管尖端部分
[0063] 121物鏡光學系統(tǒng)
[0064] 131導光管
[0065] 131a尖端部分
[0066] 131b端部部分
[0067] 132 透鏡
[0068] 141攝像裝置
[0069] 141a濾色器
[0070] 142 電纜
[0071] 200電子內(nèi)窺鏡的處理器
[0072] 300監(jiān)視器
[0073] 400光源單元
[0074] 410旋轉(zhuǎn)過濾器
[0075] 420過濾器控制單元
[0076] 430 光源
[0077] 440準直透鏡
[0078] 450聚光透鏡
[0079] 500圖像處理器單元
[0080] 510A/D轉(zhuǎn)換電路
[0081] 520暫存器
[0082] 53〇控制器
[0083] 540視頻存儲器
[0084] 550信號處理電路。
【具體實施方式】
[0085] 下文將參考所附附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施方案。
[0086] 下文描述的根據(jù)本發(fā)明的實施方案的內(nèi)窺鏡裝置是這樣的裝置：基于使用不同波 長的光得到的多個圖像，定量分析目標的生物信息（例如，氧飽和度），并且將分析結果顯 示為圖像。在下述氧飽和度的定量分析中，使用以下特性：血液光譜特性（即，血紅蛋白光 譜特性）根據(jù)氧飽和度而持續(xù)改變。
[0087] (計算血紅蛋白和氧飽和度的光譜特性的原理）
[0088] 在說明根據(jù)本發(fā)明的實施方案的內(nèi)窺鏡裝置的詳細配置前，將會描述實施方案中 使用的計算血紅蛋白和氧飽和度的光譜特性的原理。
[0089] 圖1示出在550nm附近的波長下的血紅蛋白的吸收光譜。血紅蛋白具有強吸收帶 (這是由于卟啉），稱為在550nm附近的波長下的Q帶。血紅蛋白吸收光譜根據(jù)氧飽和度 (氧合血紅蛋白與總體血紅蛋白的比率）而改變。圖1中的實線所示的波形是在氧飽和度 為100%時的血紅蛋白吸收光譜（即，氧合血紅蛋白HbO的吸收光譜），并且長虛線所示的 波形是在氧飽和度為〇%時的血紅蛋白吸收光譜（即，脫氧血紅蛋白Hb的吸收光譜）。短 虛線顯示的波形是氧飽和度在0%到100%之間（10%、20%、30%......90% )的血紅蛋白 (氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的混合物）吸收光譜。
[0090] 如圖1所示，在Q帶處，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白顯示出彼此不同的峰值波 長。具體來說，氧合血紅蛋白在542nm附近的波長下具有吸收峰值P1，并且在576nm附近 的波長下具有吸收峰值P3。另一方面，脫氧血紅蛋白在556nm附近的波長下具有吸收峰值 P2。由于圖1示出了兩個組分的吸收光譜，其中，每個組分（氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋 白）的濃度總和是恒定的，出現(xiàn)了等吸光點E1、E2、E3和E4,吸收率在這些等吸光點處恒定 而與每個組分的濃度（即氧飽和度）無關。在以下描述中，等吸光點E1與E2之間的波長 范圍稱為波長范圍R1，等吸光點E2與E3之間的波長范圍稱為波長范圍R2,等吸光點E3與 E4之間的波長范圍稱為波長范圍R3。另外，等吸光點E1與E4之間的波長范圍稱為波長范 圍R0(S卩，波長范圍R1、R2和R3的結合）。
[0091] 如圖1所示，相鄰等吸光點之間，血紅蛋白的吸收率隨氧飽和度而單調(diào)遞增或遞 減。另外，相鄰等吸光點之間，血紅蛋白的吸收率隨氧飽和度近似線性改變。
[0092] 具體來說，波長范圍R1和R3下的血紅蛋白的吸收率AR1和AR3隨著氧合血紅蛋白 濃度（氧飽和度）而線性增加，在波長范圍R2下的血紅蛋白的吸收率AR2隨著脫氧血紅蛋 白濃度（1_"氧飽和度"）而線性增加。因此，由以下表達式10限定的指數(shù)X隨著氧合血紅 蛋白濃度（氧飽和度）而線性增加。
[0093] (表達式 10)
[0094] X=(AR1+AR3) -AR2
[0095] 因此，通過以實驗的方式獲取氧飽和度與指數(shù)X之間的定量關系，就可根據(jù)指數(shù)X 計算出氧飽和度。
[0096] (內(nèi)窺鏡裝置的配置）
[0097] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的內(nèi)窺鏡裝置1的方框圖。本實施方案的內(nèi)窺 鏡裝置1包括電子內(nèi)窺鏡100、處理器200、以及監(jiān)視器300。電子內(nèi)窺鏡100和監(jiān)視器300 可拆卸地連接至處理器200上。另外，處理器200中包括有光源單元400和圖像處理器單 元 500。
[0098] 電子內(nèi)窺鏡100具有將插入到體腔中的插入管110。電子內(nèi)窺鏡100設置有導光 管131，導光管131在電子內(nèi)窺鏡100的整個長度上延伸。導光管131的一個端部部分（尖 端部分131a)被布置成靠近插入管110的尖端部分（插入管尖端部分111)，并且導光管131 的另一端部部分（近端部分131b)連接至處理器200。處理器200中包括光源單元400,光 源單元400包括光源燈430,例如，產(chǎn)生大量白光WL的氙燈。光源單元400所產(chǎn)生的照射光 IL入射在導光管131的端部部分131b上。入射在導光管131的近端部分131b上的光通過 導光管131而被引導至尖端部分131a，并從尖端部分131a射出。在電子內(nèi)窺鏡100的插 入管尖端部分111處，配光透鏡132被布置成面對導光管131的尖端部分131a。從導光管 131的尖端部分131a發(fā)射出的照射光IL穿過配光透鏡132,并且照射靠近插入管尖端部分 111處的生物組織T。
[0099] 物鏡光學系統(tǒng)121和攝像裝置141設置在插入管尖端部分111。由生物組織T的 表面反射或散射的光（返回光）的一部分入射在物鏡光學系統(tǒng)121上并且聚集，并且在攝 像裝置141的光接收表面上形成圖像。本實施方案的攝像裝置141是彩色圖像拍攝CCD(電 荷耦合裝置）圖像傳感器，其包括位于其光接收表面上的濾色器141a，但是也可使用其他 類型攝像裝置，諸如CMOS(互補金屬氧化物半導體）圖像傳感器。濾色器141a是所謂的集 成過濾器，其中布置有透射紅光的R過濾器、透射綠光的G過濾器、以及透射藍光的B過濾 器，濾色器141a直接形成在攝像裝置141的每個光接收元件上。R過濾器、G過濾器、以及B 過濾器的每一個具有圖3所示光譜特性。即，本實施方案的R過濾器是透射具有長于570nm 附近的波長的光的過濾器，G過濾器是透射具有在470nm至620nm附近之間的波長的光的 過濾器，并且B過濾器是透射具有短于530nm附近的波長的光的過濾器。
[0100] 攝像裝置141控制成與信號處理電路550 (稍后將對其進行描述）同步驅(qū)動，并且 周期性地（例如，1/30秒間隔）輸出對應于形成在光接收表面上的圖像的成像信號。從攝 像裝置141輸出的成像信號經(jīng)由電纜142發(fā)送至處理器200的圖像處理器單元500。
[0101] 圖像處理器單元500包括A/D轉(zhuǎn)換電路510、暫存器520、控制器530、視頻存儲器 540、以及信號處理電路550。A/D轉(zhuǎn)換電路510執(zhí)行對從電子內(nèi)窺鏡100的攝像裝置141經(jīng) 由電纜142傳輸?shù)膱D像信號的A/D轉(zhuǎn)換，以便輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。從A/D轉(zhuǎn)換電路510輸 出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)被傳輸至并存儲于暫存器520。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（成像信號）包括由設置 有R過濾器的光接收元件成像的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（R成像信號）、由設置有G過濾器的光接 收元件獲取的G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（G成像信號）、以及由設置有B過濾器的光接收元件獲取的 B數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（B成像信號）。
[0102] 控制器530處理暫存器520中存儲的一段或多段圖像數(shù)據(jù)，以生成一段顯示圖像 數(shù)據(jù)，并且將顯示圖像數(shù)據(jù)傳輸至視頻存儲器540。例如，控制器530生成顯示圖像數(shù)據(jù)（例 如，從一段數(shù)字圖像數(shù)據(jù)生成的顯示圖像數(shù)據(jù)、其中排布有多段圖像數(shù)據(jù)的顯示圖像數(shù)據(jù)、 或標識出健康區(qū)域和病變區(qū)域顯示圖像數(shù)據(jù)）或者示意圖（該示意圖基于多段數(shù)字圖像 數(shù)據(jù)而通過針對每個像素（X，y)生成生物組織T的反射光譜來顯示對應于特定像素（X，y) 的生物組織T的反射光譜），并將其存儲在視頻存儲器540中。信號處理電路550基于視 頻存儲器540中存儲的顯示圖像數(shù)據(jù)生成具有預定格式（例如，符合NTSC或DVI標準的格 式）的視頻信號，并且輸出視頻信號。從信號處理電路550輸出的視頻信號被輸入至監(jiān)視 器300。因此，電子內(nèi)窺鏡100拍攝到的內(nèi)窺鏡圖像等顯示在監(jiān)視器300上。
[0103] 如上所述，處理器200既起用于處理從電子內(nèi)窺鏡100的攝像裝置141輸出的圖 像信號的視頻處理器功能，又起用于將照射光IL供應至電子內(nèi)窺鏡100的導光管131以照 射作為對象的生物組織T的光源裝置功能。
[0104] 除了上述光源430之外，光源單元400包括準直透鏡440、旋轉(zhuǎn)過濾器410、過濾器 控制單元420、以及聚光透鏡450。從光源430發(fā)射的白光WL通過準直透鏡440轉(zhuǎn)換成準 直射束、透射穿過旋轉(zhuǎn)過濾器410,并且隨后通過聚光透鏡450入射在導光管131的端部部 分131b上。
[0105] 旋轉(zhuǎn)過濾器410是包括多個濾光器的圓板型光學單元，并且配置成使其透射波長 范圍根據(jù)其旋轉(zhuǎn)角度改變。旋轉(zhuǎn)過濾器410的旋轉(zhuǎn)角度由連接至控制器530的過濾器控制 單元420控制。通過憑借過濾器控制單元420控制旋轉(zhuǎn)過濾器410的旋轉(zhuǎn)角度的控制器 530可以切換穿過旋轉(zhuǎn)過濾器410供應至導光管131的照射光的光譜。
[0106] 圖4是旋轉(zhuǎn)過濾器410的外部示意圖（前視圖）。旋轉(zhuǎn)過濾器410包括基本圓盤 形的框架411、以及四個扇形濾光器415、416、417和418。四個扇形窗口 414a、414b、414c 和414d圍繞框架411的中心軸線以規(guī)則間隔來形成，并且濾光器415、416、417和418分別 裝配到每個窗口 414a、414b、414c和414d中。應當注意，雖然本實施方案的濾光器是多層 電介質(zhì)膜過濾器，但是也可使用其他類型的濾光器（例如，其中多層電介質(zhì)被用作反射層 的吸收型濾光器或標準過濾器）。
[0107] 另外，軸套孔412形成在框架411的中心軸線上。過濾器控制單元420中包括的 伺服電機（未示出）的輸出軸插入且固定至軸套孔412,并且