JPS60181720A - 固体撮像素子内蔵の内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は観察あるいは診断に適した波長の光で観察ある
いは擾像可能とする固体撮像素子内蔵の内視鏡に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、細長の挿入部を体腔内に挿入して、挿入部の先端
部から体腔内を照明し、且つ先端部に形成した観察手段
にて体腔内の対象とする臓器等を結像して（切開するこ
となく）体外から観察あるいは診断できる内視鏡が広く
用いられる状況にある。

従来の内視鏡にあっては、肉眼による観察に近い状態で
観察できるように、照明手段は白色光で行っていた。し
かしながら、病変部によっては、近赤外等特定の波長の
光で観察した方が、病変部の発見あるいは症状の変化等
を診断し易い場合がある。

このため特開昭５８−４６９２９号公報の従来例に開示
されているように可視光の他に近赤外光を含む照明手段
を設けて近赤外光で受光してそのレベルが一定以上の部
分を抽出して輪郭線で表示するようにしたものがあるが
、近赤外で表示する部分が一定レベル以上の輪郭のみで
あり、輪郭内は可視光で観察しなければならないため、
詳しい診断が難しい場合がある。又、細胞の代謝状態を
調べる場合には、この赤外域の波長の光では対処てきな
い場合がある。

即ち、生細胞内の補酵素であるじリジンスクレオチドの
還元型のみが紫外線励起による螢光放射することを利用
して、生細胞に螢光励起用の光を照射し、且つ螢光を受
光して１１１Ｉ１２Ｉ内の代謝状態を監視可能どする従
来例が特開昭５４−１２８１８４号公報に開示されてい
る。しかしながら、この従来例は紫外線のみでの観察し
かできないので、総合的に診断できないという欠点があ
る。

上記２つの各従来例は、それぞれが有効に機能する場合
があるが、症状が複合的である場合、例えばその症状が
赤外域で反射あるいは吸収に顕著になる症状と、可視光
の波長域で反射あるいは吸収がｍ著になる他の症状とが
合併したもの、あるいは一方の症状が治癲しかけた場合
に他の症状が現われる場合等に対しては対処できなく、
症状を見逃したり、一方の症状にのみ着目して診断を誤
る等の虞れがある。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたちので、可視
光、赤外光、紫外光等所望とする波長領域の光でそれぞ
れ観察可能であると共に、重畳して観察できるようにし
て、診断部位に応じた波長域での観察のみならず、総合
的な診断を可能にする固体撮像素子内蔵の内視鏡を提供
することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、赤外光、可視光及び紫外光励起用の光とでそ
れぞれ照明可能にすると共に、赤外光。

可視光及び紫外域の螢光の各波長域の光のみでそれぞれ
撮像し、それぞれ対応するメモリに書き込み、所望とす
る波長域でｌ１ｉｉ像したデータを択一的あるいは重畳
して表示できるようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の構成を示し、第２図は各波長域で撮像
するためのフィルタ装置を示し、第３図は特定の各波長
域の光で照明するためのフィルタ装置を示す。

第１実施例の内？ｆｆ　Ｈ１は、可撓性の挿入部２の先
端側に硬性の先端部３を設け、この先端部３内に対物レ
ンズ４と、該対物レンズ４の結像位置に固体搬像素子５
を配設して対象物を撮像する撮像手段を収納している。

又、上記撮像手段に隣接して、形成して透孔には挿入部
２内を挿通された可撓性の光学繊維束（ファイババンド
ル）で形成したライトガイド６の先端を固定し、該ライ
トガイド６によって、外部の光源装＠７からの照明光を
伝送して、先端の出！１１１端から配光レンズ８を経て
対象物を照明できるようになっている。

上記対物レンズ４ど固体撮像素子５との間にはく例えば
対物レンズ４の出射瞳位置には）、液晶板８とフィルタ
９とで形成されたフィルタ装置１０が配設されている。

上記フィルタ装置１０は第２図に示すようにストライブ
状のフィルタ部９ｉｒ、　９ｖ　、　９ｕｖで形成され
たフィルタ９に接する液晶板８の一方の面にストライプ
状のＷ１ｔＩｉ８ａ　、　８ｂ　、　８ｃが貼設され、
胆力の面の全面電極は接地されている。上記ストライプ
状の各フィルタ部９　ｉｒ、　９ｖ　、　９ｕｖは、そ
れぞれ赤外光透過フィルタ、可視光透過フィルタ。

紫外光透過フィルタであって、それぞれの波長域のみの
光を透過し、他の波長域の光は透過しない特性を示すも
のである。しかして、隣接する液晶板８のストライブ状
の電極８ａ、８ｂ、８ｃに適宜値の電圧を印加すること
によって印加された電極部分の液晶が光を透過し、電極
が印加されてない部分のものは遮光する機能を示すもの
である。

ところで上記光源装置７は、白色ランプ１１の白色光を
反射板１２で反射して平行光束にし、フィルタ装置−１
３，半透鏡１４を経てコンデンサレンズ１５で集光され
てライトガイド６の入射端に照射するようになっている
。

上記光源装置７内のフィルタ装置１３は、第３図に示す
ように、赤、緑、青の各光をそれぞれ透過するストライ
プ状フィルタ部１４Ｒ，１４Ｇ。

１４Ｂで形成したフィルタ１４と、ストライブ状の電極
１５Ｒ，１５Ｇ、１５Ｂを設けた液晶板１５とで形成さ
れており、マルチプレクサ１６を介して電圧が印加され
たストライブ状電極に隣接するフィルタ部を通過した光
のみが遮光されないでライｉ・ガイド６の入射端に照射
されるようになっている。

尚、上記赤のフィルタ部１４Ｒは、通常の赤の波長域の
みならず、それより長波長側の赤外光も通す特性のもの
が用いである。

又、上記光源装置７内には、測定対象物に励起用の光を
照射してその部位での生１１１１胞内の補酵素等によっ
て紫外線を励起するための励起光用光源１７が収納され
、上記マルチプレクサ１６を経て、その電源スィッチが
オンされることによって、励起用光源１７が動作し、そ
の励起用光は半透鏡１４で反射されてライトガイド６の
入射端に照射されるようになっている。

一方、上記固体撮像素子５の撮像面に結ばれた対象物の
像は各受光素子で光電変換されて電荷として蓄（＾され
、ドライブ・プリアンプ部１９のドライブ回路を経て印
加されろクロック信号によって順次転送され、固体撮像
素子５内の出力用シフトレジスタから各画素に対応した
信号が順次出力され、この出力された信号はプリアンプ
で増幅された後、手元側のビデオプロセス部２０に入力
されるようになっている。

このビデオプロセス部２０に入力された信号は、Ａ／Ｄ
変換器２１でディジタル口にされ、マルチプレクサ２２
に入力される。このマルチプレクサ２２の第１の出力端
２２ｕｑＢはさらにマルチプレクサ２３を経てフレーム
メモリ２４Ｒ，２４Ｇ、２４Ｂのデータ入力端に接続さ
れている。

一方、第２及び第３の出力端２２　ｉｒ、　２２ｕｖは
それぞれフレームメモリ２４１ｒ、２４ｕｖの入力端に
接続されている。

フレームメモリ２４Ｒ，２４Ｇ、２４Ｂのデータはそれ
ぞれＤ／Ａ変換器を介し、さらに図示しないアナログス
イッチをそれぞれ介して加算器２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂ
に入力されるようになっている。又、フレームメモリ２
４ｉｒ、２４ｕｖのデータはＤ／Ａ変換器をそれぞれ介
し、さらに図示しないアナログスイッチをそれぞれ介し
て上記加算１ｉＳ２５　Ｒ、２５Ｇ　、　２５　Ｂに入
力され、各加鋒器２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂは入力された
アナログ（８号を加算し、さらに水平及び垂直同期信号
が重畳されてＴＶモニタのＲＧＢ入力端に印加されるよ
うになっている。

上記ビデオプロセス部２０又は内視鏡１の挿入部２の後
端に形成した操作部には選択操作用のスイッチ（あるい
はキーボードスイッチ）２６が取付けてあり、このスイ
ッチ２６の選択にて赤外光可視光あるいは勤先された紫
外光でのＢ察（１Ｉｉｌ像表示）を択一的にあるいは複
数の波長域での撮像したものを重畳した１３号として出
力し、ｉｔして表示できるようになっている。

即ち、スイッチ２６（？？数）で選択された信号に基づ
いて、マルチプレクサ２７の出力信号が異り、この出力
信号によって先端部３内のフィルタ装置１０の電ｔｆｆ
ｉ８ａ　、　８ｂ’、　８ｃ　ヘのＮ源２８　ｂ）らの
が印加が選択されると共に、光源装置７内におけるフィ
ルタ装置１３においても電源２９の電圧印加が選択され
るようになっている。

例えば、通常の可視光による撮像が選択されると、光源
装置７内のフィルタ装置１３は、赤、ｔ！青の各透過フ
ィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂに隣接する電極１５Ｒ，
１５Ｂ、１５Ｂが１つずつ順次印加状態になり、赤、緑
、青の照明光で対象物を照明する状態になる。この赤、
緑、青の照明がされると共に、先端部３のフィルタ装置
１０は、可視光透過フィルタ部９ｖに隣接する電極８ｂ
のみに電圧が印加され、固体撮像素子５は可視光のみの
光を受光することになる。上記赤、緑、青の順次照明の
場合、照明光の波長が切換えられる短い期間に、固体撮
像素子５の信号は読み出され、マルチプレクサ２２で選
択された第１の出力端２２Ｒ（ｒＢを通り、さらにマル
チプレクサ２３で（各波長域の光）各色に応じて選択導
通された出力端を経てフレームメモリ２４Ｒ，２４Ｇ、
２４Ｂにそれぞれ書き込まれるようになっている。これ
らフレームメモリ２４Ｒ，２４Ｇ、２４Ｂに書き込まれ
たデータは、同時に読み出され、Ｄ／Ａ変換されてアナ
ログ信号にされ、導通された図示しないアナログスイッ
チを介してそれぞれ加算器２５Ｒ１２５Ｇ、２５［３を
経て、さらに同期信号が重畳されて所定のＲＧＢ色信号
としてＴＶモニタのＲＧＢ入力端に印加され、カラー画
像として表示される。

一方、赤外光での撮像の選択がなされると、光８装置７
内のフィルタ装置１３は、赤透過フィルタ部１４Ｒのみ
に電圧が印加され、対象物は赤及び赤外光で照明される
。これと共に、先端部３のフィルタ装置１Ｊ１０は、赤
外光透過フィルタ部９ｉｒに隣接する電ｔｆｉ　８　ａ
のみに電圧が印加されて赤外光のみを通す状態となり、
赤外光での対象物の像が固体撮像素子５に入光される。

この固体撮像素子５から読み出された信号は、マルチプ
レクサ２２の第２の出力端２２１「を経てフレームメモ
リ２４ｉｒに書き込まれる。このフレームメモリ２４　
ｉｒの出力は、導通されたアナログスイッチを介して加
算器２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂに均一に入力されて、実質
上輝度信号として白黒のコントラストで白色ランプ１１
は点灯されないで（あるいはｆｆ１ｔＵ１５Ｒ，１５Ｇ
、１５Ｂに肯電圧が印加されないで）、励起用光源１７
が点灯され、この光が対象物を照明する。この場合、先
端部３のフィルタ装置１０は、紫外光透過フィルタ部９
ｕｖに隣接する電極８Ｃのみに電圧が印加され、固体撮
像素子５は紫外光による波長域の光のみで受光する。こ
の固体撮像素子５から読み出された信号はマルチプレク
サ２２の第３の出力端２２ｕｖを経てフレームメモリ２
４ｕＶに書き込まれる。このデータの表示は上記赤外光
の場合と同様である。

このように構成された第１実施例によれば１手元側でス
イッチ２６を操作するのみで、可視光による観察あるい
は赤外光による観察あるいは紫外光による観察を自由に
行うことができると共に、重畳して観察することもでき
る。

従って、第１実施例の内視鏡１によって、さまざまの症
状の対象物に対しても、症状に適した波長の光を用いて
診断することができる。

上記択一的に照明するものでなく、例えば赤外光による
ものと可視光、赤外光、紫外光での照明及び１ｌｌｉ像
を順次行って、それぞれフレームメモリ２４Ｒ，２４Ｇ
、２４Ｂ、２４ｉｒ、２４ｕｖに１き込んでおき、表示
をスイッチ２６において前述のように選択できるように
することもできる。

第４図は本発明の第２実施例における光源装置を示す。

この実加例の光源装置３１においては、フィルタ装置３
２がモータ３３等で回転駆動可能にされている。

上記フィルタ装置３２は、円板を形成する部分が第５図
に示すように扇状の赤透過、緑透過及び青透過フィルタ
部３４Ｒ，３４Ｇ、３４Ｂから構成されており、可視光
での撮像が選択された場合には、モータ３３でフィルタ
装置３２が回転され各フィルタ部３４Ｒ，３４Ｇ、３４
Ｂを順次通しての照明のもとて受光した対象物の像のデ
ィジタルデータが各フレームメモリに書き込まれ、スイ
ッチの選択によって、所望とされるデータが読み出され
、ＴＶモニタに表示できるようになっている。尚、赤透
過フィルタ部３４Ｒは、赤外光も通過する特性のものが
用いである。

各フィルタ部３４Ｒ，３４ａ、３４Ｂとの境界は遮光部
３５で、この遮光部３５にて遮光している間に各フレー
ムメモリへの白き込みが行われる。

この書き込みが行われている期間照明光が対象物側に出
射されないように、シリンドリカルレンズを介装して照
明光を細い幅の線状に収束したり、第１図における固体
撮像素子５の前方のフィルタ装置１０を全て（照明光の
波長に応じて一部でも良い）遮光状態に保持して、固体
撮像素子５に受光されないようにすることもできる。こ
れはライン転送方式の固体搬像素子を用いた場合のこと
のであって、他の方式のもののように受光部と転送部と
が分離形成されているものにあっては、必ずしも必要と
されるものでない。

赤外光でのＲ像は、赤透過フィルタ部３４Ｒが照明ラン
プ１１の前に設定された状態で回転が停止される。この
位置検出は、例えば発光ダイオードとフォトダイオード
との相合わゼ等公知の手段で検出できる。この可視光に
よるものどの同時表示がｊ■択された場合には、上記択
一的な赤外光及び可視光での・フレームメモリ２４ｉｒ
及び２４Ｒ１２４Ｇ、２４Ｂへの書き込みとが交互にな
され、一方読み出しは同時になされる。他の組合わせが
選択された場合も同様である。

位置検出は各各フレームメモリへの書き込みの際にも利
用される。

紫外光によるＲ像を行う場合の照明は上述の第１実施例
と同様に、励起用光源１７によって行う。

第６図は本発明の第３実浦例における光源装置を示す。

この実施例の光源装置４１においては、可視光及び赤外
光の照明手段が第１実施例におけるストライプ状フィル
タ部１４Ｒ，１４Ｂ、１４Ｂで形成したフィルタ１４ど
、これに隣接して、ストライプ状の透光用窓４２．４２
．・・・を形成した遮光板４３とで形成され、この遮光
板４３はその両端をバイモルフ振動子４４．４４の各一
方の端部に取付けられている。しかして、バイモルフ振
動子４４．４４に駆動回路４５からパルス状の段階波が
印加されることによって、遮光板４３は矢印で示すよう
にフィルタ１４の面に平行で、ストライプ方向と直角と
なる（図示では）上下方向に移動し、透光用窓４２，４
２．・・・の位置をストライプ状フィルタ部１４Ｒ，１
４Ｇ、１４Ｂに順次隣接するように設定され、赤、緑、
青での照明が順次なされるようになっている。尚、赤外
光の照明の場合には窓３２．３２．・・・は赤透過フィ
ルタ部１４Ｒに隣接する位置に保持される。

その他は上述と同様である。

尚、上記第３実施例における光源装置４１において遮光
板４３の前に、はえの目レンズを配設して、照明ランプ
１１の照明光が遮光板４３で遮ぎられるのを屈折集光さ
せて８窓４２を通るようにすることもできる。このよう
にすると、照明光を有効に利用できる。

尚、光源装置７，３１．４１における赤透過フィルタ部
１４Ｒ，３４Ｒとして赤及び赤外光を共に透過するもの
を用いているが、勿論これに限定されるものでなく、そ
れぞれの波長の光のみを通すものを用いても良い。

同様に、上記各実施例において、励起用光源１７は照明
ランプ１１と別体のものが用いであるが、照明ランプ１
１の光をフィルタを通して用いるように偶成することも
できる。

又、各波長の光で照明する場合、その照明時間は同一に
設定するものに限らず、ランプ１１の発光強度分布ある
いは固体撮像素子５の感光特性に応じて設定しても良い
。

又、上述においては特定の波長の光を通す透過特性のフ
ィルタを用いているが、反射によって、特定の波長＋ｈ
　ｔｒ＋　ｔ　ｃ゛Ｊ　５フイルタを用いても良い。

さらにランプを７１　ｙ用いて、それぞれの照明波長に
対して強度の大きいものを用いるようにしても良い。こ
の場合、３原色における赤、緑、青等の特定の波長域の
光のみを発光するものにあってはフィルタを必要としな
い場合がある。

尚、上述したものを組合わせたものについても本発明に
屈するものである。例えば第３実施例を先端部３側に適
用しても良い。この場合、各透過フィルタとしては９ｉ
ｒ、　９ｖ　、　９ｕｖ等を用いる。

又、先端部３側に設けるフィルタ装ｆｆｔ１０も、第１
図及び第２図に示した特定の波長のみを通すものに限ら
ず、例えば紫外光及び可視光を通すフィルタ等用いるよ
うにして受光される光の強度を大きくすることもできる
。

尚、各実施例において、各波長の光で順次照明及び撮像
を行い、スイッチ操作等で選択された波長域での表示を
行っても良い。この場合音声認識装置等を用いて、音声
で所望どする波長域での表示等を行わせることもできる
。

又、可視光においてＲすしたもののうち、赤。

緑、青のうち所望とする波長域で択一的に表示したり、
あるいは２色で表示したりすることも可能である。

尚、光源装置７，３１．４１側のフィルタ装置は、ライ
］・ガイド６の先端側に設けることもできる。又、ライ
１−ガイドＧを用いることなく、単数あるいは少数の発
光ダイオード、豆ランプあるいは半亦体レーザを用いる
こともできる（又はこれらを組合わせても良い。）。

尚、照明光側で２つ以上の波長域を含む光で照明し、受
光する側で単一の波長域の光で受光（Ｒ像）しても良い
。

［光間の効果］ 以上述べたように本発明によれば、赤外光、可褥光、紫
外光でそれぞれ１ｍ可能にしであるので、これらにおｔ
プる所望とする波長域での観察ができると共に、重畳し
てｉｉ察することもできる。又、多くの貴重なデータを
、ＪｐＪＭ間で得ることができる。

従って、症状の観察あるいは診断に適した波長域での診
断ができると共に、合併症等複合的な症状にも見逃すこ
となく、適切に対処できる。又、多くのデータから誤り
の少い適切な診断を下せる。

又、思考にとっても、限定された波長域しか観察できな
い内視鏡がいくつも交換して何回も挿脱されることがな
くなるので、苦痛が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の内視鏡の構成を示す説明図、第２図は
一先端部内に収納したフィルタ装置を示す斜視図、第３
図は光源装置内のフィルタ装置を示す断面図、第４図及
び第５図は本発明の第２実施例に係り、第４図は第２実
施例における光源装置を示す説明図、第５図は回転駆動
可能なフィルタ装置を示す正面図、第６図及び第７図は
本発明の第３実施例に係り、第６図は第３実施例におけ
る光源装置を示す説明図、第７図は第６図における遮光
板を駆動するバイモルフ振動子を示す斜視図である。 １・・・内視鏡　２・・・先端部 ４・・・対物レンズ　５・・・固体撮像素子６・・・ラ
イ１−ガイド ７．３１．．４１・・・光源装置 １０．１３．３２・・・フィルタ装置 １１・・・ランプ　１４・・・半３ｆｆ　Ｉｔ１７・・
・励起用光源　２０・・・ビデオプロセス部２４Ｒ，２
４Ｇ、２４Ｂ、２４ｉｒ、２４ｔ＋ｖ−）レームメモリ ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂ・・・加紳器 ３３・・・モータ　４４・・・バイ−モルフ振動子−吟
〜 代理人　弁理士　伊　藤　進：゛） 第４図 第６図 ｈ′ヅ５１′、’１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体ｍ像素子を撮像手段に用いた内視鏡において、赤外
   光と、可視光と、対象物による紫外光領域の螢光放射用
   の励起光とをそれぞれ含む光でそれぞれ照明可能とする
   照明手段と、対象物から入射される光を赤外光、可視光
   及び紫外光の各波長域の光で受光してｍ　ＩＩし、対応
   する各メモリに書き込み、書き込まれたデータを択一的
   にあるいは重畳して表示可能どしたことを特徴どする固
   体撮像素子内蔵の内視鏡。