JPH059007B2 - - Google Patents

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JPH059007B2
JPH059007B2 JP62013311A JP1331187A JPH059007B2 JP H059007 B2 JPH059007 B2 JP H059007B2 JP 62013311 A JP62013311 A JP 62013311A JP 1331187 A JP1331187 A JP 1331187A JP H059007 B2 JPH059007 B2 JP H059007B2
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JP
Japan
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light
image
observed
wavelength region
infrared wavelength
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Application number
JP62013311A
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English (en)
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JPS62182705A (ja
Inventor
Shunpei Tanaka
Hidetoshi Yamada
Masahiro Hirata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
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  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

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つのこの赤外波長
領域の光とは異なる波長領域の光とで時系列的に
被観察体を照明する手段と、 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各波長領
域の光による被観察体像を表す電気信号を記憶す
る複数のフレームメモリと、 これら複数のフレームメモリを順次切換えて読
み出した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、この赤外波長領域とは異なる少なくとも
1つの赤外波長領域の光または可視波長領域の光
による被観察体像を表す電気信号を順次切換えて
フレームメモリから読み出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1つの赤外波長領
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。 また、生体粘膜における分光特性の変化は可視
波長領域における変化だけでなく、特定の赤外波
長領域における変化も存在する。従来の可視光に
よる被観察体の像を撮像する内視鏡では赤外波長
領域における分光特性の変化を検出することは不
可能である。さらに、赤外光による被観察体の像
を撮像する従来の内視鏡においては、特定の赤外
波長領域における変化が積分されてしまうため、
十分なコントラストを得ることができない。本発
明においては、複数の赤外波長領域の光による像
を合成してカラー表示するので、分光特性の変化
を色調の変化として観察することができ、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。 さらに、本発明による内視鏡装置においては、
少なくとも1つの赤外波長領域の光によつて得ら
れた被観察体像を表す電気信号と、少なくとも1
つの他の波長領域の光による被観察体像を表す電
気信号とフレームメモリに記憶し、これらのフレ
ームメモリから順次切換えて読み出した電気信号
でカラー画像を表示するようにしたので、生体粘
膜表面の画像と粘膜深部の画像とを異なる色調で
表示することができ、したがつて正常部と患部と
を明瞭に識別することができ、従来の内視鏡装置
では検出困難な病変部の発見、観察、診断を行う
ことができる。 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、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3
2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3
4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3
3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、フレームメモリ38
a,38b,38cに記憶し、これらフレームメ
モリから順次切換えて読出した信号をモニター用
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29、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4
0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】 第5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の各赤外
波長領域を通す分光フイルタを用いて分光し、こ
れら各赤外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がほぼ平坦な軌道を描くため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及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。可視域ではたとえば従来のような可視
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、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よい。すなわち、各
波長領域ごとの像を一度フレームメモリに蓄えて
おいて順次切換えて、メモリからの像信号を3波
長領域づつ読み出して、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、赤外波長領域の光による被観察体の像と、
この赤外波長領域とは異なる瀬以外波長領域の光
または可視波長領域の光による被観察体の像とを
時系列的に固体撮像装置で撮像し、得られる電気
信号を複数のフレームメモリに記憶し、これらの
フレームメモリから順次切換えて読み出した電気
信号を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
本発明の内視鏡装置に使用する回転フイルタを示
す図、第5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。

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つのこの赤外波長領域の光とは異なる波
    長領域の光とで時系列的に被観察体を照明する手
    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各波長領
    域の光による被観察体像を表す電気信号を記憶す
    る複数のフレームメモリと、 これら複数のフレームメモリを順次切換えて読
    み出した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。
JP62013311A 1987-01-24 1987-01-24 内視鏡装置 Granted JPS62182705A (ja)

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