カラー表示装置も充分に役立ち、使用するプリズム、固体撮像素子の数が少なくても済み、カラー撮像・カラー表示装置の小型化、軽量化、低価格化に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、内視鏡や気道確保器具や異物除去器具に利用可能性を有するに止まらず、照明光を照射し、その反射光を撮像し、その撮像画像をリアルタイムで表示装置のディスプレイにカラーで表示させるカラー撮像・カラー表示装置に広く利用可能性があり、例えば、建造物、自然物の小さな空洞に挿入管を入れて内部を視覚的に把握するもの等が内視鏡、気道確保器具、異物除去器具以外への利用可能性の好例である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明は第１の実施例のカラー撮像・カラー表示装置を示す基本構成図である。
【図２】図１に示したカラー撮像・カラー表示装置の変形例の要部を示す構成図である
【図３】本発明を気道確保器具に適用した例の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明は第２の実施例のカラー撮像・カラー表示装置の要部を示す基本構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ、１ｂ、１ｃ・・・カラー撮像・カラー表示装置、２・・・白黒用固体撮像素子、
４・・・結像レンズ、６・・・挿入管、８・・・挿入本体（挿入管）、
１２・・・照明用光源、１４・・・内部電子回路、１６・・・素子駆動及び信号処理回路、１８・・・タイミングコントローラ、２０・・・表示装置、２２・・・液晶表示素子、
２４・・・バックライト、２８・・・バックライト光源、３０・・・光ファイバ群、
６０・・・第２の実施例のカラー撮像・カラー表示装置、
６２ｒ、６２ｇ、６２ｂ・・・プリズム、
６４ｒ、６４ｇ、６４ｂ・・・白黒用固体撮像素子。
【図１】
2006158962.tif 000003
【図２】
2006158962.tif 000004
【図３】
2006158962.tif 000005
【図４】
2006158962.tif 000006