JPS63167577A

JPS63167577A - 撮像装置

Info

Publication number: JPS63167577A
Application number: JP61313450A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Nakamura; 一成中村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-11
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2655571B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、可視領域と赤外領域等、複数の波長領域の像
を選択的にまたは同時に観察できるＪ−うにした撮像装
置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］近年、
電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体撮像素子を画像手段に
用いた電子内視鏡が種々提案されている。

この電子内視鏡は、ファイバスコープに比べて解像度が
高く、画像の記録及び再生等が容易であり、また、拡大
や２画像の比較等の画像処理が容易である等の利点を有
する。

ところで、前記電子内視鏡のような撮像装置を用いて、
被観察体を観察する場合、特に生体内では患部と正常部
とを見分ける場合、微妙な色調の差を検知（認識）する
必要がある。ところが、観察部位の色調の変化が微妙で
ある場合、この微妙な差を検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必要と
し、また、検知の同性意力を集中しても常に適性な判断
をするのは困難であった。

これに対処するに、例えば特開昭５６−３０３３号公報
には、可視領域以外の領域、例えば赤外波長領域では色
調の変化が大きくなるものもあることに着目して、少な
くとも一つの赤外波長領域を含むように分光するフィル
タを設け、波長領域に対応して電気信号を処理し、特定
の色信号により波長領域の画像を表示するようにした技
術が開示されている。この従来例によれば、赤外波長領
域で得られる不可視情報を可視情報に変換Ｊることがで
さ、例えば患部と正常部の識別を迅速、容易に行うこと
が可能になる。

また、赤外光は生体内を透過しやすいことが知られてお
り、赤外光を用いてＩ　ｍ−！Ｊることにより、組織内
部、例えば粘膜下の血管の血流状態や血管の微細構造等
を観察することが可能になる。

しかしながら、上記従来例では、観察波長領域が固定さ
れているため、例えば、赤外光を利用した観察の場合に
は一般的な可視領域の画像が得られないため、赤外領域
の画像と一般的な可視領域の画像等との比較が困難であ
るという問題点がある。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可視
領域と赤外領域等、複数の波長領域の像を選択的にまた
は同時に観察できるようにした撮像装置を提供すること
を目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による
撮像装置は、光電変換を行なう複数の画素を有する搬像
手段によって被観察体を１！υ像するものにおい−（、
前記撮像手段に、複数の異なる波長領域の像を得るため
の複数の画素群を設けると共に、前記複数の画素群から
の出力信号を波長領域の種別に分離して出力覆る出力分
離手段を設け、複数の波長領域の画像が１ｑられるよう
にしたものである。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は固体撮像素子の画素の配列を示す説明図、第２図は
囮像装首の構成を示ず説明図、第３図は電子内視鏡装置
の全体を示づ側面図、第４図は電子内視鏡装置の使用状
態を示す説明図、第５図及び第６図は色フィルタの各フ
ィルタの透過特性を示す説明図である。

本実施例の撮像装置は、例えば第３図に示すような電子
内視鏡１に適用される。この電子内視鏡１は、細長の挿
入部２の後端に大径の操作部３が連設されている。前記
挿入部２は、軟性でも硬性でも良く、第４図に示づ−よ
うに、口腔等から人体４０の体腔内部４０８に挿入でき
るようになっている。前記操作部３の後端部からは側方
に可撓性のケーブル４が延設され、このケーブル４の先
端にコネクタ５が設けられている。前記電子内？Ｊ）鏡
１は、前記コネクタ５を介して、体内照明用光源２２及
び映像信号処理回路３５等が内蔵された制御装置６に接
続されている。さらに、この制御装置６には、表示手段
としてのカラーＣＲＴＥニタ７が接続されるようになっ
ている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先
端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部１０が順次
設けられている。また、前記操作部３に設けられた湾曲
操作ノブ１１を回動操作することによって、前記湾曲部
１０を上下／左右方向に湾曲できるようになっている。

また、前記操作部３には、前記挿入部２内に設けらたれ
鉗子チャンネルに連通する挿入口１２が設けられている
。

本実施例の面像装置２１は、第２図に示すように構成さ
れている。

前記制御装置６内には、体内照明用光源２２が設けられ
、この体内照明用光源２２から発せられる光は、集光さ
れて可撓性のファイババンドルで形成されたライトガイ
ド２３に入射されるようになっている。このライトガイ
ド２３は、前記ケーブル４及び挿入部２内に挿通されて
おり、このライトガイド２３に入射した体内照明光は、
前記先端部９において、このライトガイド２３の出射端
から出射され、配光レンズ２４を通って、被写体に照射
されるようになっている。尚、前記体内照明用光源２２
としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ストロボ
ランプ等が用いられ、例えば、可視領域または可視領域
から赤外領域に至る波長の光を発光するようになってい
る。

一方、前記先端部９には、対物レンズ等からなる結像光
学系２６が設けられ、この結像光学系２６の結像位置に
は、搬像手段としてＣＯＤ等の固体撮像素子２７が配設
されている。この固体囮像素子２７は、少なくとも可視
領域と赤外領域で感度を有している。

前記固体撮像素子２７は、第１図に示Ｊ゛ように、１ラ
インずつ交互に配列された可視領域用画素群２８と、赤
外領域用画素？’、Ｙ　２９とを有している。

前記可視領域用画素群２８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（１３）のそれぞれに対応する画素２８ａ、２８ｂ、２
８Ｇからなり、一方、前記赤外領域用画素群２９は、第
一の赤外光（ＩＲＥ）、第二の赤外光（Ｉｎ２）、第三
の赤外光（Ｉｎ２）のそれぞれに対応する画素２９ａ、
２９ｂ、２９ｃからなっている。

また、前記固体撮像素子２７の撮像面の前面には、色フ
ィルタ３１が配設されている。この色フィルタ３１は、
前記可視領域用画素群２８の各画素２８ａ、２８ｂ、２
８ｃに対応する部分ニＣ，ｔ、第５図に示すように、そ
れぞれ赤（Ｒ）色光、緑（Ｇ）色光、青（Ｂ）色光を透
過するフィルタが配置されている。一方、前記赤外領域
用画素群２９の各画素２９ａ、２９ｂ、２９ｃに対応す
る部分には、第６図に示Ｊように、それぞれ第一の赤外
光＜ＩＲｚ）、第二の赤外光（Ｉｎ２）、第三の赤外光
（Ｉｎ２）を透過するフィルタが配置されている。尚、
前記第一ないし第三の赤外光は、互いに波長領域が異な
り、第６図に示すように、ＩＲＥ、Ｉｎ２．Ｉｎ２の順
に中心波長が長くなっている。

前記固体撮像素子２７は、画素鮮明換部３３を介して接
続されたドライバ３４によって駆動されるようになって
いる。前記画素鮮明換部３３は、観察波長領域に応じて
、可視領域用画素群２８と赤外領域用画素群２９の一方
が読み出されるように、読み出すラインを切換えるよう
になっている。

そして、前記固体撮像素子２７から読み出された信号は
、映像信号処理回路３５に入力される。この映像信号処
理１１１１路３５では、可視領域用画素群２８が読み出
される場合は、各画素２８ａ、２８ｂ、２８ｃの画素信
号にそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を割
当て、一方、赤外領域用画素群２９が読み出される場合
は、各画素２９ａ、２９ｂ、２９ｃの画素信号にそれぞ
れ青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色を割当て映像信
号に変換するようになっている。この映像信号処理回路
３５から出力される映像信号は、前記モニタ７に入力さ
れ、このモニタ７によって観察像が表示されるようにな
っている。前記ドライバ３４及び映像信号処理回路３５
は同期信号発生回路３６から出力される同期信号に基づ
いて制御される。

また、本実施例では、第４図に示すように、体外照明用
光源３８が設けられている。この体外照明用光源３８は
、例えば赤外光を人体４０の体表面４０ｂに照射するよ
うになっている。そして、この体表面４０ｂに照射され
た体外照明光による生体組織の投影像が前記固体撮像素
子２７で搬像されるようになっている。

以上のように構成された本実施例では、体内照明用光源
２２から発せられた例えば可視領域の体内照明光は、ラ
イトガイド２３によって体腔内部４０ａに導かれ、この
ライトガイド２３の出射端から出射され、配光レンズ２
４を通って体腔内部４０ａの観察部位に照射される。ま
た、体外照明用光源３８から発せられた赤外領域の体外
照明光は、体表面４０ｂに照射され、生体組織を透過し
て体腔内部４０ａ＆−達する。

前記体内照明光による生体組織の反射光及び体外照明光
による生体組織を透過した光は、色フィルタ３１を通っ
て、固体撮像素子２７で受光される。

画素鮮明換部３３によって、可視領域用画素群２８を読
み出すようにした場合、各画素２８ａ。

２８ｂ、２８Ｇの画素信号にそれぞれ赤（Ｒ）。

緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色が割当てられて、一般的な可
視領域の像がカラー表示される。一方、画素鮮明換部３
３によって、赤外領域用画素群２つを読み出すようにし
た場合、各画素２９ａ、２９ｂ、２９Ｃの画素信号にそ
れぞれ青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色が割当てら
れて、赤外領域の像が疑似カラー表示される。前記可視
領域の像、Ｊなわち観察部位の反射像からは、観察部位
の表面の微細な凹凸等の情報が得られ、一方、前記赤外
領域の像、すなわち生体組織の投影（Φからは、粘膜下
の血管の走行状態や腫瘍の浸潤範囲等の情報が得られる
。また、赤外領域の像によって、一般的な可視領域の像
では識別が困難な各部位の色調差を検出することが可能
になる。尚、体外照明を用いずに、体内照明光を可視領
域から赤外領域に至る波長領域の光としても良い。

このように、本実施例によれば、画素鮮明換部３３で読
み出すラインを切換えることによって、可視領域用画素
群２８と赤外領域用画素群２９の一方が読み出され、可
視領域の画像と赤外領域の画像とを選択的に表示するこ
とができる。従って、両画像を容易に比較することがで
き、同一部位の表面状態と深部状態の比較等が容易にな
る。

尚、前記固体撮像素子２７を紫外領域から可視領域まで
に感度を有するものを用い、赤外領域用画素群２９を紫
外領域用画素群として用いると共に、色フィルタ３１の
前記赤外領域用画素群２９の各画素２９ａ、２９ｂ、２
９ｃに対応する部分に、第７図に示すように、それぞれ
第一の紫外光（ＵＶＩ）、第二の紫外光（ＬＩＶ２）、
第三の紫外光（ＬＪＶ３　）を透過Ｊるフィルタを配置
りることにより、可視領域の画像と紫外領域の画像とを
選択的に得ることができる。尚、前記第一ないし第三の
紫外光は、互いに波長領域が異なり、第７図に示すよう
に、ＵＶ１．ＵＶ２　、ＵＶ３０’）ＩＨｃ中心波長が
長くなっている。前記紫外領域の画像によって、一般的
な可視領域の画像では検出が困難な表面の微細な凹凸を
明確に観察可能になる。

また、色フィルタ３１の前記赤外領域用側ｇ８￥２９の
各画素２９ａ、２９ｂ、２９ｃに対応する部分に、第８
図に示すように、それぞれ緑（Ｇ）色光、青（Ｂ）、第
一の赤外光（ＩＲ＋　）を透過するフィルタを配置する
ことにより、可視領域の画像と、可視領域の長波長側か
ら赤外領域の短波長側に至る領域の画像とを選択的に得
ることができる。前記可視領域の長波長側から赤外領域
の短波長側に至る領域は、血液中のヘモグロビンの分光
特性が大きく変化する領域であるので、この領域の画像
によって、血管の走行状態や腫瘍の浸潤範囲等を可視領
域の画像に比べ明確に観察可能になる。

さらに、赤外光による観察時にＹＡＧレーザ等の赤外の
高エネルギ光を観察部位に照射する場合には、ハレーシ
ョンを防止するために、第９図に示すように狭帯域のレ
ーザ光のみを除去するフィルタを固体撮像素子２７の搬
像面の前面等に設けても良い。このフィルタは、例えば
、赤外透過型フィルタ面に干渉フィルタ加工することに
よって得ることができ、このようなフィルタを用いるこ
とにより、レーザ使用時も観察可能になる。

第１０図は本発明の第２実施例に係る固体撮像素子の画
素の配列を示す説明図である。

本実施例は、固体搬像素子４１に、可視領域用画素群４
１の他に、赤外領域用画素群４２と、紫外領域用画素群
４３と、可視領域の長波長側から赤外領域の短波長側に
至る領域等の領域用の画素群４５とをストライブ状に配
列したものである。

本実施例によれば、可視領域の画像、赤外領域の画像、
紫外領域の画像、可視領域の長波長側から赤外領域の短
波長側に至る領域等の画像を選択的に表示することがで
きる。

第１１図は本発明の第３実施例に係る固体撮像素子の画
素の配列を示す説明図である。

本実施例は、可視領域用画素群５２と、赤外領域用画素
群５３とを市松状に配列したものである。

前記可視領域用画素群５２には、可視領域用水平走査パ
ルス発生器５４及び可視領域用垂直走査パルス発生器５
５が接続され、一方、前記赤外領域用画素群５３には、
赤外領域用水平走査パルス発生器５６及び赤外領域用垂
直走査パルス発生ｉ’！５５７が接続されており、画素
鮮明換部３３で切換えることによって可視領域用画素群
５２と赤外領域用画素群５３の一方が読み出される。

本実施例によれば、複数の画素群を設けてら、水平、垂
直の解像度のバランスが変化けず、良好な画像が得られ
る。

第１２図ないし第１４図は本発明の第４実施例に係り、
第１２図は撮ａ装首の構成を示１説明図、第１３図は固
体搬像素子の画素の配列を示す説明図、第１４図は本実
施例の動作を示す波形図である。

本実施例では、第１３図に示ずように、固体撮像素子２
７に、可視領域用画素群６１と、赤外領域笠の特殊領域
用画素群６２とを市松状に配列している。、また、本実
施例では、前記可視領域用画素群６１と特殊領域用画素
群６２とは共にドライバ３４によって読み出される。従
って、固体搬像素子２７からは、例えば第１４図（ａ）
に示すように可視領域の画素信号と特殊領域の画素信号
とが１４系列的に出力される。この固体撮像素子２７の
出力信号は、サンプルホールド回路６３に入力される。

このサンプルホールド回路６３では、第１４図（ｂ）及
び（Ｃ）に示すように、前記固体撮像素子２７の出力信
号から可視領域の画素信号と特殊領域の画素信号とを分
離するようにサンプリングする。そして、サンプリング
された可視領域の画素信号と特殊領域の画素信号は、そ
れぞれ、一般画像用の映像信号処理回路６４と、特殊画
像用の映像信号処理回路６５とに入力されてそれぞれ映
像信号に変換され、可視領域の一般画像と特殊領域の特
殊画像とが得られるようになっている。

本実施例によれば、特殊な読み出しラインが不要になる
と共に、可視領域の一般画像と、赤外領ＩＩｔ’！；−
の特殊領域の特殊画像とを同時に表示することが可能に
なる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば色フィ
ルタは、可視領域では補色系等を用いたものであっても
良く、また、画素は種々の配列が可能である。

また、ａｍ手段としては、内視鏡先端部に設けられた固
体撮像素子に限らず、イメージガイドによって観察像を
伝達する内視鏡の接眼部に取付１ノられるテレビカメラ
等であっても良い。

ざらに、本発明は、内視鏡以外にも適用でき、例えば、
体内から照明し、生体組織を透過した光を利用して体外
から観察する搬像装置にも適用できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、可視領域と赤外領
域等、複数の波長領域の像を選択的にまたは同時にｔ６
１察できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は固体撮像素子の画素の配列を示す説明図、第２図は
搬像装置の構成を示す説明図、第３図は電子内視鏡装置
の全体を示す側面図、第４図は電子内視鏡装置の使用状
態を示す説明図、第５図及び第６図は色フィルタの透過
特性を示す説明図、第７図及び第８図は第１実施例の変
形例に係る色フィルタの透過特性を示す説明図、第９図
は第１実施例の変形例に用いられるフィルタの透過特性
を示す説明図、第１０図は本発明の第２実施例に係る固
体撮像素子の画素の配列を示す説明図、第１１図は本発
明第３実施例に係る固体撮像素子の画素の配列を示す説
明図、第１２図ないし第１４図は本発明の第４実施例に
係り、第１２図は搬像装置の構成を示ず説明図、第１３
図は固体撮像素子の画素の配列を示す説明図、第１４図
は本実施例の動作を示す波形図である。１・・・電子内視鏡　　　　２１・・・搬像装置２２・
・・体内照明用光源　２７・・・固体撮像素子２８・・
・可視領域用画素８丁２９・・・赤外領域用画素群３１・・・色フィルタ　　　３３・・・画素鮮明換部３
５・・・映像信号処理回路第８図遠投（ｎｍ）呻第９図５定翫（ｎｍ）　→ 第１０図第１２図第１３図第１４図手続ネ市正書（自発）昭和６２年６月１７日２、発明の名称　　　搬像装置１、明１Ｂ書中第６ページの第１５行目の「可視領域ま
たは可視領域から・・・」を「可視領域または紫外領域
から・・・」に訂正します。

Claims

【特許請求の範囲】

光電変換を行なう複数の画素を有する撮像手段によって
被観察体を撮像する撮像装置において、前記撮像手段に
、複数の異なる波長領域の像を得るための複数の画素群
を設けると共に、前記複数の画素群からの出力信号を波
長領域の種別に分離して出力する出力分離手段を設けた
ことを特徴とする撮像装置。