JPH059004B2 - - 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、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
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
光とを含む照射光で被観察体を同時に照明する手
段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に配置
され、被観察体から反射された光を受けて結像面
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
像を電気信号に変換する固体撮像装置と、 上記光学系と固体撮像装置との間に配置され、
被観察体から反射された光を少なくとも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
の光とに分離するフイルタと、 上記固体撮像装置から出力される上記各波長領
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性はない。

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ものである。本
例は直視型であり、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２１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
察体を照明する。被観察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
前面に後述する波長分割用フイルタ４５を配置し
たCCD、BBD等の自己操作型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。その出力信号をシリード線束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。

本発明によれば、赤外領域の光と可視領域の光
とを含む照明光で被観察体を照明し、固体撮像装
置５の前方に所定の波長領域の光を選択するフイ
ルタ４５を配置する。次に、このように構成した
本発明の内視鏡装置の例を幾つか説明する。

第３図は本発明のフイルタ４５の一実施例を示
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，４５
ｂ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）、４
５ｂ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映像信号を分離し、TV
画面上に色像を表示できる信号処理を行う。

第４図は第３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、内視鏡鞘先端に配置
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の入射
させる。固体撮像装置５からの信号を像幅器およ
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
４５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
５４ａ，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
モニター用カラーブラウン管５６に適合した所定
の色信号を得ることができる。

第５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６図は第５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され、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１２はミラー面１３でふたたび反射
され、赤外線透過フイルタ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を通過した光は、光透過性ブロツク１４中を通
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７図は第６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からの映像信号
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。

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色以上の色素を表示しても良い。

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分離し
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、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図は本発明の内視鏡装置に用いるフ
イルタの一例を示す図、第４図は第３図に示した
フイルタを用いた本発明の内視鏡装置の一例を示
した構成図、第５図はフイルタのさらの他の例を
示した図、第６図は第５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７図は第６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み込んだ構成を示
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、７…
…鞘、８……外匣、１０……ペンタプリズム、１
１……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、２１……光源、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、５６……カラー
ブラウン管。

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で被
   観察体を同時に照明する手段と、 被観察体の内部に挿入される部分の先端に配置
   され、被観察体から反射された光を受けて結像面
   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
   像を電気信号に変換する固体撮像装置と、 上記光学系と固体撮像装置との間に配置され、
   被観察体から反射された光を少なくとも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
   の光とに分離するフイルタと、 上記固体撮像装置から出力される上記各波長領
   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。