JPH10328136A

JPH10328136A - 内視鏡

Info

Publication number: JPH10328136A
Application number: JP9147374A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sano; 孝之佐野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】可視光ＣＣＤ撮像素子４によって、スコープ
２の前方の被写体についての通常の画像を得るだけでな
く、赤外線ＣＣＤ撮像素子７によって、この被写体の温
度情報の画像も得るようにし、腫瘍や出血等による異常
を容易に識別することができるようになる腹腔鏡（内視
鏡）を提供する。【解決手段】スコープ２の先端から装置本体１に導か
れた入射光の光路を可動ミラー３で切り替え、この入射
光を可視光ＣＣＤ撮像素子４と赤外線ＣＣＤ撮像素子７
の双方で撮像できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スコープの先端を
直接目視できない場所に挿入して、このスコープの先端
の前方を撮像する医療用や工業用に用いる内視鏡に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】医療用の内視鏡は、患者の口腔や外科手
術で腹部に開けた開口部等からスコープを挿入し、この
スコープの先端の前方の胃壁や腹腔内部等を撮像するも
のである。例えば、腹腔鏡下外科手術に用いる腹腔鏡
は、図３に示すように、装置本体１から長尺なスコープ
２を突出させ、このスコープ２を腹部に挿入して先端か
ら腹腔内を撮像する。

【０００３】従来の腹腔鏡を図４及び図５に基づいて説
明する。この腹腔鏡のスコープ２は、図４に示すよう
に、直径１ｃｍ程度のステンレス製のパイプ１１内の周
縁部に、多数本の照明用光ファイバ１２を束にして管状
に布設すると共に、これらの照明用光ファイバ１２に囲
まれた中央部にＣＣＤ撮像素子１３を配置している。各
照明用光ファイバ１２は、装置本体１内に配置された図
示しないハロゲンランプ等の照明光を伝搬し、スコープ
２の先端から前方に照射することにより、被写体に照明
を施すようになっている。

【０００４】ＣＣＤ撮像素子１３は、スコープ２内の照
明用光ファイバ１２に囲まれた中央部の空間に配置さ
れ、この前方にはレンズ１４とカバーガラス１５とが配
置されている。カバーガラス１５は、これら照明用光フ
ァイバ１２に囲まれたスコープ２の先端開口部を塞ぎ内
部を密閉するためのものであり、レンズ１４は、このカ
バーガラス１５を通ってスコープ２内に入射した光を後
方のＣＣＤ撮像素子１３の受光面に結像させるための光
学系である。また、ＣＣＤ撮像素子１３は、このレンズ
１４によって結像された被写体の２次元の画像を電気信
号に変換しビデオ信号として出力する撮像素子である。
そして、このＣＣＤ撮像素子１３から出力されたビデオ
信号は、ケーブル１６を通して装置本体１に送られる。

【０００５】装置本体１に送られて来たビデオ信号は、
図５に示すように、信号処理部１７で信号処理がなされ
た後に、モニタ９に送られ被写体のカラー画像として表
示される。そして、腹腔鏡下外科手術では、このモニタ
９の画像を見ながら腹腔内の外科治療を行うことにな
る。

【０００６】なお、上記腹腔鏡では、スコープ２内にＣ
ＣＤ撮像素子１３を配置した場合について説明したが、
このスコープ２内には入射光を導く光ファイバやリレー
レンズ等からなる光学系のみを配置し、装置本体１側に
ＣＣＤ撮像素子１３を配置する構成のものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
腹腔鏡は、スコープ２の先端から入射した可視光の光像
をＣＣＤ撮像素子１３で撮像するものであり、このＣＣ
Ｄ撮像素子１３もほとんど可視光にのみ感度を有するも
のであるため、モニタ９の画像に基づいて被写体の形状
や色彩を観察することはできるが、この被写体の温度情
報までは得ることができないという問題があった。例え
ば、腹腔内で腫瘍ができた部位や出血が生じた部位は、
周囲の正常な組織に比べて一般に温度がある程度高くな
るため、被写体の温度情報が得られればこれらの識別が
容易となるが、従来の腹腔鏡では、これらの識別を明確
に行うことが必ずしも容易ではなかった。

【０００８】なお、上記問題は、腹腔鏡に限らず、医療
用の他の内視鏡の場合も同様であり、工業用の内視鏡の
場合にも被写体の温度情報が得られれば、過熱した部分
の発見が容易になる等の便利な場合がある。また、上記
問題は、スコープ２が剛性を有する腹腔鏡のような硬性
鏡に限らず、胃カメラ等のようにスコープ２がフレキシ
ブルな軟性鏡の場合でも同様である。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、可視光の光像を撮像するだけでなく、赤外線
の光像も撮像できるようにすることにより、被写体の温
度情報を得ることができる内視鏡を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の内視鏡は、ス
コープの先端から入射した可視光の光像を撮像する可視
光撮像手段だけでなく、このスコープの先端から入射し
た赤外線のみの光像を撮像する赤外線撮像手段も設ける
ことにより、可視光撮像手段による被写体の形状等の画
像に加え、赤外線撮像手段による被写体の温度情報の画
像をも得ることができるようになる。

【００１１】なお、可視光撮像手段は、被写体の形状等
の情報を得るために、少なくとも可視光を含む光像を撮
像するものであればよいので、可視光領域（約４００ｎ
ｍ〜約７００ｎｍの波長範囲）をある程度超えた近赤外
線等の光像を同時に撮像するものであってもよい。ま
た、カラー画像を得るためには、できるだけこの可視光
領域の全域の光像を撮像することが好ましいが、工業用
等でモノクロ画像で足りる場合には、この可視光領域の
一部の光像のみを得るものであってもよい。これに対し
て、赤外線撮像手段は、被写体の温度情報を得るため
に、赤外線のみの光像を撮像する。ただし、必要とする
温度範囲内の物体が熱放射する放射赤外線を撮像すれば
よいので、通常は赤外線領域（１μｍ弱〜１ｍｍ弱の波
長範囲）の一部の光像のみを撮像する。

【００１２】これらの可視光撮像手段と赤外線撮像手段
は、スコープの先端から入射した光を分割してそれぞれ
同時に撮像してもよいし、この入射光を切り替えること
により時間的に分割して交互に撮像するようにしてもよ
い。また、入射光を可視光と赤外線とに効率良く分離で
きれば、この入射光を無駄にすることなく同時に撮像す
ることができる。従って、ここでいう可視光撮像手段と
赤外線撮像手段には、可視光を含む光像を撮像する可視
光撮像素子と赤外線のみの光像を撮像する赤外線撮像素
子に加えて、これらの入射光の分割や切り替え、分離等
を行う光学系が含まれる。

【００１３】これらの可視光撮像手段と赤外線撮像手段
とで得た画像は、それぞれ別のモニタで表示してもよい
し、同じモニタに切り替えて表示したり、必要に応じて
画像を重ねて表示してもよい。また、直ちにモニタに表
示するのではなく、一旦記録／記憶装置に保存したり、
表示に代えてプリント出力するようにしてもよい。

【００１４】請求項２の内視鏡は、可視光を含む光像を
撮像する可視光撮像素子を設けるだけでなく、赤外線の
みの光像を撮像する赤外線撮像素子も設けることによ
り、可視光撮像素子による被写体の形状等を示す画像に
加え、赤外線撮像素子による被写体の温度情報の画像を
も得ることができるようになる。また、スコープの先端
から入射した光像をこれら可視光撮像素子と赤外線撮像
素子とに切り替えて導く光路切替装置を設けることによ
り、このスコープの先端から入射した光を漏れなくいず
れかの撮像素子に導くことができるようになり、入射光
を分割することによって感度が低下するようなことがな
くなる。

【００１５】これらの可視光撮像素子と赤外線撮像素子
は、スコープの先端から入射した光像を同時に撮像する
ことはできず、時間的に分割して撮像することになる。
そして、これによって得た画像は、それぞれ別のモニタ
で表示してもよいし、同じモニタに切り替えて表示して
もよい。また、画像を一旦記憶したり遅延させれば、同
じモニタに双方の画像を重ねて表示することもできる。
さらに、光路切替装置が高速で切り替えを繰り返すこと
により、実質的に同時に撮像を行ったと同様の画像が得
られるので、これら時分割の画像をそれぞれ別のモニタ
で同時に表示したり、同じモニタに重ねて表示すること
も可能となる。また、表示に代えて、これらの画像を保
存したりプリント出力するようにしてもよいのは請求項
１の場合と同じである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１７】図１は本発明の第１実施形態を示すもので
あって、腹腔鏡の構成を示すブロック図である。なお、
図３〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部
材には同じ番号を付記する。

【００１８】本実施形態も、内視鏡の一例として図３に
示した腹腔鏡について説明する。この腹腔鏡も、図４に
示したように、スコープ２のパイプ１１内の周縁部に
は、多数本の照明用光ファイバ１２を束にして管状に布
設している。しかし、これらの照明用光ファイバ１２に
囲まれた中央部の空間には、スコープ２の先端から入射
した光像を装置本体１に導くための光学系のみが配置さ
れている。この光学系としては、レンズで結像させた光
像を伝搬する多数本の光ファイバや、入射光を平行光線
に変えてスコープ２に沿って導くリレーレンズ等が用い
られる。なお、この光学系は、可視光のみならず赤外線
も透過しなければならないので、これに適合した光学材
料のものを用いる必要がある。ただし、赤外線は、所定
の温度範囲での物体の熱放射に対応した帯域のものだけ
を透過できればよいので、全帯域を透過させる必要はな
い。

【００１９】上記スコープ２内の光学系によって導かれ
た入射光は、図１に示すように、装置本体１内で、可動
ミラー３（請求項２の光路切替装置）により光路が切り
替えられるようになっている。可動ミラー３は、ミラー
を９０°回転させることにより、入射光の反射角を１８
０°切り替えるものであり、オペレータの操作により及
び／又は自動的にこの切り替えが行われる。なお、光路
を切り替えることができるものであれば、このようなミ
ラーに限らず、他の光学系を利用したものであってもよ
い。また、光路の切り替えは、機械的なものに限らず、
静的に切り替えるものであってもよい。

【００２０】上記可動ミラー３によって切り替えられる
一方の光路の先（図１の上方）には、可視光ＣＣＤ撮像
素子４が配置されている。可視光ＣＣＤ撮像素子４は、
図４に示した従来の腹腔鏡で用いるＣＣＤ撮像素子１３
と同じものであり、可視光の光像を電気信号に変換しカ
ラーのビデオ信号として出力する撮像素子である。な
お、シリコンを用いた通常の可視光ＣＣＤ撮像素子４
は、近赤外線にまで感度を有するのが一般的である。従
って、可視光ＣＣＤ撮像素子４の直前には、この不要な
近赤外線を遮断するために、赤外線カットフィルタを配
置してもよい。この可視光ＣＣＤ撮像素子４から出力さ
れたビデオ信号は、可視光信号処理部５を介して切替回
路６に送られるようになっている。

【００２１】上記可動ミラー３によって切り替えられる
他方の光路の先（図１の下方）には、赤外線ＣＣＤ撮像
素子７が配置されている。赤外線ＣＣＤ撮像素子７は、
赤外線の光像を電気信号に変換しビデオ信号として出力
する撮像素子である。ただし、腹腔鏡に用いる赤外線Ｃ
ＣＤ撮像素子７は、体温付近の温度で物体が熱放射した
放射赤外線を撮像できればよいので、波長が数μｍ程度
までの赤外線に感度を有するものであれば足りる。シリ
コンを用いたＣＣＤ撮像素子に赤外線での感度を持たせ
るには、適当な不純物をドープしたりショットキー接合
を用いればよい。また、シリコン以外の感光材料を用い
ることもできる。この赤外線ＣＣＤ撮像素子７が赤外線
の必要な帯域以外にも感度を有する場合には、適宜フィ
ルタを配置して不要な帯域の光を遮断する。腹腔鏡で
は、温度情報として、周囲の組織よりも温度が特に高い
部位の表示ができればよいので、この赤外線ＣＣＤ撮像
素子７は、所定温度以上の物体の熱放射に対応する波長
領域の赤外線にのみ感度を有するようにして、このよう
な部位のみを表示させるようにすることができる。ま
た、被写体の各部位を温度の高低に応じて色分けして表
示させることもできる。例えば、正常な組織の温度を示
す部位を青系や緑系の色で表示し、異常に温度が高い部
位を赤系の色で表示すればよい。この赤外線ＣＣＤ撮像
素子７から出力されたビデオ信号は、赤外線信号処理部
８を介して上記切替回路６に送られるようになってい
る。

【００２２】切替回路６は、可視光ＣＣＤ撮像素子４や
赤外線ＣＣＤ撮像素子７からのビデオ信号を切り替え
て、装置本体１の外部のモニタ９に送る回路であり、上
記可動ミラー３の動作に同期してこの切り替えを行うよ
うになっている。モニタ９は、切替回路６から送られて
来るビデオ信号を画面に表示するＣＲＴ（陰極線管）や
液晶等のカラーディスプレイである。また、上記可視光
信号処理部５や赤外線信号処理部８は、可視光ＣＣＤ撮
像素子４や赤外線ＣＣＤ撮像素子７が出力したビデオ信
号に同期信号等を付加して、このモニタ９に表示可能な
信号に変換する回路であり、必要に応じてこれらのビデ
オ信号に適宜の画像処理を施すようにすることもでき
る。

【００２３】上記構成の腹腔鏡のスコープ２を患者の腹
部に挿入すると、可動ミラー３が可視光ＣＣＤ撮像素子
４側に切り替わっている場合には、従来と同様に、腹腔
内を撮像した通常の画像がモニタ９に表示される。ま
た、可動ミラー３を赤外線ＣＣＤ撮像素子７側に切り替
えると、この腹腔内の温度情報の画像をモニタ９に表示
させることができる。即ち、赤外線ＣＣＤ撮像素子７が
所定温度以上の熱放射にのみ感度を有するものである場
合には、周囲の正常な組織よりも特に温度が高い部位が
存在するときにだけこれらの部位が表示されるようにす
ることができるので、腫瘍や出血部等を容易に識別でき
るようになる。また、赤外線ＣＣＤ撮像素子７が被写体
を温度に応じてカラー表示するものである場合には、周
囲の正常な組織と特に温度が高い部位とを色分けして表
示し、腫瘍や出血部等の識別を容易に行うことができる
ようにする。なお、赤外線ＣＣＤ撮像素子７が撮像を行
う場合には、腹腔内の照明は不要であるため、上記照明
用光ファイバ１２による照明を中断させてもよい。

【００２４】上記腹腔鏡は、２台のモニタ９を用いて、
可視光ＣＣＤ撮像素子４と赤外線ＣＣＤ撮像素子７のビ
デオ信号をそれぞれ別個に表示させるようにしてもよ
い。この際、可動ミラー３を一定時間間隔で短時間だけ
赤外線ＣＣＤ撮像素子７側に切り替えるようにし、一方
のモニタ９は、この赤外線ＣＣＤ撮像素子７からのビデ
オ信号の表示を次の切り替えまで順次保持するようにす
れば、他方のモニタ９で常時通常の画像の観察を続けな
がら、この一方のモニタ９により腫瘍や出血等による異
常を監視することができる。また、可動ミラー３の切り
替えを高速で繰り返せば、実質的に双方の画像を同時に
２台のモニタ９に表示することも可能となる。

【００２５】さらに、１台のモニタ９だけを用いる場合
であっても、可動ミラー３を上記のように切り替えるこ
とにより、可視光ＣＣＤ撮像素子４と赤外線ＣＣＤ撮像
素子７のビデオ信号を同時に重ねて表示させることもで
きる。特に、赤外線ＣＣＤ撮像素子７が所定温度以上の
熱放射にのみ感度を有するものである場合には、腫瘍や
出血等による異常が現れたときにのみ温度情報の表示が
重なって現れるので、通常の画像の観察が妨げられるよ
うなおそれは生じない。

【００２６】なお、上記実施形態では、可動ミラー３を
用いて光路を切り替えたが、この可動ミラー３に代え
て、入射光を一定の割合で分割するハーフミラー等を用
いることもできる。この場合、可視光ＣＣＤ撮像素子４
と赤外線ＣＣＤ撮像素子７は同時に撮像を行うので、こ
れらのビデオ信号を２台のモニタ９に同時に表示した
り、１台のモニタ９に重ねて又は切り替えて表示するこ
とができるようになる。ただし、このようにハーフミラ
ー等を用いて入射光を分割した場合には、スコープ２に
入射した光が全部有効に利用されずに無駄が生じる。も
っとも、ハーフミラー等に代えて、可視光と赤外線とを
効率良く分離することができるプリズム等を用いること
ができれば、このような入射光の無駄をなくすことは可
能である。

【００２７】図２は本発明の第２実施形態を示すもので
あって、腹腔鏡のスコープの縦断面図である。なお、図
１及び図３〜図５に示した第１実施形態及び従来例と同
様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記して説明
を省略する。

【００２８】本実施形態も、内視鏡の一例として図３に
示した腹腔鏡について説明する。この腹腔鏡のスコープ
２は、図２に示すように、パイプ１１内の周縁部に布設
された照明用光ファイバ１２に囲まれた中央部の空間
に、可視光ＣＣＤ撮像素子４と赤外線ＣＣＤ撮像素子７
が並んで配置されている。また、これらの撮像素子４，
７の前方には、それぞれ別個にレンズ１４が配置される
と共に、その前方をカバーガラス１５で封止している。
従って、これらの撮像素子４，７は、スコープ２の先端
からの入射光により、通常の画像と温度情報の画像を同
時に撮像することができる。ただし、この場合も、スコ
ープ２の入射光を分割したことになるので、この入射光
を全部有効に利用することができずに無駄が生じる。

【００２９】この腹腔鏡の装置本体１には、上記可視光
ＣＣＤ撮像素子４と赤外線ＣＣＤ撮像素子７からそれぞ
れケーブル１６を介して送られて来たビデオ信号を処理
する可視光信号処理部５と赤外線信号処理部８を配置す
る。そして、これらの信号処理部５，８を介して出力さ
れたビデオ信号は、第１実施形態の場合と同様に、切替
回路６で切り替えて１台のモニタ９で表示させてもよい
し、このモニタ９に双方のビデオ信号を重ねて表示させ
たり、２台のモニタ９にそれぞれ同時に表示させること
ができる。なお、これらの信号処理部５，８や切替回路
６、モニタ９の図示は省略している。

【００３０】この結果、本実施形態の腹腔鏡の場合に
も、腹腔内の通常の画像に加えて、温度情報の画像を得
ることができるので、腫瘍や出血部等の識別を容易に行
うことができるようになる。

【００３１】なお、上記第１と第２の実施形態では、撮
像素子としてＣＣＤ撮像素子４，７を用いたが、これら
の双方又は片方に、他の固体撮像素子、又は、撮像管等
のような固体撮像素子以外の撮像素子を用いることもで
きる。

【００３２】また、上記第１と第２の実施形態では、ス
テンレス製のパイプ１１内の周縁部に照明用光ファイバ
１２を布設したスコープ２について説明したが、このス
コープ２の構成は任意である。さらに、このスコープ２
の先端部には、各種の遠隔操作器具等が取り付けられて
いてもよい。

【００３３】さらに、上記第１と第２の実施形態では、
内視鏡の一例として腹腔鏡について説明したが、これに
限らず、他の内視鏡にも同様に実施することができる。
また、この内視鏡は、医療用のものに限らず、工業用に
使用されるものであってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の内視鏡によれば、スコープの先端から入射した可視光
の光像だけでなく、赤外線の光像も撮像できるので、被
写体の形状等を示す画像に加え、この被写体の温度情報
の画像をも得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すものであって、腹
腔鏡の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示すものであって、腹
腔鏡のスコープの縦断面図である。

【図３】腹腔鏡の全体斜視図である。

【図４】従来例を示すものであって、腹腔鏡のスコープ
の縦断面図である。

【図５】従来例を示すものであって、腹腔鏡の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

２スコープ３可動ミラー４可視光ＣＣＤ撮像素子７赤外線ＣＣＤ撮像素子９モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スコープの先端から入射した光像を撮像
することにより、このスコープの先端の前方にある被写
体の画像を得る内視鏡において、スコープの先端から入射した可視光を含む光像を撮像す
る可視光撮像手段と、スコープの先端から入射した赤外線のみの光像を撮像す
る赤外線撮像手段とが設けられたことを特徴とする内視
鏡。
【請求項２】スコープの先端から入射した光像を撮像
することにより、このスコープの先端の前方にある被写
体の画像を得る内視鏡において、可視光を含む光像を撮像する可視光撮像素子と、赤外線
のみの光像を撮像する赤外線撮像素子とを備え、スコー
プの先端から入射した光像をこれら可視光撮像素子と赤
外線撮像素子とに切り替えて導く光路切替装置が設けら
れたことを特徴とする内視鏡。