JPS62174715A - 内視鏡装置 - 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】 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、光学式ファイバ東に
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
、光学式ファ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
、上記光学式ファ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
った後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
線カットフィ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ィルタを設ける必
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った。

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っ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。例えば異なった３つの赤外波長領域の光
による画像をＴＶモニター上に（赤）、（緑）、（青）
で表示する。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、複数の異なる赤外波長領域の光
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前
記複数の赤外波長領域の光に分離するフィルタと、 上記固体撮像装置から出力される上記複数の赤外波長領
域の光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。

次に図面にしたがって本発明の詳細な説明する。

第１図Δ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、はとんど４００ｎｍ〜１
２００ｎｍの波長まで平らであり、その反射率は数１０
％である。一方策１図Ｂは血液のスペクトルで、４００
ｎｍ〜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（８０
０ｎｍ〜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
はっきりし、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
光カットフィ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。

本発明においては、複数の赤外波長領域の光により被観
察体を同時に照明し、固体撮像装置の前方に所定の赤外
波長領域の光を選択するフィルタを配置するが、第２図
は本発明のフィルタ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
フィルタ部分４５ａ、４５ｂおよび４５ｃを市松模様に
配置し、フィルタ部分４５ａ、４５ｂおよび４５ｃを異
なる赤外波長領域の光にのみ透過性のあるものとする。

例えば、フィルタ部分４５ａをＩＲ＋（８００〜９００
ｎｍ）、４５　ｂをＩＲ２（９００〜ｔｏ　００ｎｍ）
および４５ｃをＩＲ３（１０００〜１１ｌ１００ｎ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
をすることによって、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３図は第２図のフィルタ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ィルタ４５を
経て固体撮像装Ｍ５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５Ｉを経てスイッチ
ング回路５２に供給する。このスイッチング回路５２を
固体撮像装置駆動回路５３により同期駆動し、フィルタ
４５の各波長領域から得られた信号を順次に緑、青およ
び赤色チャンネルの増幅器およびフィルタ５４ａ、５４
ｂ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４図は本発明内視鏡装置に用いるフィルタのさらに他
の実施例を示す。本例のフィルタ４６のフィルタ部分４
６ａおよび４６ｂは、それぞれ８００〜９００ｎｍおよ
び９００〜１１０００ｎの赤外波長領域の光を透過する
いわゆるストライプフィルタ４６を構成するものとする
。

第５図は第４図に示すフィ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赤外波
長領域の像を、他の固体撮像装置は他の複数の赤外波長
領域の像を得るためのものである。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、ダイクロイック面１１で１１０００ｎ以上の
赤外波長領域光が反射され、１１０００ｎ以下の赤外波
長光が透過し直進する。ダイクロイック面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、１０００〜１ｌ１００ｎの透過波長帯域を有する
赤外線透過フィルタ４７を介して第１の固体撮像装置５
ａに入射する。ダイクロイック面１１を透過した赤外光
は、赤外光透過性ブロック１４中を通過し、ストライプ
フィルタ４６のフィルタ部分４６ａおよび４６ｂのフィ
ルタ作用により、８００〜９００ｎｍおよび９００〜１
１０００ｎの赤外光が透過し、第２の固体撮像装置５ｂ
に入射する。

第６図は第５図の光分解系を本発明内視鏡装置の体腔内
に挿入される鞘７の先端部分に外匣８を介して組込んだ
一構成例を示す図である。この例では光源から放射され
る３つの赤外波長領域の光を赤外光を減衰しない光導体
１を経て先端に導き、照明用ガラス窓２から被観察体に
照射する。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とペンタプリズム１０と
、光透過性ブロック１４と、固体撮像装置５ａおよび５
ｂによって結像し、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右よび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いる。

第７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ｐ、、ｆ！２および１３の各赤外波長領域を通
す分光フィルタを用いて分光し、これら各赤外波長領域
の光によっ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Ｎ、、ｎ２及び！３における各反射率
をα、βおよびＴとするとαＲ＋βＧ−１−ｒｅ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のフィルタを
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個の赤
外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。赤外波長領域を数多くとること
によっ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
って種々の色調の像を表示しているので、これらの混合
によって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、３
色分解フィルタを回転させることにより時系列的に順次
被写体色像に対応した原色像信号を得る場合において、
欠点とされていた色分解−信号伝送一色合成の過程にお
ける色バランスの忠実性を高めることができる。すなわ
ち、従来上記欠点の原因とされていた ■　固体撮像素子の青感度の不良性、 ■　照明光の色温度を理想状態にすることの困難性、 ■　信号伝送路、信号処理回路での歪の不完全排除性、 ■　光合成の段階におけるＣＲＴの各原色発光スペクト
ルの理想状態への未到達性 等について、これら諸種の原因を取り除くことができ、
生体内部の患部と正常部の識別を容易かつ迅速に行うこ
とができ、加えて、従来に増して正確な検知を期待する
ことができる効果を有するものである。

【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図は本発明装置に使用するフィルタの一例を示す図
、 第３図は第２図のフィルタを利用した本発明の内視鏡装
置の一例を示した構成図、 第４図はフィルタのさらに他の例を示した図、第５図は
第４図のフィ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６図は第４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７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 ７・・・稍　　　　　　　　訃・・外匣９・・・レンズ
を通過した光 １０・・・ペンタプリズム　１１・・・ダイクロイック
面１２・・・赤外波長領域光　１３・・・ミラー面１４
・・・光透過性ブロック ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４６ａ、４６ｂ−・・フィル
タ部分 ４５．４６．４７・・・フィルタ ５１・・・増幅器・クランプ回路 ５２・・・スイッチング回路 ５３・・・固体撮像装置駆動回路 ５４ａ、５４ｂ、５４Ｃ・・・信号増幅器・フィルタ５
５・・・信号処理回路 第１図 Ａ 板長（ｎｅｔ　） 五叉長イア＋ｍノ 第２図 第３図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６２年　２月２３日 特許庁長官　　黒　　１）　明　　雄　　殿２゜発明の
名称 内視鏡装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 １、明細書第２頁第１７〜１８行の「感光するので」を
「感度を有するので」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の異なる赤外波長領域の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前記複数の赤外波長領
   域の光に分離するフィルタと、 上記固体撮像装置から出力される上記複数 の赤外波長領域の光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。