JPH0578011B2 - - Google Patents

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
観察あるいは撮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。

従来の内視鏡にあつては、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
行つていた。しかしながら、病変部によつては、
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58−469290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、詳しい判断が
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できな
い場合がある。

即ち、生細胞内の補酵素であるピリジンスクレ
オチドの還元型のみが紫外線励起による蛍光放射
することを利用して、生細胞に蛍光起用の光を照
射し、且つ蛍光を受光して細胞内に代謝状態を監
視可能とする従来例が特開昭54−128184号に公報
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
収が顕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癒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もの
で、可視光、赤外光、紫外光等所望とすると波長
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、総合的に診断を可能に
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］ 固体撮像素子を撮像手段に用いた内視鏡におい
て、 所定の波長域の照明光に切換可能な照明光供給
手段と、上記固体撮像素子の受光面側に設けら
れ、透過可能な複数種類の光の波長域のうち、任
意の波長域の光を選択して透過させるフイルタ手
段と、上記照明光供給手段が供給する照明光の波
長域と、上記フイルタ手段が透過する波長域とを
選択する選択手段と、上記フイルタ手段を透過し
た光によつて上記固体撮像素子が撮像した画像信
号を記憶する画像信号記憶手段と、この画像信号
記憶手段に記憶された画像信号を表示手段に出力
する手段とを具備したことを特徴とする。

［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イルタ装置を示し、
第３図は特定の各波長域の光で照明せれためのフ
イルタ装置を示す。

第１実施例の内視鏡１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
固体撮像素子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
（フアイババンドル）で形成したライトガイド６
の先端を固定し、該ライドガイド６によつて、外
部の光源装置７からの照明光を伝送して、先端の
出射端から配光レンズ８を経て対象物を照明でき
るようになつている。

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

上記フイルタ装置１０は第２図に示すようにス
トライプ状のフイルタ部９ir，９ｖ，９uvで形成
されたフイルタ９に接する液晶板８の一方の面に
ストライプ状の電極８ａ，８ｂ，８ｃが貼設さ
れ、他方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イルタ部９ir，９ｖ，９uv
は、それぞれ赤外光透過フイルタ、可視光透過フ
イルタ、紫外光透過フイルタであつて、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のストライプ状の電極８ａ，８ｂ，
８ｃに適宜値の電圧を印加することによつて印加
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
イルタ装置１３、半透鏡１４を経てコンデサレン
ズ１５で集光されてライトガイド６の入射端に照
射するようになつている。

上記光源装置７内のフイルタ装置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イルタ部１４Ｒ，１４Ｇ，
１４Ｂで形成したフイルタ１４と、ストライプ状
の電極１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを設けた液晶板１
５とで形成されており、マルチプレクタ１６を介
して電圧が印加されたストライプ状電極に隣おす
るフイルタ部を通過した光のみが遮光されないで
ライトガイド６の入射端に照射されるようになつ
ている。

尚、上記赤のフイルタ部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てある。

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細胞内の補酵素
等によつ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、その電源スイツチがオンされることによつ
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つている。

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
して蓄積され、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るクロツク信号によつ
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
れるようになつている。

このビデオプロセス部２９に入力された信号
は、Ａ／Ｄ変換器２１でデイジタル量にされ、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２２_RGBはさらにマルチ
プレクサ２３を経てフレームメモリ２４Ｒ，２４
Ｇ，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２２ir，２２uvは
それぞれフレームメモリ２４ir，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
ないアナログスイツチをそれぞれ介して加算器２
５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに入力されるようになつて
いる。又、フレームメモリ２４ir，２４uvのデー
タＤ／Ａ変換器をそれぞれ介し、さらに図示しな
いアナグロスイツチをそれぞれ介して上記加算器
２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに入力され、各加算器２
５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは入力されたアナログ信号
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
なつている。

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
イツチ（あるいはキーボードスイツチ）２６が取
付けてあり、このスイツチ２６の選択にて赤外
光、可視光あるいは励光された紫外光での観察
（撮像表示）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信号として出力し、重
畳して表示できるようになつている。

即ち、スイツチ２６（複数）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、この出力信号によつて先端部３内のフイルタ
装置１０の電極８ａ，８ｂ，８ｃへの電源２８か
らの印加が選択されると共に、光源装置７内にお
けるフイルタ装置１３においても電源２９の電圧
印加が選択されるようになつている。

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内のフイルタ装置１３は、赤、
緑、青の各透過フイルタ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、青の照射光で対
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のフイルタ装置１０
は、可視光透過フイルタ部９ｖに隣接する電極８
ｂ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２２_RGB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，２４
Ｂにそれぞれ書き込まれるようになつている。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
変換されてアナグロ信号にされ、導通された図示
しないアナログスイツチを介してそれぞれ加算器
２５Ｒ，２５Ｇ，２４Ｂ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
源装置７内のフイルタ装置１３は、赤透過フイル
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
フイルタ装置１０は、赤外光透過フイルタ部９ir
に隣接する電極８ａ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２
２の第２の出力端２２irを経てフレームメモリ２
４irに書き込まれる。このフレームメモリ２４ir
の出力は、導通されたアナログスイツチを介して
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
TVモニタに表示される。特定の色で表示しても
良い。

さらに、励光され紫外光で撮像する場合には、
白色ランプ１１は点灯されないで（あるいは電極
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂには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のフイルタ装
置１０は、紫外光透過フイルタ部９uv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２４ｕ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、手
元側でスイツチ２６を操作するのみで、可視光に
より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。

従つて、第１実施例の内視鏡１によつて、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
及び撮像を順次行つて、それぞれフレームメモリ
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ，２４ir，２４ivに書き
込んでおき、表示をスイツチ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。

この実施例の光源装置３１においては、フイル
タ装置３２がモータ３３等で回転駆動可能にされ
ている。

上記フイルタ装置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
青透過フイルタ部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でフイルタ装置３２が回転され
各フイルタ部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを順次通し
ての照明のもとで受光した対象物の像のデイジタ
ルデータが各フレームメモリに書き込まれ、スイ
ツチの選択によつて、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つてい
る。尚、赤透過フイルタ部３４Ｒは、赤外光も透
過する特性のものが用いてある。

各フイルタ部３４Ｒ，３４Ｇ，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書き込みが行われ
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の前方のフイ
ルタ装置１０を全て（照明光の波長に応じて一部
でも良い）遮光状態の保持して、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撮像素子を用いた場合のこ
とのであつて、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つては、
必ずしも必要とされるものでない。

赤外光での撮像は、赤透過フイルタ部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
ドとフオトタイオードとの組合わせ通公知の手段
で検出できる。この可視光によるものとの同時表
示が選択された場合には、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２４Ｒ，
２４Ｇ，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。

紫外光による撮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によつて行
う。

第６図は本発明の第３実施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実施例におけるスタ
ライプ状フイルタ部１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｂで形
成したフイルタ１４と、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つて、遮光板４３は矢印で
示すようにフイルタ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４２，４２，…の位置のストライプ
状フイルタ部１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに順次隣接
するように設定され、赤、緑、青で照明が順次な
されるようになつている。尚、赤外光の照明の場
合には窓３２，３２，…は赤透過フイルタ部１４
Ｒ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各窓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
イルタ部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１
７は照明ランプ１１と別体のものが用いてある
が、照明ランプ１１の光をフイルタを通して用い
るように構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
特性のフイルタを用いているが、反射によつて、
特定の波長域の光とするフイルタを用いても良
い。さらにランプを複数用いて、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つ
はフイ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
本発明に属するものである。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
フイルタとしては９ir，９ｖ，９iv等を用いる。
又、先端部３側に設けるフイルタ装置１０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イ
ルタ等用いるように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、スイツチ操作等で選択された波
長域での表示を行つても良い。この場合音声認識
装置等を用いて、音声が所望とする波長域での表
示等を行わせることもできる。

又、可視光において撮像したもののうち、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側のフイルタ装置
は、ライトガイド６の先端側に設けることもでき
る。又、ライドガイト６を用いることなく、単数
あるいは複数の発光ダイオード、豆ランプあるい
は半導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（撮
像）しても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、赤外光、可
視光、紫外光でそれぞれ撮像可能にしてあるの
で、これらにおける所望とする波長域での観察が
できると共に、重畳して観察することもできる。
又、多くの貴重なデータを、短時間で得ることが
できる。

従つて、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、患者にとつても、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を挿
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図は先端部内に収納したフイルタ装置
を示す斜視図、第３図は光源装置内のフイルタ装
置を示す断面図、第４図および第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
フイ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……ライトガイド、
７，３１，４１……光源装置、１０，１３，３２
……フイルタ装置、１１……ランプ、１４……半
透鏡、１７……励起用光源、２０……ビデオプレ
セス部、２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ，２４ir，２４
uv……フレームメモリ、２５Ｒ，２５Ｇ，２５
Ｂ……加算器、３３……モータ、４４……バイモ
ルフ振動子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体撮像素子を撮像手段に用いた内視鏡にお
   いて、 所定の波長域の照明光に切換可能な照明光供給
   手段と、 上記固体撮像素子の受光面側に設けられ、透過
   可能な複数種類の光の波長域のうち、任意の波長
   域の光を選択して透過させるフイルタ手段と、 上記照明光供給手段が供給する照明光の波長域
   と、上記フイルタ手段が透過する波長域とを選択
   する選択手段と、 上記フイルタ手段を透過した光によつて上記固
   体撮像素子が撮像した画像信号を記憶する画像信
   号記憶手段と、 この画像信号記憶手段に記憶された画像信号を
   表示手段に出力する手段と、 を具備したことを特徴とする内視鏡。