JPH059003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

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
イバ束により被観察体の像を生体体腔外或いは空
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
バの代わ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
体体腔外或い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肉眼で像を見るの
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
感度を有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、幹部と
正常部の識別を迅速かつ容易に行うことができる
内視鏡装置を提供することを目的とするものであ
る。 本発明の内視鏡装置は、少なくとも１つの赤外
波長領域の光と少なくとも１つの可視波長領域の
光とを含む照射光を放射する光源と、 この光源から放射される照射光を、少なくとも
１つの赤外波長領域の光と、少なくとも１つの可
視波長領域の光とに分割し、時系列的に順次被観
察体に照射する波長領域分割手段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に設け
られ、被観察体からの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、被観察体
の光学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少なくと
も１つの赤外波長領域の光による被観察体像を表
す電気信号と、少なくとも１つの可視波長領域の
光による被観察体像を表す電気信号を受けてカラ
ー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。 このように本発明においては、少なくとも１つ
の赤外波長領域の光による被観察体像を表す電気
信号と、少なくとも１つの可視波長領域の光によ
る被観察体像を表す電気信号とを合成してカラー
画像を表示するようにしたため、可視波長領域の
光による被観察体像のみを表示する場合や赤外波
長領域の光による被観察体像のみを表示する場合
に比べて正常部と患部とを色分けして表示するこ
とができ、これらを正確かつ容易に識別すること
ができる。また、赤外波長領域の光は生体粘膜を
透過して皮下組織に達し、血液に似たような組織
または血液を多量に含む組織である患部はこの赤
外波長領域の光を吸収するので生体粘膜深部の情
報をも得ることができる。すなわち、本発明にお
いては、生体粘膜表面の微細構造を観察可能な可
視波長領域の光による像と、生体粘膜深部の情報
を得ることが可能な赤外波長領域の光による像と
を合成して同時に観察できるので、患部と正常部
とを明確に識別することができる。 一般に知られているように、固体撮像装置は近
赤外領域に対して高感度を有している。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。したがつて、本発明による内視鏡装置を
実施する上での技術的困難はない。 本発明による内視鏡装置においては、赤外波長
領域の光によつて得られた被観察体像と、可視波
長領域の光によつて得られた被観察体像とを合成
してカラー画像を表示する態様は、生体内の患部
を正常部と明確に識別できるようなものであれば
どのようなものでも良い。 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
物体を証明する。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
の証明光とされる。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を心
材に用いたフアイバを束ねたバンドルを使用する
のが望ましい。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２
５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て構成し、受光素子２
４の出力電流信号を電圧信号に変換し、レベル検
出回路で、青、緑および赤色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２
８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２８Ｂ，２８Ｇおよび２８Ｒに供給す
る動作を行うものである。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ように必要な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３
８ａ，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
チヤンネルに供給し、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、
必ずしもモニター用ブラウン管３４上で同じか似
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。

【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１つの赤外波長領域の
光と２つの可視波長領域の光で順次に照射した
が、本発明によれば、複数の赤外波長領域の光ま
たは１つの可視波長領域の光により被観察体を照
明することもできる。 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、こ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良い。 以上詳述したように、本発明の内視鏡装置によ
れば、赤外波長領域の光による被観察体の像と、
可視波長領域の光による被観察体の像とを順次に
形成して固体撮像装置で撮像し、得られる電気信
号を合成してカラー画像として表示するようにし
たので、生体粘膜表面の状態と粘膜深部の状態と
を色分けして表示することができる、したがつて
正常部と患部とを正確、迅速かつ容易に識別する
ことができ、診断に対してきわめて有用な情報を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

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はそれぞれ本発明の内
視鏡装置の外部に配置される部分の構成を示す
図、第４図は第２図に示す本発明の内視鏡装置に
使用する回転フイルタを示す図である。 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、３６
……Ａ／Ｄ変換器、３７……スイツチング回路、
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ……情報収納メモリ、３
９……TV信号処理回路、４０，４１，４２……
フイルタ部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの赤外波長領域の光と少なく
   とも１つの可視波長領域の光とを含む照明光を放
   射する光源と、 この光源から放射される照明光を、少なくとも
   １つの赤外波長領域の光と、少なくとも１つの可
   視波長領域の光とに分割し、時系列的に順次被観
   察体に照射する波長領域分割手段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に設け
   られ、被観察体からの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、被観察体
   の光学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少なくと
   も１つの赤外波長領域の光による被観察体像を表
   す電気信号と、少なくとも１つの可視波長領域の
   光による被観察体像を表す電気信号を受けてカラ
   ー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。