JP2003093343A

JP2003093343A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP2003093343A
Application number: JP2001288182A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ayame; 大輔綾目; Mitsuru Higuchi; 充樋口; Kazunori Abe; 一則阿部; Shinji Takeuchi; 信次竹内
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】被観察体像の赤みを帯びた状態を改善し、粘
膜、血管、その他の組織を十分なコントラストの下で観
察できるようにする。【解決手段】例えば、光源２８と赤外カットフィルタ
３０との間に、分光透過率が波長６３０ｎｍで半値、波
長６７０ｎｍで０となる赤成分カット光学フィルタ３６
を設けることにより、照明光の主に赤帯域の長波長側の
成分を除去する。これにより、赤色の長波長側の光の散
乱が抑制されるので、被観察体の粘膜、血管、その他の
組織を十分なコントラストで撮影し、モニタ１４の画像
上で良好に観察することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内視鏡装置、特に光
学的変倍により拡大した被観察体の血管等の微細な構造
を観察可能とする内視鏡における照明光の供給内容に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡装置である例えば電子内視鏡装置
は、照明光を照射して対物光学系を介して捉えられた被
観察体を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像
素子で撮像し、この被観察体像をモニタ等に表示する。
そして、近年では、上記対物光学系に可動レンズを組み
込み、この可動レンズを変倍機構により前後移動させ、
被観察体像を光学的に拡大することが行われる。この拡
大像は、画像処理されてモニタ等に表示されることにな
り、この拡大画像によって注目部位の細部を観察するこ
とが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の内視
鏡装置では、観察対象が消化器官等、生体内であること
が多く、この生体内の粘膜の表面近傍に存在する血管
（毛細血管）やその他の組織の観察が重要となる。即
ち、生体内における血管の新生、走行状態や粘膜の微細
構造等から有用な診断情報を得ることができる。しか
し、血中のヘモグロビンは周辺組織にも存在するため、
生体内全体が赤みを帯びており、粘膜と血管やその他の
組織との区別が不明瞭になるという問題がある。

【０００４】このような粘膜と血管の区別の不明瞭さ
は、次に示す分光反射率で把握することができる。図７
（Ａ）には、正常胃粘膜の分光反射率（波長４００〜８
００ｎｍ）、図７（Ｂ）にはヒト血液の分光反射率が示
され、図７（Ｃ）にはこれら正常胃粘膜と血液の分光反
射率の特性曲線を重ねたものが示されており、図７
（Ｃ）から分かるように、正常胃粘膜の分光反射率曲線
Ｃ₁と血液の分光反射率曲線Ｃ₂は、波長６００ｎｍの手
前で交差し、この６００ｎｍ以上となると、血液の分光
反射率が非常に大きくなっている。

【０００５】図８には、照明光に含まれる各色の粘膜下
層への到達深度が示されており、青から赤へと光の波長
が長くなる程、粘膜下層で散乱が生じる。そして、この
波長の長い光の散乱の存在によって、粘膜近傍に存在す
る血管の撮影状態が低下することになる。

【０００６】一方、従来では、撮像素子として用いられ
るＣＣＤが赤外線によって飽和状態となるのを避けるた
めに、赤外線をカットする赤外カット光学フィルタが使
用されている。図９には、最近の赤外カットフィルタの
分光透過率特性の一例が示されており、このフィルタは
例えばその分光透過率が６６０ｎｍ近傍で半値となり、
７００ｎｍで０となる特性を持っている。

【０００７】図１０には、上記の赤外カットフィルタを
使用した場合の粘膜と血液の分光反射率［図７（Ｃ）に
対応する図］が示されており、この赤外カットフィルタ
によれば、図１０に示されるように、図９の特性カーブ
に従って赤外線帯域の光がカットされる。即ち、７００
ｎｍ手前からそれ以上の波長帯域が除去されており、血
液の分光反射率においても長波長側がカットされる。

【０００８】しかしながら、上記の赤外カットフィルタ
はあくまでも赤外線を除去するものであり、上述したよ
うに、赤色光の中でも特にその長波長側の成分の粘膜下
の散乱によって赤みを帯びた被観察体像となり、粘膜、
血管、その他の組織の識別が十分となるコントラストを
得ることができなかった。

【０００９】上記図１０の分光反射率特性で考えると、
波長４００ｎｍから６００ｎｍ手前の曲線Ｃ₁とＣ₂で囲
まれた領域Ｓ₁は、被観察体像において粘膜と血液やそ
の他の組織のコントラストに寄与する成分であり、波長
６００ｎｍ手前からそれ以上の曲線Ｃ₁とＣ₂で囲まれた
領域Ｓ₂は、粘膜下層での光散乱を招き、むしろ粘膜と
血液等とのコントラストの低下をもたらす成分となり、
この領域Ｓ₂の大きさが問題となる。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、被観察体像の赤みを帯びた状態が
改善され、粘膜、血管、その他の組織を十分なコントラ
ストの下で観察することができる内視鏡装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係る内視鏡装置は、照明光をスコ
ープ先端から被観察体へ照射し、この被観察体像を対物
光学系を介して捉える内視鏡装置において、上記照明光
の赤帯域の長波長側をカットする赤成分カット光学フィ
ルタを、光源から上記スコープ先端までの光供給ライン
に設けたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、上
記赤成分カット光学フィルタとして、上記照明光の分光
透過率が６７０ｎｍ近傍で０となる特性のものを用いた
ことを特徴とする。この場合、分光透過率の半値は、例
えば６３０±１０ｎｍとなる。

【００１２】上記の構成によれば、例えば分光透過率が
６３０ｎｍで半値、６７０ｎｍで０となる赤成分カット
光学フィルタを、光源ランプとライトガイドの入射端と
の間に設けることにより、照明光における主に赤帯域の
長波長側の成分が除去される。これによって、被観察体
の粘膜下層での赤色光の散乱を抑制することができ、撮
像素子等を用いた観察像（或いは拡大像）において、粘
膜、血管、その他の組織を十分なコントラストで捉える
ことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１には、実施形態の第１実施例
に係る電子内視鏡装置の一部の構成が示されており、こ
の電子内視鏡装置は、光源装置１０、スコープ及びプロ
セッサ装置１２、モニタ１４等を有している。この図１
において、スコープ及びプロセッサ装置１２には、その
スコープ先端に照明窓１６、観察窓１８が配置され、こ
の照明窓１６にはライトガイド２０が連結され、このラ
イトガイド２０が光源装置１０へ接続するためのコネク
タ２１まで配設される。一方、上記観察窓１８には、対
物光学系２２を介して撮像素子であるＣＣＤ２４が光学
的に接続される。

【００１４】また、変倍機構を備えた電子内視鏡装置で
は、上記対物光学系２２の一部として、図示していない
が回転する線状伝達部材等で前後移動される可動レンズ
が組み込まれる。そして、上記線状伝達部材は例えばモ
ータで駆動されることになり、可動レンズの前後移動に
よって光学的拡大像が得られる。

【００１５】上記ＣＣＤ２４の後段には、相関二重サン
プリング等を行った後、デジタル信号としてガンマ補正
等の各種の映像処理を施す映像処理回路２６が接続され
ており、この映像処理回路２６から出力された輝度信号
及び色差信号等がモニタ１４へ供給される。

【００１６】一方、上記光源装置１０内には、キセノン
ランプ、ハロゲンランプ等からなる光源２８、赤外カッ
トフィルタ３０、光量制御用シャッタ３２、集光レンズ
３４が配置され、この集光レンズ３４からの光がライト
ガイド２０の入射端へ出力される。そして、上記の光源
２８と赤外カットフィルタ３０との間に、赤成分カット
フィルタ３６のフィルタ面が光軸に対して略垂直となる
位置で挿入される。このとき、光源２８から出射された
光束が光軸に対して略平行な平行光であることが望まし
い。なお、上記の赤外カットフィルタ３０は配置しても
しなくてもよい。

【００１７】図２には、上記赤成分カットフィルタ３６
の分光透過率が示されており、この赤成分カットフィル
タ３６は、波長６７０ｎｍで分光透過率が０となり、波
長６３０ｎｍで分光透過率が半値となる特性を有してい
る。なお、このように波長６７０ｎｍで分光透過率を０
とする場合、その半値は６３０±１０ｎｍの範囲に入る
ことになる。また、この赤成分カットフィルタ３６とし
ては、分光透過率が０となる波長が６７０ｎｍ近傍以下
であればよく、半値の位置は略同じで６５０ｎｍ等で分
光透過率が０となるフィルタでもよいことになる。

【００１８】第１実施例は以上の構成からなり、上記赤
成分カットフィルタ３６によれば、光源２８からの出力
光の中の６３０ｎｍ以上の波長成分について半分以上が
カットされる。図３には、上記赤成分カットフィルタ３
６を使用した場合の正常胃粘膜と血液の分光反射率［図
７（Ｃ）に対応する図］が示されており、実施例によれ
ば、図３に示されるように、図２の特性カーブに従って
赤帯域の光が部分的にカットされる。即ち、６７０ｎｍ
手前からそれ以上の波長帯域が除去されており、血液の
分光反射率においても赤色の長波長側がカットされる。

【００１９】この図３と図１０を比較すると、被観察体
像において粘膜と血液等とのコントラストに寄与する成
分である領域Ｓ₁はそまままで、粘膜下層での光散乱を
招く曲線Ｃ₁とＣ₂で囲まれた領域Ｓ₃は、従来の図１０
の領域Ｓ₂から著しく縮小していることが分かる。従っ
て、この赤成分カットフィルタ３６によれば、粘膜と血
液等のコントラストの低下を招く波長成分（長波長側）
を除去し、かつカラー画像を構成する赤成分を最小限確
保することにより、粘膜と血液、その他の組織とを良好
なコントラストにて表示できることになる。

【００２０】図４及び図５には、図９で説明した赤外カ
ットフィルタと実施例の赤成分カットフィルタのフィル
タ特性とエネルギーカット量が示されており、図４のよ
うに、赤外カットフィルタの特性はＦ₁、赤成分カット
フィルタ３６の特性はＦ₂となる。ここで、波長６００
〜７００ｎｍの範囲でのエネルギー量を比較すると、赤
外カットフィルタの場合は、図５（Ａ）に示されるよう
に長波長側の除去により４９％のエネルギーがカットさ
れ、実施例の赤成分カットフィルタ３６の場合は、図５
（Ｂ）に示されるように６１％のエネルギーがカットさ
れる。

【００２１】即ち、波長６００〜７００ｎｍの範囲のエ
ネルギー量で考えると、５０％を超えるカット量から徐
々に赤み成分の改善がなされ、６０％前後で粘膜と血
液、その他の組織を区別する良好なコントラストが得ら
れる結果となった。もちろん、６０％以上でもよいこと
になる。

【００２２】このようにして赤成分カットフィルタ３６
を介して出力された光は、図１の集光レンズ３４を介し
てライトガイド２０（コネクタ２１）の入射端へ出力さ
れ、このライトガイド２０を介して被観察体へ照明光と
して照射される。次に、この被観察体像が、対物光学系
２２を介してＣＣＤ２４で捉えられると、映像処理回路
２６にて各種の信号処理が施されることにより、モニタ
１４に被観察体画像が表示される。ここで、光学的変倍
機構を機能させれば、上記モニタ１４に拡大画像を表示
させることができる。実施例によれば、このモニタ１４
に表示された画像において、従来の赤みが改善されてお
り、粘膜と血液、その他の組織が良好なコントラストで
観察できることになる。

【００２３】図６には、赤成分カット光学フィルタを第
１実施例とは異なる場所に配置した第２実施例の構成が
示されており、この図６に示されるように、第２実施例
においては、光源２８の直後に配置するのではなく、ス
コープ及びプロセッサ装置１２側のコネクタ２１のライ
トガイド２０の光入射端部材として、光学板部材の一面
に赤成分をカットするコーティングを施した赤成分カッ
トフィルタ部材３８を設ける。

【００２４】この赤成分カットフィルタ部材３８は、図
２と同様のフィルタ特性を有しており、この第２実施例
によっても、図３で説明した効果を得ることが可能とな
る。なお、このような赤成分カットフィルタは更にその
他の場所に設けることもでき、例えばライトガイド２０
の途中、スコープ先端側のライトガイド２０の光出射端
等に配置することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば波長６７０ｎｍで分光透過率が０となり、照明光
の赤帯域の長波長側をカットする赤成分カット光学フィ
ルタを、光源からスコープ先端までの光供給ラインに設
けたので、赤色の長波長側の光の散乱を抑制することが
でき、赤みを帯びた被観察体像が改善され、粘膜、血
管、その他の組織を十分なコントラストの下で撮影、観
察することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電子内視鏡装置の主
要構成を示す図である。

【図２】実施例の赤成分カット（光学）フィルタの分光
透過率を示す特性図である。

【図３】実施例の赤成分カットフィルタを使用した場合
の正常胃粘膜と血液の分光反射率を示す特性図である。

【図４】実施例の赤成分カットフィルタと赤外カット
（光学）フィルタの分光透過率特性を比較するための図
である。

【図５】図９の特性を持つ赤外カットフィルタのエネル
ギーカット量［図（Ａ）］及び実施例の赤成分カットフ
ィルタのエネルギーカット量［図（Ｂ）］を示す図であ
る。

【図６】第２実施例に係る電子内視鏡装置の主要構成を
示す図である。

【図７】正常胃粘膜の分光反射率特性（波長４００〜８
００ｎｍ）［図（Ａ）］、ヒト血液の分光反射率特性
［図（Ｂ）］、及びこれら正常胃粘膜と血液の分光反射
率の特性曲線を重ねたもの［図（Ｃ）］を示す図であ
る。

【図８】照明光を構成する色成分が粘膜下層に到達する
深さを示す説明図である。

【図９】従来の赤外カットフィルタの分光透過率を示す
特性図である。

【図１０】図９の赤成分カットフィルタを使用した場合
の正常胃粘膜と血液の分光反射率を示す特性図である。

【符号の説明】

１０…光源装置、１２…スコープ及びプロセッサ装置、
１６…照明窓、１８…観察窓、２０…ラ
イトガイド、２１…コネクタ、２８…光源、３
０…赤外カットフィルタ、３６…赤成分カットフィル
タ、３８…赤成分カットフィルタ部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部一則埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地富士写真光機株式会社内 (72)発明者竹内信次埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地富士写真光機株式会社内Ｆターム(参考） 2H040 BA00 CA04 4C061 CC06 GG01 RR04 WW08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光をスコープ先端から被観察体へ照
射し、この被観察体像を対物光学系を介して捉える内視
鏡装置において、上記照明光の赤帯域の長波長側をカットする赤成分カッ
ト光学フィルタを設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】上記赤成分カット光学フィルタは、上記
照明光の分光透過率が６７０ｎｍ近傍で０となる特性を
持つことを特徴とする上記請求項１記載の内視鏡装置。