JPH029804B2 - - Google Patents

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JPH029804B2
JPH029804B2 JP54078507A JP7850779A JPH029804B2 JP H029804 B2 JPH029804 B2 JP H029804B2 JP 54078507 A JP54078507 A JP 54078507A JP 7850779 A JP7850779 A JP 7850779A JP H029804 B2 JPH029804 B2 JP H029804B2
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JP
Japan
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light
image
filter
solid
observed
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JP54078507A
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Japanese (ja)
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JPS563033A (en
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Shunpei Tanaka
Hidetoshi Yamada
Masahiro Hirata
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH029804B2 publication Critical patent/JPH029804B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は生体体腔内または機械的構成部品等の
空洞内を観察するために使用する内視鏡装置に関
するものである。 従来このような内視鏡においては、光学式フア
アバ束により被観察体の像を生体体腔外或は空洞
外に導き出し、光学式フアイバの出射端面に結像
された光学像を、接眼レンズ系を介して観察して
いる。また他の方法として、上記光学式フアイバ
の代りに内視鏡の鞘の先端位置に固体撮像装置を
設置し、この固体撮像装置の受光面に結像された
光学像を電気信号に変換しリード線により生体体
腔外或は空洞外に導き出し、必要な信号処理を行
つた後TVモニター上に表出しようとする試みも
提案されている。 上述された内視鏡においては、被観察体から得
られる情報は可視光波長領域に限定されている。
すなわち、前者は光学的に直接内眼で像を見るの
で当然可視光波長領域外のものは観察できない
し、後者の場合固体撮像装置は赤外波長領域にも
感光するので赤外波長領域の像情報は検出可能で
あるが、像をカラー化する場合赤外波長領域の像
情報は色バランスをとる上で邪魔になる。そこ
で、色の忠実性を上げる目的で、普通は赤外線カ
ツトフイルタ等で赤外波長領域の照明光は被観察
体に照射しないようにするか、あるいは、照射し
ても固体撮像装置受光面には達しないようなフイ
ルタを設ける必要がある。 このような内視鏡で被観察体の像を観察する場
合、特に生体内では患部と正常部とを見わけるの
に微妙な色調の差を検知しなければならない。一
般にその差を検知(認知)するには高度な知識と
経験が必要とされ、その上検知するまでに長時間
を要し、また検知の間中注意力も集中していなけ
ればならなかつた。 本発明は、上述のような欠点をなくし、患部と
正常部の識別を迅速かつ容易に行うことができる
ようにすることを目的とするものである。生体内
の患部と正常部の観察について、内視鏡装置の識
別能力を増す方法として、本発明では赤外線照射
によつて得られる不可視情報を可視情報に変換す
る方法を採る。一般に知られているように、固体
撮像装置は近赤外領域で高感度である。また照明
用光源も一般には可視波長領域よりも赤外波長領
域で多くのエネルギーを放射することが知られて
いる。ところで、被観察体から反射される光量
は、生体内では可視光波長領域の赤色(長波長)
側で多いことは血液が赤色をしていることからも
予想できる。さらに近赤外光で反射率が大きくな
ることも発表されている。これらのことから、生
体内での赤外光から得られる情報は、生体内での
特徴抽出に役立つ可能性は充分にある。このよう
に赤外光で得られた画像情報はTVモニター上で
特定の波長の色で表示する。異つた赤外波長領域
の画像だけをTVモニター上に(赤)、(緑)、
(青)で表示してもよいし、可視光波長領域(例
えば赤色像)で得られたものと、赤外波長領域で
得られたものとを同時に表示するようにしてもよ
い。要するに、生体内の患部を正常部と特徴づけ
られる波長領域での像信号の抽出を可能にするこ
とが重要である。 本発明の内視鏡装置は、 波長がほぼ1200nm以下の特定の波長領域の赤
外域を少なくとも含む光で被観察体を照明する照
明手段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に設け
られ、前記照明手段により照明された被観察体か
らの反射光を受けて結像面に被観察体像を形成す
る光学系と、 この光学系の結像面位置に配置され、前記特定
の波長領域の赤外光のみによる被観察体像を電気
信号に変換する固体撮像装置と、 この固体撮像装置から出力される上記特定の波
長領域の赤外光のみによる被観察体像を表わす電
気信号を受けて画像の表示を行う手段とを具える
ことを特徴とするものである。 次に図面にしたがつて本発明を詳細に説明す
る。 第1図AおよびBは人体臓器の反射スペクトル
を示す。第1図Aは胃のスペクトルで、ほとんど
400nm〜1200nmの波長まで平らであり、その反
射率は数10%である。一方第1図Bは血液のスペ
クトルで、400nm〜1200nmまで数%から100%
近くまで変化している。両者を比較すると、特に
赤外波長領域(800nm〜1200nm)でその差が大
きいことがわかる。例えば、胃の中に血液に似た
ような組織あるいは血液を多量に含んだようなも
のが存在し、その存在を認知しようとした場合、
近赤外波長領域で比較した方がその差がはつきり
し、その効果が著るしいことは明らかである。 現状の光学的内視鏡では、人間の比視感度
(400nm〜700nm)の波長領域でのみしか観察し
て判断することができない。一方CCDの感度領
域は400nmから1200nmに及んでおり、近赤外波
長領域の情報を得るのに充分である。また、一般
の光源に用いられる光源ランプは、可視光よりむ
しろ近赤外波長領域の波長のエネルギーを多量に
放射している。近赤外波長領域の波長で被観察体
を照射することは、一般に用いられる赤外光カツ
トフイルタの分光特性をより長波長側に移すだけ
でよく、その技術的困難性はない。 第2図は本発明による内視鏡装置の一例の体腔
内に挿入される部分の先端を示す。本例は直視型
であり、光源(第3図参照)からの光を光導体1
で内部に導き、照明用ガラス窓2を通して被観察
物体を照明する。被観察物体からの反射光を撮像
用ガラス窓3を経て取り入れ、結像レンズ4によ
りCCD、BBD等の自己走査型2次元固体撮像装
置5の受光面に結像させる。この固体撮像装置5
は多数の感光素子を平面的に配列したものであ
る。その出力信号をリード線束6を経て外部へ導
出する。このリード線束6には外部の発振器(第
3図参照)から固体撮像装置5を動作させるため
のクロツク信号を供給するリード線をも含むもの
である。 光導体1およびリード線束6を鞘7内に挿入す
る。またレンズ4および固体撮像装置5は外匣8
内に配置し、これを鞘7の先端に配置する。 第3図Aは外部に配置される部分の一実施例の
構成を示す。鞘7の端部から突出する光導体1の
入射端面1aと対向して光源21を配置する。光
源21は赤外線および可視光線を放射するもの
で、ここから出た光線は回転フイルタ22を通し
て光導体1の入射端面1aに入射し、被観察体へ
の照明光とされる。なお光導体1のコアは、一般
に多成分のガラスでは近赤外波長領域で減衰する
ので、近赤外波長領域でも減衰しない石英等も心
材に用いたフアイバを束ねたバンドルを使用する
のがのぞましい。回転フイルタ22はモータ20
により所定速度で定速回転させるように配置す
る。受光素子24および色切換信号回路25を以
つてスイツチングパルス発生回路を構成し、回転
フイルタ22の回転角によつてて変化する通過波
長領域を検出して、固体撮像装置5の駆動パルス
および固体撮像装置5から得られる像信号等を回
転フイルタ22の回転と同期させる。すなわち、
ハーフミラー23で反射した光を受光素子24に
入射させ、この受光素子24の出力を色切換信号
回路25に供給する。色切換信号回路25は電流
増幅器およびレベル検出回路を以つて構成し、受
光素子24の出力電流信号を電圧信号に変換し、
レベル検出回路で、3つの光(少なくとも1つは
赤外光を含む)のそれぞれのタイミング信号を作
る。更にこのような色切換信号回路の電流増幅器
の出力を微分し、レベルを揃えて発振回路27の
トリガ信号とする。信号切換回路28は、撮像装
置5からリード線束6を経て外部に導出される画
像信号を増幅器26を経て受信し、光導体1に入
射する光の色の種類に同期して各別の出力端子2
8B,28Gおよび28Rに供給する動作を行行
なうものである。この信号切換回路28には半導
体アナログスイツチ等の高速動作のスイツチを用
いる。発振回路27では色切換回路25からのト
リガ信号を受け、撮像装置5の走査信号およびモ
ニター用ブラウン管34の水平偏向回路32およ
び垂直偏向回路33への同期信号を供給する。水
平偏向回路32はモニター用ブラウン管34の
青、緑および赤の各ビームを水平方向に振らせる
ための出力増幅器で構成し、垂直偏向回路33は
これらのビームを垂直方向に振らせる出力増幅器
で構成する。 信号切換回路28の出力端子28G,28Rお
よび28Bからの各出力を、モニター用ブラウン
管34の緑格子、赤格子および青格子を動作させ
るのに充分な電圧となるように、緑色増幅器2
9、赤色増幅器30および青色増幅器31にそれ
ぞれ供給する。 第3図Bは外部に配置される部分のさらに他の
実施例の構成を示す図で、6′は固体撮像装置か
らの信号線、35は増幅器、36はA/D変換
器、37は回転フイルタ22と同期して切換わる
スイツチング回路、38a,38bおよび38c
は各波長領域の情報を収納するメモリ、39は
TVモニターに表示するに必要なTV信号処理回
路である。本例では、3波長領域の情報を時系列
的に順次各波長領域に割当てられたメモリ38
a,38bおよび38cに書込み、読出すときは
同時に読出して、TVモニターに適合した信号処
理を行う。メモリ38a,38bおよび38cに
はリフレツシユ機能をもたせ、何回も同じ信号を
読み出させる。また各メモリ38a,38bおよ
び38cはそれぞれ複数のメモリから成り、読み
出しながら書き込むこともできる。 第4図は回転フイルタ22を示す。回転フイル
タ22は3つの部分40,41および42に等分
され、例えば、部分40は700nm〜800nm(赤
色)、部分41は800nm〜900nm(赤外領域)、
部分42は600nm〜700nm(橙色)のそれぞれ
の波長の光を透過するものとする。このようなフ
イルタ22の回転と同期して信号切換回路28を
駆動し、例えば赤色部分40を透過した光により
得られる像信号を緑色出力端子28Gを介して緑
色チヤネルに供給し、モニタ用ブラウン管34上
で緑色像として映出させ、赤外領域部分41を透
過した光により得られる像信号を赤色出力端子2
8Rを経て赤色像として表示し、橙色部分42を
透過した光で得られる像信号を青色出力端子28
Bを経て青色像として表示することができる。こ
の場合各照明光波長領域から得られた像信号は、
必らずしもモニター用ブラウン管34上で同じか
以たような色で表示させる必要はなく、例えば部
分40に対応する出力を赤色に、部分41のそれ
は青色に、部分42のそれは緑色にそれぞれ表示
することは当然考えられる。またその組合わせは
多数あるが、患部と正常部との識別が最もし易い
ように、これらの組合わせを行えば良い。 本発明に用いる回転フイルタ22の各部分は、
表1の如く種々の波長領域を設定し得る。しかし
ながら、波長領域の組合わせはこれに限られるも
のではない。なお、本実施例においては、入射端
面1aを円形状としたが、スリツト状又は長方形
状であつてもよい。
The present invention relates to an endoscope device used to observe the inside of a body cavity or a cavity such as a mechanical component. Conventionally, in such endoscopes, an optical fiber bundle guides an image of the object to be observed outside the body cavity or cavity, and the optical image formed on the output end face of the optical fiber is transmitted through the eyepiece system. I am observing it through. Another method is to install a solid-state imaging device at the tip of the endoscope sheath instead of the optical fiber, convert the optical image formed on the light-receiving surface of the solid-state imaging device into an electrical signal, and read the signal. It has also been proposed to lead the signal out of the body cavity or cavity using a wire, perform the necessary signal processing, and then display it on a TV monitor. In the endoscope described above, the information obtained from the object to be observed is limited to the visible light wavelength region.
In other words, in the former case, the image is viewed optically directly with the inner eye, so it is naturally impossible to observe anything outside the visible wavelength range, and in the latter case, the solid-state imaging device is also sensitive to the infrared wavelength range, so images in the infrared wavelength range cannot be observed. Although the information is detectable, when colorizing an image, image information in the infrared wavelength region becomes a hindrance to achieving color balance. Therefore, in order to improve color fidelity, it is common to use an infrared cut filter to prevent illumination light in the infrared wavelength region from irradiating the object to be observed, or even if it is irradiated, it does not reach the light receiving surface of the solid-state image sensor. It is necessary to install a filter to prevent this. When observing an image of an object to be observed using such an endoscope, it is necessary to detect subtle differences in color tone to distinguish between an affected area and a normal area, especially in a living body. Generally, detecting (recognizing) the difference requires a high degree of knowledge and experience, and it takes a long time to detect it, and requires concentrated attention during the detection. It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned drawbacks and to make it possible to quickly and easily distinguish between an affected area and a normal area. As a method for increasing the discrimination ability of an endoscope apparatus for observing affected and normal parts within a living body, the present invention adopts a method of converting invisible information obtained by infrared irradiation into visible information. As is generally known, solid-state imaging devices have high sensitivity in the near-infrared region. It is also known that illumination light sources generally emit more energy in the infrared wavelength region than in the visible wavelength region. By the way, the amount of light reflected from the object to be observed is red (long wavelength) in the visible light wavelength region in vivo.
The fact that it is more common on the side can be predicted from the red color of the blood. It has also been announced that the reflectance increases with near-infrared light. For these reasons, there is a good possibility that information obtained from infrared light in a living body is useful for extracting features in a living body. Image information obtained using infrared light in this way is displayed on a TV monitor in the color of a specific wavelength. Only images in different infrared wavelength ranges are displayed on the TV monitor (red), (green),
(blue), or those obtained in the visible light wavelength region (for example, a red image) and those obtained in the infrared wavelength region may be displayed simultaneously. In short, it is important to be able to extract image signals in a wavelength range that characterizes an affected area within a living body as a normal area. The endoscope apparatus of the present invention comprises: an illumination means for illuminating an object to be observed with light that includes at least an infrared region in a specific wavelength range of approximately 1200 nm or less; and a distal end of a portion inserted into the object to be observed. an optical system that is provided and forms an image of the object to be observed on an imaging plane by receiving reflected light from the object to be observed illuminated by the illumination means; A solid-state imaging device that converts an image of an object to be observed using only infrared light in a wavelength range into an electrical signal, and an electrical signal output from the solid-state imaging device that represents an image of an object to be observed using only infrared light in the specific wavelength range. The apparatus is characterized by comprising means for displaying an image in response to the received image. Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. Figures 1A and 1B show reflection spectra of human organs. Figure 1A is the spectrum of the stomach, where most
It is flat for wavelengths from 400 nm to 1200 nm, and its reflectance is several 10%. On the other hand, Figure 1 B shows the spectrum of blood, ranging from a few percent to 100% from 400 nm to 1200 nm.
It's changing in the near future. Comparing the two, it can be seen that the difference is particularly large in the infrared wavelength region (800 nm to 1200 nm). For example, if there is tissue that resembles blood or something that contains a large amount of blood in the stomach, and you try to recognize its existence,
It is clear that the difference is more pronounced when compared in the near-infrared wavelength region, and the effect is more significant. Current optical endoscopes can only observe and make judgments in the wavelength range of human specific luminous efficiency (400 nm to 700 nm). On the other hand, the sensitivity range of CCD extends from 400 nm to 1200 nm, which is sufficient to obtain information in the near-infrared wavelength region. Furthermore, light source lamps used as general light sources emit a large amount of energy in the near-infrared wavelength region rather than visible light. Irradiating an object to be observed with wavelengths in the near-infrared wavelength region requires only shifting the spectral characteristics of commonly used infrared light cut filters to longer wavelengths, and there is no technical difficulty in doing so. FIG. 2 shows the distal end of a portion of an example of the endoscopic device according to the present invention that is inserted into a body cavity. This example is a direct view type, and the light from the light source (see Figure 3) is transmitted to the light guide 1.
The object to be observed is illuminated through the illumination glass window 2. Reflected light from an object to be observed is taken in through an imaging glass window 3, and an image is formed by an imaging lens 4 on a light receiving surface of a self-scanning two-dimensional solid-state imaging device 5 such as a CCD or BBD. This solid-state imaging device 5
is a planar arrangement of a large number of photosensitive elements. The output signal is led out through the lead wire bundle 6. This lead wire bundle 6 also includes lead wires for supplying a clock signal for operating the solid-state imaging device 5 from an external oscillator (see FIG. 3). The light guide 1 and the lead wire bundle 6 are inserted into the sheath 7. Further, the lens 4 and the solid-state imaging device 5 are mounted in an outer case 8.
This is placed at the tip of the sheath 7. FIG. 3A shows the construction of one embodiment of the externally arranged part. A light source 21 is arranged opposite to the entrance end face 1a of the light guide 1 which projects from the end of the sheath 7. The light source 21 emits infrared rays and visible rays, and the rays emitted from the light source pass through a rotating filter 22 and enter the entrance end face 1a of the light guide 1, and are used as illumination light for the object to be observed. Since the core of the light guide 1 is generally made of multi-component glass, it is attenuated in the near-infrared wavelength region, so it is preferable to use a bundle made of fibers made of quartz or the like, which does not attenuate even in the near-infrared wavelength region, as the core material. . The rotary filter 22 is connected to the motor 20
It is arranged so that it rotates at a constant speed at a predetermined speed. The light-receiving element 24 and the color switching signal circuit 25 constitute a switching pulse generation circuit, which detects a passing wavelength range that changes depending on the rotation angle of the rotary filter 22, and generates a driving pulse for the solid-state imaging device 5 and a switching pulse generation circuit. Image signals etc. obtained from the imaging device 5 are synchronized with the rotation of the rotary filter 22. That is,
The light reflected by the half mirror 23 is made incident on a light receiving element 24, and the output of this light receiving element 24 is supplied to a color switching signal circuit 25. The color switching signal circuit 25 includes a current amplifier and a level detection circuit, and converts the output current signal of the light receiving element 24 into a voltage signal.
Level detection circuits create timing signals for each of the three lights (at least one including infrared light). Furthermore, the output of the current amplifier of such a color switching signal circuit is differentiated, and the levels are made uniform to be used as a trigger signal for the oscillation circuit 27. The signal switching circuit 28 receives the image signal led out from the imaging device 5 via the lead wire bundle 6 via the amplifier 26, and outputs it to each different output terminal in synchronization with the color type of light incident on the light guide 1. 2
8B, 28G and 28R. This signal switching circuit 28 uses a high-speed operating switch such as a semiconductor analog switch. The oscillation circuit 27 receives the trigger signal from the color switching circuit 25 and supplies a scanning signal for the imaging device 5 and a synchronization signal to the horizontal deflection circuit 32 and vertical deflection circuit 33 of the monitor cathode ray tube 34. The horizontal deflection circuit 32 consists of an output amplifier for deflecting the blue, green, and red beams of the monitor cathode ray tube 34 in the horizontal direction, and the vertical deflection circuit 33 consists of an output amplifier for deflecting these beams in the vertical direction. do. The green amplifier 2 is connected so that each output from the output terminals 28G, 28R, and 28B of the signal switching circuit 28 has a voltage sufficient to operate the green grating, red grating, and blue grating of the monitor cathode ray tube 34.
9, supplies to the red amplifier 30 and the blue amplifier 31, respectively. FIG. 3B is a diagram showing the configuration of still another embodiment of the externally arranged portion, in which 6' is a signal line from a solid-state imaging device, 35 is an amplifier, 36 is an A/D converter, and 37 is a rotating Switching circuits 38a, 38b and 38c that switch in synchronization with filter 22
39 is a memory that stores information for each wavelength region;
This is a TV signal processing circuit required for display on a TV monitor. In this example, information on three wavelength regions is stored in a memory 38 that is sequentially allocated to each wavelength region in chronological order.
When writing and reading data to a, 38b, and 38c, the signals are read out simultaneously to perform signal processing suitable for a TV monitor. The memories 38a, 38b, and 38c are provided with a refresh function to read out the same signal many times. Furthermore, each of the memories 38a, 38b, and 38c is composed of a plurality of memories, and can be written while being read. FIG. 4 shows rotary filter 22. FIG. The rotary filter 22 is equally divided into three parts 40, 41 and 42, for example, part 40 has a wavelength of 700 nm to 800 nm (red), part 41 has a wavelength of 800 nm to 900 nm (infrared region),
It is assumed that the portion 42 transmits light having a wavelength of 600 nm to 700 nm (orange color). The signal switching circuit 28 is driven in synchronization with the rotation of the filter 22, and, for example, an image signal obtained from the light transmitted through the red portion 40 is supplied to the green channel via the green output terminal 28G, and the image signal is supplied to the green channel through the green output terminal 28G. The image signal obtained by the light transmitted through the infrared region portion 41 is output to the red output terminal 2.
8R, the image signal obtained from the light transmitted through the orange portion 42 is displayed as a red image, and the image signal is sent to the blue output terminal 28.
B can be displayed as a blue image. In this case, the image signal obtained from each illumination light wavelength region is
It is not necessarily necessary to display the same color on the monitor cathode ray tube 34; for example, the output corresponding to the section 40 may be displayed in red, the output corresponding to the section 41 may be displayed in blue, and the output corresponding to the section 42 may be displayed in green. It is of course possible to display it. Although there are many combinations, these combinations may be used in such a way that the affected area and normal area can be most easily distinguished. Each part of the rotary filter 22 used in the present invention is
Various wavelength ranges can be set as shown in Table 1. However, the combination of wavelength regions is not limited to this. In this embodiment, the incident end surface 1a is circular, but it may be slit-shaped or rectangular.

【表】 上述した例では、照明光学系中に回転フイルタ
22を設けて、被観察体を所定の波長領域の光で
順次に照射したが、本発明によれば、赤外領域ま
たは赤外領域を含む可視光により被観察体を照明
し、固体撮像装置の前方に所定の波長領域の光を
選択するフイルタを配置することもできる。次に
このような例を幾つか説明する。 第5図は本発明のフイルタ45の他の実施例を
示す図である。本例では、固体撮像装置の受光面
上に各波長選択性のあるフイルタ部分45a,4
5bおよび45cを市松模様に配置し、フイルタ
部分45a,45bおよび45cのうち少なくと
も1つを赤外波長領域にのみ透過性のあるものと
する。例えば、フイルタ部分45aをR(赤色)、
45bをG(緑色)および45cをIR(赤外波長
領域の1つ)と決めることもできる。固体撮像装
置から得られた信号は、既知の単板式カラーTV
カメラの信号処理と同様な処理をすることによつ
て、各波長領域に応じた像信号を分離し、TV画
面上に色像を表示できる信号処理を行う。 第6図は第5図のフイルタ45を組込んだ本発
明の内視鏡装置を示す図で、内視鏡先端に配置し
た結像レンズ4により、被観察体の像を上述した
光学フイルタ45を経て固体撮像装置5に入射さ
せる。固体撮像装置5からの信号を増幅器および
クランプ回路51を経てスイツチング回路52に
供給する。このスイツチング回路52を固体撮像
装置駆動回路53により同期駆動し、フイルタ4
5の各波長領域から得られた信号を順次に緑、青
および赤色チヤンネルの増幅器およびフイルタ5
4a,54bおよび54cに供給する。これらの
出力信号をさらに信号処理回路55に供給し、
TVモニターに適合した所定の色信号を得ること
ができる。 第7図は本発明内視鏡装置に用いるフイルタの
さらに他の実施例を示す。本例のフイルタ46の
フイルタ部分46aおよび46bは、それぞれ赤
色像信号および緑色像信号を透過するいわゆるス
トライプフイルタ46を構成するものとする。 第8図は第7図に示すフイルタを使用する場合
の本発明内視鏡装置に用いる光分解系の一例を示
す側面図である。この場合には、2個の固体撮像
装置5a,5bを用いる。すなわち、1つの固体
撮像装置はある特定の波長領域の像信号を、他の
固体撮像装置は他の特定のあるいは複数の波長領
域の像を得るためのもので、上記波長領域のうち
の少なくとも1つが赤外波長領域の像を得るため
のものであることを特徴とする。例えば、被観察
物体から反射しレンズを通過した光9がペンタプ
リズム10に入射し、ダイクロイツク面11で赤
外波長領域光が反射れ、赤色光と緑色光が透過し
直進する。ダイクロイツク面11で反射された赤
外波長領域光12はミラー面13でふたたび反射
され、赤外像透過フイルタ47を介して第1の固
体撮像装置5aに入射する。ダイクロイツク面1
1を透過した光は、光透過性ブロツク14中を透
過し、ストライプフイルタ46のフイルタ部分4
6aおよび46bのフイルタ作用により、赤色光
および緑色光が透過し、第2の固体撮像装置5b
に入射する。 第9図は第8図の光分解系を本発明内視鏡装置
の体腔内に挿入される部分に組込んだ一構成例を
示す図である。この例では被観察物体からの反射
光を撮像用ガラス窓3を経て取り入れ、結像レン
ズ4とペンタプリズム10と、光透過性ブロツク
14と、固体撮像装置5aおよび5bによつて結
像し、光分解し、電気信号に変える。リード線束
6には、撮像装置5aおよび5bからの映像信を
とり出すためのリード線が収容されており、他は
第2図の説明に示した通りの構成をとる。 第10図は生体体腔内の正常部と患部について
の反射曲線図で、正常部の反射曲線をA、患部の
反射曲線をBで示す。いまl1、l2およびl3の各波
長領域を通す分光フイルタを用いて分光し、これ
ら各波長領域の光によつて固体撮像装置から得ら
れる電気信号を、例えばそれぞれR(赤色)、G
(緑色)およびB(青色)の電気信号に同期させて
画像表示すると、正常部については反射曲線Aが
ほぼ平坦な軌跡を描くためR、GおよびBの反射
率が一定となり、その結果混色されて白色とな
る。しかし患部についてみると、反射曲線Bの如
き軌跡を描き波長領域l1、l2およびl3における各
反射率をα、βおよびγとするとαR+βG+γB
の割合で混色されるため、正常な白色の表示装置
に色のついた患部の部分が明瞭に色が出て表示さ
れる。可視域ではたとえ従来のような可視域の
R、GおよびBのフイルタを通したとしても反射
曲線Aと反射曲線Bはほとんど同じなため、正常
部と異常部の差を表示装置で識別することは困難
である。 本発明は上述した例にのみ限定されるものでは
なく、幾多の変更、変形が可能である。上述した
例では3個の波長領域の像を得る例について説明
したが、これに限定されるものではない。波長領
域を数多くとることによつてさらに多くの情報を
得ることもできる。この場合、現在普及している
TVモニターではR(赤色)、G(緑色)、B(青色)
の3原色を発光し、その混合によつて種々の色調
の像を表示しているので、これらの混合によつて
3色以上の色像を表示してもよいし、あるいは各
波長領域ごとの像を一度フレームメモリに替えて
おいて順次切換えて、メモリからの像信号を3波
長領づつ読み出して、3原色にTVモニター上で
表示することも考えられる。 以上詳述したように、本発明の内視鏡装置によ
れば、近赤外光のみによる被観察体像を表示する
ことができるようにしたので、通常血液に似た組
織あるいは血液を多量に含む組織である患部を正
常部に対して高いコントラストで表わす像を得る
ことができるとともに皮下組織の状態をも見るこ
とができるので患部と正常部とを容易かつ正確に
見分けることができるようになるものである。
[Table] In the example described above, the rotating filter 22 was provided in the illumination optical system and the object to be observed was sequentially irradiated with light in a predetermined wavelength range. It is also possible to illuminate the object to be observed with visible light including visible light, and to place a filter in front of the solid-state imaging device that selects light in a predetermined wavelength range. Next, some such examples will be explained. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the filter 45 of the present invention. In this example, each wavelength-selective filter portion 45a, 4 is provided on the light-receiving surface of the solid-state imaging device.
5b and 45c are arranged in a checkered pattern, and at least one of the filter portions 45a, 45b and 45c is transparent only in the infrared wavelength region. For example, the filter portion 45a is R (red),
It is also possible to determine 45b as G (green) and 45c as IR (one of the infrared wavelength regions). The signal obtained from the solid-state image sensor is transmitted to a known single-panel color TV.
By performing processing similar to the signal processing of a camera, image signals corresponding to each wavelength region are separated, and signal processing that can display a color image on a TV screen is performed. FIG. 6 is a diagram showing an endoscope apparatus of the present invention incorporating the filter 45 shown in FIG. The light is made incident on the solid-state imaging device 5 through the . A signal from the solid-state imaging device 5 is supplied to a switching circuit 52 via an amplifier and a clamp circuit 51. This switching circuit 52 is synchronously driven by a solid-state imaging device drive circuit 53, and the filter 4
The signals obtained from each wavelength region of 5 are sequentially passed through the green, blue and red channel amplifiers and filters 5.
4a, 54b and 54c. These output signals are further supplied to a signal processing circuit 55,
A predetermined color signal suitable for a TV monitor can be obtained. FIG. 7 shows still another embodiment of the filter used in the endoscope apparatus of the present invention. The filter portions 46a and 46b of the filter 46 in this example constitute a so-called stripe filter 46 that transmits a red image signal and a green image signal, respectively. FIG. 8 is a side view showing an example of a photolysis system used in the endoscope apparatus of the present invention when the filter shown in FIG. 7 is used. In this case, two solid-state imaging devices 5a and 5b are used. That is, one solid-state imaging device is for obtaining an image signal in a specific wavelength range, and the other solid-state imaging device is for obtaining an image in another specific wavelength range or a plurality of wavelength ranges, and at least one of the wavelength ranges is It is characterized in that it is for obtaining an image in an infrared wavelength region. For example, light 9 reflected from an object to be observed and passed through a lens enters a pentaprism 10, where infrared wavelength region light is reflected by a dichroic surface 11, and red light and green light are transmitted and travel straight. The infrared wavelength region light 12 reflected by the dichroic surface 11 is reflected again by the mirror surface 13 and enters the first solid-state imaging device 5a via the infrared image transmission filter 47. dichroic surface 1
The light that has passed through the stripe filter 46 passes through the light-transmitting block 14 and passes through the filter portion 4 of the stripe filter 46.
Due to the filter action of 6a and 46b, red light and green light are transmitted through the second solid-state imaging device 5b.
incident on . FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration in which the photolysis system shown in FIG. 8 is incorporated into a portion of the endoscopic device of the present invention to be inserted into a body cavity. In this example, reflected light from an object to be observed is taken in through an imaging glass window 3, and an image is formed by an imaging lens 4, a pentaprism 10, a light-transmitting block 14, and solid-state imaging devices 5a and 5b. It is photolyzed and converted into electrical signals. The lead wire bundle 6 accommodates lead wires for taking out video signals from the imaging devices 5a and 5b, and the other structure is as shown in the explanation of FIG. 2. FIG. 10 is a reflection curve diagram of a normal part and an affected part in a living body cavity, where the reflection curve of the normal part is shown as A, and the reflection curve of the affected part is shown as B. Now, spectroscopy is performed using a spectroscopic filter that passes through each of the wavelength regions of l 1 , l 2 and l 3 , and the electrical signals obtained from the solid-state imaging device using the light of each of these wavelength regions are, for example, R (red) and G, respectively.
When an image is displayed in synchronization with the (green) and B (blue) electrical signals, in the normal area, the reflection curve A traces a nearly flat trajectory, so the reflectance of R, G, and B is constant, and as a result, colors are mixed. It turns white. However, when looking at the affected area, if we draw a locus like reflection curve B and let the reflectances in the wavelength ranges l 1 , l 2 and l 3 be α, β and γ, then αR + βG + γB
Because the colors are mixed at a ratio of In the visible range, even if it passes through a conventional visible range R, G, and B filter, reflection curve A and reflection curve B are almost the same, so the difference between normal and abnormal areas can be identified using a display device. It is difficult. The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified and modified in many ways. Although the above example describes an example in which images in three wavelength regions are obtained, the present invention is not limited to this. Even more information can be obtained by using a large number of wavelength regions. In this case, the currently popular
On the TV monitor, R (red), G (green), B (blue)
The three primary colors are emitted, and images of various tones are displayed by mixing them, so it is possible to display a color image of three or more colors by mixing them, or by emitting light in each wavelength range. It is also conceivable to once transfer the image to a frame memory and then sequentially switch the image signals from the memory to read out the image signals in each of the three wavelength regions and display them in the three primary colors on the TV monitor. As described in detail above, according to the endoscope device of the present invention, it is possible to display an image of the object to be observed using only near-infrared light, so that tissue resembling normal blood or a large amount of blood can be displayed. It is possible to obtain an image that shows the affected area, which is the tissue that contains it, in high contrast with the normal area, and it is also possible to see the condition of the subcutaneous tissue, making it possible to easily and accurately distinguish between the affected area and the normal area. It is something.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図AおよびBは人体臓器の反射スペクトル
の状態を示す図、第2図は本発明による内視鏡装
置の一例の体腔内に挿入される部分の先端を示す
断面図、第3図AおよびBはそれぞれ本発明装置
の外部に配置される部分の構成を示す図、第4図
は本発明装置に使用する回転フイルタを示す図、
第5図はフイルタの変形例を示す図、第6図は第
5図のフイルタの利用例を示した構成図、第7図
はフイルタのさらに他の例を示した図、第8図は
第7図のフイルタを使用する場合の本発明装置に
用いる光分解系の一例を示す側面図、第9図は第
8図の光分解系を本発明装置の体腔内に挿入され
る部分に組込んだ一構成例を示す図、第10図は
生体体腔内の正常部と患部についての反射曲線を
示す図である。 1……光導体、2……照明用ガラス窓、3……
撮像用ガラス窓、4……結像レンズ、5,5a,
5b……固体撮像装置、6……リード線束、6′
……固体撮像装置からの信号線、7……鞘、8…
…外匣、9……レンズを通過した光、10……ペ
ンタプリズム、11……ダイクロイツク面、12
……赤外波長領域光、13……ミラー面、14…
…光透過性ブロツク、20……モータ、21……
光源、22……回転フイルタ、22a……光学フ
イルタ、23……ハーフミラー、24……受光素
子、25……色切換信号回路、26……増幅器、
27……発振回路、28……信号切換回路、28
R……赤色出力端子、28G……緑色出力端子、
28B……青色出力端子、29……緑色増幅器、
30……赤色増幅器、31……青色増幅器、32
……水平偏向回路、33……垂直偏向回路、34
……モニター用ブラウン管、35……増幅器、3
6……A/D変換器、37……スイツチング回
路、38a,38b,38c……情報収納メモ
リ、39……TV信号処理回路、40,41,4
2,45a,45b,45c,46a,46b…
…フイルタ部分、45,46,47……フイル
タ、51……増幅器・クランプ回路、52……ス
イツチング回路、53……固体撮像装置駆動回
路、54a,54b,54c……信号増幅器・フ
イルタ、55……信号処理回路。
1A and 1B are views showing the state of the reflection spectra of human organs, FIG. 2 is a sectional view showing the tip of the endoscope device according to the present invention inserted into a body cavity, and FIG. 3A is a diagram showing the state of the reflection spectrum of human organs. and B are diagrams showing the configuration of parts arranged outside the device of the present invention, respectively, and FIG. 4 is a diagram showing a rotating filter used in the device of the present invention,
FIG. 5 is a diagram showing a modified example of the filter, FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the use of the filter in FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing still another example of the filter, and FIG. A side view showing an example of the photolysis system used in the device of the present invention when using the filter shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing a typical configuration example, and is a diagram showing reflection curves for a normal part and an affected part in a living body cavity. 1... Light guide, 2... Glass window for lighting, 3...
Imaging glass window, 4...imaging lens, 5, 5a,
5b...Solid-state imaging device, 6...Lead wire bundle, 6'
...Signal line from the solid-state imaging device, 7...Sheath, 8...
... Outer case, 9 ... Light passing through lens, 10 ... Pentaprism, 11 ... Dichroic surface, 12
...Infrared wavelength region light, 13...Mirror surface, 14...
...Light transparent block, 20...Motor, 21...
Light source, 22... Rotating filter, 22a... Optical filter, 23... Half mirror, 24... Light receiving element, 25... Color switching signal circuit, 26... Amplifier,
27...Oscillation circuit, 28...Signal switching circuit, 28
R...Red output terminal, 28G...Green output terminal,
28B...Blue output terminal, 29...Green amplifier,
30...Red amplifier, 31...Blue amplifier, 32
...Horizontal deflection circuit, 33...Vertical deflection circuit, 34
... Monitor cathode ray tube, 35 ... Amplifier, 3
6... A/D converter, 37... Switching circuit, 38a, 38b, 38c... Information storage memory, 39... TV signal processing circuit, 40, 41, 4
2, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b...
...Filter portion, 45, 46, 47...Filter, 51...Amplifier/clamp circuit, 52...Switching circuit, 53...Solid-state imaging device drive circuit, 54a, 54b, 54c...Signal amplifier/filter, 55... ...Signal processing circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 波長がほぼ1200nm以下の特定の波長領域の
赤外域を少なくとも含む光で被観察体を照明する
照明手段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に設け
られ、前記照明手段により照明された被観察体か
らの反射光を受けて結像面に被観察体像を形成す
る光学系と、 この光学系の結像面位置に配置され、前記特定
の波長領域の赤外光のみによる被観察体像を電気
信号に変換する固体撮像装置と、 この固体撮像装置から出力される上記特定の波
長領域の赤外光のみによる被観察体像を表わす電
気信号を受けて画像の表示を行う手段とを具える
ことを特徴とする内視鏡装置。
[Scope of Claims] 1. An illumination means for illuminating an object to be observed with light that includes at least an infrared region in a specific wavelength range of approximately 1200 nm or less; , an optical system that receives reflected light from the observed object illuminated by the illumination means and forms an image of the observed object on an imaging plane; and an optical system that is disposed at the imaging plane position of this optical system and is arranged in the specific wavelength range. a solid-state imaging device that converts an image of an object to be observed using only infrared light into an electrical signal; and a solid-state imaging device that receives an electrical signal representing an image of an object to be observed using only infrared light in the specific wavelength region outputted from the solid-state imaging device. What is claimed is: 1. An endoscope apparatus comprising means for displaying an image.
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