JP2655571B2

JP2655571B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2655571B2
Application number: JP61313450A
Authority: JP
Inventors: 一成中村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPS63167577A

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ようにした撮像装
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（CCD）等の固体撮像素子を撮像
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、検知の間注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することがで
き、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、赤外光を用いて観察することにより、組織内部、
例えば粘膜下の血管の血流状態や毛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］本発明は、表示手段に表示する被観察体を撮像する撮
像装置において、異なる波長領域の画像を得るための複
数の画素群に分割される複数の画素を有する単一の撮像
素子を備えた撮像部と、前記撮像素子の出力信号を前記
複数の画素群ごと対応させて分離し出力する出力分離手
段と、この出力分離手段で分離出力された特定の画素群
に対応する出力信号を処理して、該特定の画素群に対応
する出力信号のみからなる画像を前記表示手段に表示可
能な映像信号処理手段と、を設けたことを特徴とし、複
数の波長領域の画像が得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実施例を説明する。

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
は撮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の後端に太径の操作部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図に示すよ
うに、口腔等から人体40の体腔内部40a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。前記電子内視鏡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CRTモニタ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。

本実施例の撮像装置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、前記体内照射用光源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、可視領域または紫外領域から赤外領
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、撮像手段としてCCD等の固体撮像素子27が配設され
ている。この固体撮像素子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図に示すように、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
域用画素群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（Ｂ）のそれぞれに対応す
る画素28a,28b,28cからなり、一方、前記赤外領域用画
素群29は、第一の赤外光（IR₁）、第二の赤外光（I
R₂）、第三の赤外光（IR₃）のそれぞれに対応する画素2
9a,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,28cに対応する部
分には、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29
a,29b,29cに対応する部分には、第６図に示すように、
それぞれ第一の赤外光（IR₁），第二の赤外光（IR₂），
第三の赤外光（IR₃）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、IR₁，IR₂，IR₃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、画素群切換部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。前記画素群切換部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
処理回路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,29
b,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で撮
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24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に
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。

画素群切換部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,28c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、画素群切換部33によって、赤外領域用画素群29を読
み出すようにした場合、悪画素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、す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像からは、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、画素群切換部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、この読
み出された信号を映像信号処理回路35で共通に処理し
て、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、装置を大型化することな
く、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,29c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（UV
₁），第二の紫外光（UV₂），第三の紫外光（UV₃）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，UV₃の順に中心波
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の前記赤外領域用画素群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
（IR₁）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図に示すように挟帯域のレ
ーザ光のみを除去するフィルタを固体撮像素子27の撮像
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、固体撮像素子41に、可視領域用画素群41
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とをストライプ状に配列した
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55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器57が接
続されており、画素群切換部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も、水平、
垂直の解像度のバランスが変化せず、良好な画像が得ら
れる。

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、撮像手段としては、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けられるテレビカメラ
等であっても良い。

さらに、本発明は、内視鏡以外にも適用でき、例え
ば、体内から照射し、生体組織を透過した光を利用して
体外から観察する撮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願発明によれば、可視領域と赤
外領域等、複数の波長領域の像を選択的に観察できると
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
撮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
である。１……電子内視鏡、21……撮像装置 22……体内照明用光源、27……固体撮像素子 28……可視領域用画素群 29……赤外領域用画素群 31……色フィルタ、33……画素群切換部 35……映像信号処理回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示手段に表示する被観察体を撮像する撮
像装置において、それぞれ異なる波長領域の光を透過する第１〜第３のフ
ィルタを備えた複数の画素からなり所定の波長領域の画
像を得るための第１の画素群、および前記第１の画素群
とは異なる波長領域の画像を得るため、それぞれ異なる
波長領域の光を透過する第４〜第６のフィルタを備えた
複数の画素からなる第２の画素群を有する単一の撮像素
子を備えた撮像部と、前記撮像素子から前記第１の画素群または前記第２の画
素群に対応する出力信号を選択的に出力させる出力切換
手段と、前記撮像素子から出力された特定の画素群に対応する出
力信号を処理して、前記第１の画素群または前記第２の
画素群で得られた被観察体画像を前記表示手段に表示可
能な映像信号処理手段と、を設けたことを特徴とする撮像装置。