(57)【要約】  【課題】ライトガイド基端面において当該ライトガイドの径よりも小さい径に光を収束させる構成を採用した場合であっても、ライトガイドの先端から射出される光の強度分布に極端な偏りが生じない内視鏡システムを、提供する。  【解決手段】システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１が回転する範囲において、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布に最もムラが少なくなるようにダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の回転させる。【選択図】  図２
2006314581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡と光源装置とからなる内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
基端側に入射した光束を先端側から射出するライトガイドと、
観察対象物の像を形成する対物光学系と、
この対物光学系によって結像された像を撮像して画像信号を出力する撮像素子とを備え、
前記光源装置は、
白色光を平行光として射出する白色光光源部と、
生体組織を励起させるための励起光を平行光として射出する励起光光源部と、
前記白色光光源部から射出される白色光の光路を進行してきた光を前記ライトガイドの基端側に向けて収束する集光光学系と、
前記白色光光源部から射出される白色光の光路と前記励起光光源部から射出される励起光の光路とが重なる位置に配置され、前記白色光を透過するとともに前記励起光を反射することによって、前記集光光学系に向けて前記白色光及び前記励起光を進行させる光路合成素子と、
前記光路合成素子の向きを変化させる光路合成素子回転手段と、
前記撮像素子による撮像範囲において前記ライトガイドの先端から照射される励起光の強度分布が一定になるように前記光路合成素子回転手段を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記光路合成素子回転手段は、相互に交わる２つの回転軸を夫々中心として、前記光路合成素子を回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記内視鏡は、当該内視鏡を識別するための識別番号を記憶した記憶装置を更に有し、
前記制御部は、前記識別番号毎に、前記撮像素子による撮像範囲において前記識別番号に対応した前記ライトガイドの先端から照射された励起光の強度分布が一定になる前記光路合成素子の各回転軸における回転角を夫々記憶した記憶部を更に有しており、前記内視鏡と前記光源装置とが接続されたときには、前記内視鏡の識別番号に対応した前記光路合成素子の回転角を前記記憶部から読み出し、前記光路合成素子の回転角が当該読み出した回転角となるように前記光路合成素子回転手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記制御部は、励起光が照射されると蛍光を発する蛍光板を前記ライトガイドから射出された励起光が照射している間に、前記撮像素子によって撮像された画像を複数領域に分割して各領域毎の明るさ同士を比較し、各領域の明るさが一定になるように前記光路合成素子回転手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に設けられたライトガイドを通じて体腔内に光を照射し、体腔内の観察を行う内視鏡システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、生体組織は、特定の波長の光が照射されると、励起されて蛍光を発する。また、腫瘍や癌などの病変が生じている異常な生体組織は、正常な生体組織よりも弱い蛍光を発する。近年、体腔内の生体組織に生じた異常をこの現象を利用して検出する内視鏡システムが、開発されている。
【０００３】
このような内視鏡システムは、内視鏡，光源プロセッサ装置（光源装置と画像処理プロセッサ装置を組み合わせたもの）及び、表示装置から構成されている。
【０００４】
内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部の先端へ照明光を導くライトガイド及び体腔内を撮像して画像信号を生成する撮像素子を、備えている。
【０００５】
光源プロセッサ装置は、白色光のみをライトガイドに入射するモード（以下、「通常観察モード」という）と白色光及び励起光（紫外光）を交互にライトガイドに入射するモード（以下、「蛍光観察モード」という）とを任意に切り替えて、生体組織に照射される光をライトガイドに入射できるように構成されているとともに、通常観察モードと蛍光観察モードとで、内視鏡から出力される画像信号に対する画像処理内容を変更するように構成されている。以下、これらの観察モードにおける画像処理内容について説明する。
【０００６】
通常観察モードでは、内視鏡の挿入部の先端から白色光が照射され、この白色光が照明された体腔壁からの反射光による通常観察画像が、表示装置に表示される。
【０００７】
蛍光観察モードでは、内視鏡の挿入部の先端から白色光と励起光とが交互に照射される。そして、白色光が照射されているときに得られた画像信号が参照画像信号とされ、励起光が照射されているときに得られた画像信号が蛍光画像信号とされ、参照画像信号による画像では明るく表示されるのに蛍光画像信号による画像では暗く表示される部分が光源プロセッサ装置によって病変部として抽出され、抽出された病変部を示す蛍光観察画像が、表示装置に表示される。
【０００８】
このような蛍光観察電子内視鏡システムに採用される光源プロセッサ装置では、白色光及び励起光の照射範囲を一致させるために、内視鏡に引き通された１つのライトガイドへ白色光及び励起光を入射させる構成が採用され得る。この場合には、一般的な光源装置では白色光の強度よりも励起光の強度のほうが弱いため、ライトガイドへ入射させる励起光にロスを生じさせないように、光源プロセッサ装置の内部において、白色光の光路及び励起光の光路を一致させた光路上に、ライトガイドの径よりも小さい径になるように励起光を収束させる集光レンズが配置される。特許文献１には、ライトガイドの径よりも小さい径に光を収束させることができる内視鏡装置が、開示されている。
【特許文献１】特開平０５−１３０９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般的なライトガイドでは、像ではなく光のエネルギーを伝えるために、ライトガイドの基端側における各光ファイバ同士の位置関係に対してライトガイドの先端側における各光ファイバ同士の位置関係をランダムになるように、設計されている。
【００１０】
そのため、ライトガイドの基端面において、その一部分に光が収束されていたとしても、当該ライトガイドの先端から射出される光はライトガイド基端面に収束された光と同じ形状で射出されないことがあり得る。例えば、ライトガイドの基端面の一部分に励起光が入射したときには、ライトガイドの先端から射出される励起光にムラが生じてしまい、生体組織上での励起光の強度分布が極端に偏ってしまう虞（例えば、全照射範囲における一部分のみが暗くなってしまう虞）がある。このようにライトガイドから照射される励起光の強度分布に偏りがある場合には、この生体組織が正常部であったとしても、生体組織から発せられる蛍光の強度分布も偏った状態（一部が暗い状態）になってしまう。従って、この場合には、観察対象となる部分が正常部であったとしても、照射される励起光の強度が弱い部分を病変部として判断してしまう虞がある。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、ライトガイド基端面において当該ライトガイドの径よりも小さい径に光を収束させる構成を採用した場合であっても、ライトガイドの先端から射出される光の強度分布に極端な偏りが生じない内視鏡システムを、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために案出された本発明による内視鏡システムは、内視鏡と光源装置とからなる内視鏡システムであって、前記内視鏡は、基端側に入射した光束を先端側から射出するライトガイドと、観察対象物の像を形成する対物光学系と、この対物光学系によって結像された像を撮像して画像信号を出力する撮像素子とを備え、前記光源装置は、白色光を平行光として射出する白色光光源部と、生体組織を励起させるための励起光を平行光として射出する励起光光源部と、前記白色光光源部から射出される白色光の光路を進行してきた光を前記ライトガイドの基端側に向けて収束する集光光学系と、前記白色光光源部から射出される白色光の光路と前記励起光光源部から射出される励起光の光路とが重なる位置に配置され、前記白色光を透過するとともに前記励起光を反射することによって、前記集光光学系に向けて前記白色光及び前記励起光を進行させる光路合成素子と、前記光路合成素子の向きを変化させる光路合成素子回転手段と、前記撮像素子による撮像範囲において前記ライトガイドの先端から照射される励起光の強度分布が一定になるように前記光路合成素子回転手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成されると、集光光学系へ白色光及び励起光が入射するようになる。このとき、撮像素子による撮像範囲においてライトガイドの先端から射出される励起光の強度分布に偏りが生じている場合には、制御部が光路合成素子の向きを変化させることにより、ライトガイドの基端側に入射する励起光のスポット位置を変化させる。このようにして、ライトガイドへ入射する励起光のスポット位置が制御部によって最適化（撮像素子による撮像範囲においてライトガイドの先端から照射された励起光の強度分布が一定になるように）されるため、集光光学系によって収束される励起光のスポット径がライトガイドの径よりも小さくなるように内視鏡システムを設計しても、撮像素子による撮像範囲においてライトガイドの先端から射出される励起光の強度分布に極端な偏りが生じないようになる。
【００１４】
なお、光路合成素子回転手段は、相互に交わる２つの回転軸を夫々中心として、前記光路合成素子を回転させるようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明における内視鏡は、当該内視鏡を識別するための識別番号を記憶した記憶装置を更に有し、前記制御部は、前記識別番号毎に、前記撮像素子による撮像範囲において前記識別番号に対応した前記ライトガイドの先端から照射された励起光の強度分布が一定になる前記光路合成素子の各回転軸における回転角を夫々記憶した記憶部を更に有しており、前記内視鏡と前記光源装置とが接続されたときには、前記内視鏡の識別番号に対応した前記光路合成素子の回転角を前記記憶部から読み出し、前記光路合成素子の回転角が当該読み出した回転角となるように前記光路合成素子回転手段を制御するものであってもよい。
【００１６】
また、本発明における制御部は、励起光が照射されると蛍光を発する蛍光板を前記ライトガイドから射出された励起光が照射している間に、前記撮像素子によって撮像された画像を複数領域に分割して各領域毎の明るさ同士を比較し、各領域の明るさが一定になるように前記光路合成素子回転手段を制御するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、ライトガイド基端面において当該ライトガイドの径よりも小さい径に光を収束させる構成を採用した場合であっても、ライトガイドの先端から射出される光の強度分布に極端な偏りが生じない内視鏡システムを、提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、添付図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態である内視鏡システムの外観図である。図１に示されるように、この内視鏡システムは、蛍光観察内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニター６０を、備えている。
【００２０】
蛍光観察内視鏡１０は、通常の電子内視鏡に蛍光観察用の改変を加えたものであり、体腔内に挿入されるために細長く形成されている挿入部１０ａ，その挿入部１０ａの先端部分を湾曲操作するためのアングルノブ等を有する操作部１０ｂ，操作部１０ｂと光源プロセッサ装置２０とを接続するためのライトガイド可撓管１０ｃ，及び、このライトガイド可撓管１０ｃの基端に設けられたコネクタ１０ｄを、備えている。
【００２１】
光源プロセッサ装置２０の筐体の正面パネルには、後述する励起光光源２０４の主電源のオンオフを制御するキースイッチ２２と、通常観察モードを指定するスイッチ，蛍光観察モードを指定するスイッチ，及び、調整動作開始を指定するスイッチを含む各種の操作スイッチが配列したスイッチパネル２３と、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄが接続されるソケット２４とが、設けられている。
【００２２】
図２は、蛍光観察内視鏡１０及び光源プロセッサ装置２０の内部構成を示す概略図である。以下、図２にしたがって蛍光観察内視鏡１０、及び光源プロセッサ装置２０の詳細な構成を順に説明する。
【００２３】
図２に示すように、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端面には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２（対物光学系に相当）が設けられている。そして、この挿入部１０ａの内部には、対物レンズ１２によって形成された被写体の像を撮影して画像信号に変換する撮像素子１３，及び、対物レンズ１２と撮像素子１３との間に設けられ、後述する励起光光源２０４から射出される励起光の波長成分を除去する励起光カットフィルター１４が、組み込まれている。
【００２４】
また、図２に示すように、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄの端面には、垂直に突出する金属管１９が、設けられている。
【００２５】
さらに、蛍光観察内視鏡１０の内部には、撮像素子１３から出力された画像信号を伝送するための信号ケーブル１８が、挿入部１０ａ，操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｃ内を引き通されて、コネクタ１０ｄの端面に形成された図示せぬコネクタピンに接続されている。また、この蛍光観察内視鏡１０の内部には、図示せぬメモリ（記憶装置に相当）が、信号ケーブル１８に接続されている。このメモリには、当該蛍光観察内視鏡１０を識別するための識別番号が記憶されている。
【００２６】
この信号ケーブル１８と並行して、挿入部１０ａ、操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｃ内には、ライトガイド１６が引き通されている。なお、ライトガイド１６の先端は、挿入部１０ａの先端部内において配光レンズ１１に対向し、その基端は、コネクタ１０ｄにおける上記の金属管１９内に挿入され固定されている。
【００２７】
図６は、ライトガイド１６の基端面を示す説明図である。図６に示すように、このライトガイド１６は、束ねられた複数の光ファイバから構成されており、金属管１９の内径と略等しい径を有している。なお、このライトガイド１６は、像ではなく光のエネルギーを伝えるために、ライトガイド１６の基端側における各光ファイバ同士の位置関係に対してライトガイド１６の先端側における各光ファイバ同士の位置関係がランダムになるように、設計されている。具体的には、ライトガイド１６は、光ファイバの束全体を捻るようにして、ライトガイド１６の中心軸から離れるほど（ライトガイド１６の外周に近づくほど）光ファイバの捻れの量が大きくなるように（基端側の光ファイバの位置に対する先端側の光ファイバの位置のずれが大きくなるように）、設計されている。
【００２８】
なお、図６において、金属管１９の内側に描かれている円形のハッチング領域８０は、後述する集光レンズ２０３によって収束された励起光を示している。この図６に示すように、ライトガイド１６の基端面の一部に偏って励起光が入射する場合には、当該基端面に入射した励起光の形状が円形であっても、外周近傍の光ファイバに入射した励起光の射出位置が大きくずれるため、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の形状が円形でなくなってしまうこと（励起光の強度分布に極端な偏りが生じること）があり得る。
【００２９】
次に、光源プロセッサ装置２０について詳細に説明する。光源プロセッサ装置２０は、蛍光観察内視鏡１０のライトガイド１６の基端面に白色光及び励起光を選択的に導入するとともに、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄの端子を通じて撮像素子１３から受信した画像信号に対して画像処理を行うことによってビデオ信号を生成してモニター６０へ出力する装置である。
【００３０】
この光源プロセッサ装置２０のソケット２４には、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄにおける金属管１９がその外面から挿入される貫通孔が形成されている。このソケット２４の貫通穴は、光源プロセッサ装置２０の内部空間に通じている。
【００３１】
また、光源プロセッサ装置２０は、ソケット２４の貫通穴の中心軸（即ち、ソケット２４の貫通穴に挿入された金属管１９内のライトガイド１６の中心軸）の延長線上に、ソケット２４に向かって順番に、白色光を平行光として射出する白色光光源２０１（白色光光源部に相当），白色光光源２０１から射出された光束を通過または遮断する回転遮蔽板２０６，及び、回転遮蔽板２０６を通過した光束を収束させてライトガイド１６に入射させる集光レンズ２０３（集光光学系に相当）を、備えている。
【００３２】
光源プロセッサ装置２０は、更に、励起光を発散光として射出する励起光光源２０４と、この励起光光源２０４から射出される励起光を平行光に変換するコリメートレンズ２０５とを、備えている（励起光光源２０４及びコリメートレンズ２０５が励起光光源部に相当）。なお、このコリメートレンズ２０５を透過した励起光の光路と、回転遮蔽板２０６を通過した白色光の光路とは、垂直に交わる。
【００３３】
また、光源プロセッサ装置２０は、コリメートレンズ２０５を透過した励起光の光路と回転遮蔽板２０６を通過した白色光の光路とが垂直に交わる位置に、ダイクロイックミラー３００を、更に備えている。以下、各部品毎に詳細に説明する。
【００３４】
白色光光源２０１は、可視帯域全域の波長成分を持つ白色光を射出する。なお、この白色光光源２０１は、白色光の射出口の前に、赤外領域の光を除去する赤外除去フィルタを、備えている。そのため、白色光光源２０１から射出される白色光からは赤外光成分が除去される。
【００３５】
回転遮蔽板２０６は、略半円形の開口が一つだけ穿たれた円板であり、その開口の円弧の中心は、回転遮蔽板２０６の外周円の中心に一致している。この回転遮蔽板２０６の中心は、図示せぬモータの駆動軸の先端に固定されており、図示せぬモータによって駆動されると、回転遮蔽板２０６は、その駆動軸を回転中心として回転する。また、回転遮蔽板２０６を回転させた場合には、回転遮蔽板２０６の開口と回転遮蔽板２０６の開口以外の部分とが、白色光光源２０１から射出される光束上に、交互に配置される。このため、回転遮蔽板２０６は、その回転位置によって、白色光光源２０１からの白色光を通過する状態と遮断する状態とを、切り替えることができる。
【００３６】
励起光光源２０４は、生体組織を励起して蛍光を生じさせるための励起光を射出するレーザーダイオードである。なお、この励起光の波長は、例えば、紫外光である。
【００３７】
ダイクロイックミラー３００は、白色光を透過するとともに励起光を反射する光学素子である。なお、図２には、ダイクロイックミラー３００が、白色光光源２０１から射出される白色光の光束に対して４５°傾いているとともに、コリメートレンズ２０５の光軸に対しても４５°傾いている状態が、示されている。この場合には、回転遮蔽板２０６を通過した白色光は、ダイクロイックミラー３００を透過し、コリメートレンズ２０５から射出された励起光は、ダイクロイックミラー３００によって直角に反射されることにより、白色光と同一の光路上をこの白色光の進行方向と同じ方向へ進む。従って、ダイクロイックミラー３００は、光路合成素子として機能する。
【００３８】
そして、ダイクロイックミラー３００は、ダイクロイックミラー回転装置３０（光路合成素子回転手段に相当）に保持されている。以下、図３に基づいてダイクロイックミラー回転装置３０の構成を詳細に説明する。
【００３９】
図３は、ダイクロイックミラー３００及びダイクロイックミラー回転装置３０の斜視図である。この図３に示すように、ダイクロイックミラー回転装置３０は、ミラー保持枠３２１，ミラー回転モータ３１７，及び、ミラー保持枠回転モータ３２５を、有している。
【００４０】
ミラー保持枠３２１は、矩形板状の枠板３２１ａと、この枠板３２１ａの両短縁から夫々垂下した矩形板状の枠板３２１ｂ，３２１ｃとから構成されている。枠板３２１ｂ，３２１ｃは、略同じ形状であり、平行に対向している。また、枠板３２１ｂ，枠板３２１ｃの先端近傍（枠板３２１ａから離れた側）には、枠板３２１ｂ，３２１ｃを垂直、且つ、同軸に貫通する貫通穴が夫々穿たれている。
【００４１】
枠板３２１ｂ，３２１ｃの貫通穴には、夫々、ミラー回転軸３１１，３１２が回転自在に貫通している。これらのミラー回転軸３１１，３１２におけるミラー保持枠３２１の内側に突出した先端には、夫々、ミラー保持部３１３，３１４が、形成されている。これらのミラー保持部３１３，３１４は、例えば、ダイクロイックミラー３００の側縁の一部を挟み込むことによって、ダイクロイックミラー３００を、保持している。
【００４２】
また、ミラー回転軸３１１におけるミラー保持枠３２１の外側に突出した先端には、ミラー回転軸ピニオン３１５が、固定されている。そして、このミラー回転軸ピニオン３１５には、ギア３１６が噛み合っており、このギア３１６はミラー回転モータ３１７の回転軸に固定されている。また、図３には図示していないが、ミラー回転モータ３１７はミラー保持枠３２１と一体に固定されている。そのため、このミラー回転モータ３１７を回転させることによって、ダイクロイックミラー３００を、ミラー回転軸３１１，３１２を回転軸として、回転させることができる。なお、ミラー回転モータ３１７には、パルスモータが採用される。
【００４３】
枠板３２１ａにおける外側の面には、ミラー保持枠回転軸３２２が、その軸方向が枠板３２１ａに対して垂直になるように、固定されている。このミラー保持枠回転軸３２２には、ミラー保持枠回転軸ピニオン３２３が、一体に固定されている。そして、このミラー保持枠回転軸ピニオン３２３には、ギア３２４が噛み合っており、このギア３２４はミラー保持枠回転モータ３２５の回転軸に固定されている。なお、図３では、ミラー保持枠回転軸３２２は、枠板３２１ａからミラー保持枠回転軸ピニオン３２３までの長さしか示していないが、実際には、ミラー保持枠回転軸３２２はミラー保持枠回転軸ピニオン３２３よりも先まで伸びており、その先端は光源プロセッサ装置２０の筐体に回転自在に保持されている。また、図３には図示していないが、ミラー保持枠回転モータ３２５は、光源プロセッサ装置２０の筐体に対して固定されている。そのため、このミラー保持枠回転モータ３２５を回転させることによって、ミラー保持枠３２１を、ミラー保持枠回転軸３２２を回転軸として、回転させることができる。また、ミラー保持枠回転モータ３２５には、パルスモータが採用される。
【００４４】
以上の構成により、ダイクロイックミラー３００は、相互に垂直に交わる２つの回転軸を中心として回転することができるため、全ての方向を向くことができる。よって、コリメートレンズ２０５を透過した励起光がダイクロイックミラー３００に入射する場合には、このダイクロイックミラー３００の向きを変えることによって、励起光の反射光の光路の方向を変えることができる。
【００４５】
なお、ダイクロイックミラー回転装置３０には、図示せぬ初期状態検出装置が設けられている。この初期状態検出装置は、枠板３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃを白色光光源２０１から射出される白色光の光束と平行とし、且つ、励起光を集光レンズ２０３側へ反射する向きにダイクロイックミラー３００をコリメートレンズ２０５の光軸に対して４５°傾けた状態を、初期状態として検出する。そして、初期状態検出装置は、初期状態を検出したときには、システムコントロール回路２１４へ、初期状態を示す情報を、送信する。
【００４６】
集光レンズ２０３は、平行光を収束させる正のパワーを有するレンズである。この集光レンズ２０３は、白色光よりも励起光をより大きく屈折させる。
【００４７】
なお、本実施形態では、ライトガイド１６の基端面上に収束される白色光の径がライトガイド１６の径よりも大きくなるように、白色光光源２０１から射出される白色光の径が設定されている。この場合には、白色光光源２０１から射出された光の一部はライトガイド１６に入射しないことになるが（ロスがあることになるが）、白色光光源２０１から射出される白色光の強度は大きいため、多少のロスがあったとしても、ライトガイド１６の先端から射出される白色光は、照明光として用いるために十分な強度となる。
【００４８】
また、本実施形態では、ライトガイド１６の基端面上に収束される励起光の径がライトガイド１６の径よりも小さくなるように、コリメートレンズ２０５から射出された励起光の径が設定されている。そのため、コリメートレンズ２０５から射出された励起光を、ライトガイド１６へ、全て入射させることができる。なお、図２には白色光光源２０１から射出される白色光の光束の径がコリメートレンズ２０５から射出される励起光の光束の径よりも大きいことが示されているが、上述のように集光レンズ２０３は白色光よりも励起光をより大きく屈折させるため、ライトガイド１６に入射する白色光の径及び励起光の径を上記のように設定できる場合には、白色光光源２０１から射出される白色光の光束の径とコリメートレンズ２０５から射出される励起光の光束の径とを同じ径にすることもできる。
【００４９】
光源プロセッサ装置２０は、以上に説明した構成を動作させるために、更に、電源回路２１１，ミラードライバー回路２１２，及び、システムコントロール回路２１４（制御部に相当）を、備えている。また、光源プロセッサ装置２０は、撮像素子１３によって生成された画像信号に対して画像処理を行う映像信号処理回路２１３を、更に備えている。
【００５０】
電源回路２１１は白色光光源２０１に電力を供給するための回路である。
【００５１】
ミラードライバー回路２１２は、ダイクロイックミラー３００の向きを制御するための回路であり、ダイクロイックミラー３００の回転角及びミラー保持枠３２１の回転角をシステムコントロール回路２１４から受信すると、これらの回転角に基づいて、ミラー回転モータ３１７，ミラー保持枠回転モータ３２５を制御する。
【００５２】
映像信号処理回路２１３は、システムコントロール回路２１４，及び、モニター６０と電気的に接続している。また、蛍光観察内視鏡１０と光源プロセッサ装置２０とを接続したときには、蛍光観察内視鏡１０の信号ケーブル１８を介して撮像素子１３と、電気的に接続する。この映像信号処理回路２１３は、撮像素子１３によって生成された画像信号をビデオ信号に変換し、このビデオ信号に基づく映像をモニター６０上に表示させる。また、映像信号処理回路２１３は、撮像素子１３によって生成された画像信号をシステムコントロール回路２１４へ送信する。
【００５３】
システムコントロール回路２１４は、光源プロセッサ装置２０全体を制御するためのコントローラであり、光源プロセッサ装置２０の筐体の正面パネルに設けられたスイッチパネル２３（図２に図示していない），回転遮蔽板２０６のモータ，電源回路２１１，ミラードライバー回路２１２，映像信号処理回路２１３，及び、励起光光源２０４に、電気的に接続している。また、図２に示していないが、システムコントロール回路２１４は、蛍光観察内視鏡１０と光源プロセッサ装置２０とを接続したときには、信号ケーブル１８を介して蛍光観察内視鏡１０のメモリと、電気的に接続する。そして、システムコントロール回路２１４は、スイッチパネル２３を操作したことによって生じた操作信号に基づいて、光源プロセッサ装置２０の各部品の制御を行う。また、システムコントロール回路２１４は、過去に光源プロセッサ装置２０に接続されたことがある蛍光観察内視鏡１０の識別番号とダイクロイックミラー３００の回転角及びミラー回転枠３２１の回転角とを関連づけて登録する記憶部を、有している。
【００５４】
以下、光源プロセッサ装置２０に蛍光観察内視鏡１０を接続した後の動作を、図４のフローチャートを参照して、説明する。
【００５５】
最初のＳ００１では、システムコントロール回路２１４は、光源プロセッサ装置２０に蛍光観察内視鏡１０が接続されたことを検出すると、当該蛍光観察内視鏡１０の内部に設けられたメモリから、その蛍光観察内視鏡１０の識別番号を読み込む。なお、このとき、システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー回転装置３０が初期状態であることを検出していない場合には、ダイクロイックミラー回転装置３０を初期状態にさせる指示をミラードライバー回路２１２へ送信する。
【００５６】
次のＳ００２では、システムコントロール回路２１４は、読み込んだ識別番号がシステムコントロール回路２１４の記憶部に登録されているか否かを、判別する。そして、システムコントロール回路２１４は、識別番号がシステムコントロール回路２１４の記憶部に登録されていないと判断した場合には、Ｓ００３へ処理を進める。また、システムコントロール回路２１４は、識別番号がシステムコントロール回路２１４の記憶部に登録されていると判断した場合には、処理をＳ０２１へ進める。
【００５７】
Ｓ００３では、システムコントロール回路２１４は、光源プロセッサ２０装置へ接続された蛍光観察内視鏡１０が未調整であることを示す画面をモニター６０へ表示させる指示を映像信号処理回路２１３へ送る。そして、システムコントロール回路２１４は、調整動作開始を指示するスイッチが操作されるまで待機する。
【００５８】
蛍光観察内視鏡１０が未調整であることを示す画面が表示されたモニター６０を見た術者は、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を、調整用の冶具に固定する。この調整用の冶具は、励起光光源２０４から射出される励起光が照射されたときに蛍光を発する塗料が表面全体に均一に塗布された蛍光板を有しており、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａが調整用の冶具に固定されたときには、挿入部１０ａの先端と蛍光板の表面とが対向するように設計されている。なお、この蛍光を発する塗料には、照射された励起光の強度に比例して蛍光の強度が変化するものが用いられる。そのため、蛍光板に照射された励起光にムラがなければ、その照射範囲からは均一な強度の蛍光が発せられる。
【００５９】
術者は、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を調整用の冶具に固定した後に、調整動作開始を指示するスイッチを操作する。すると、システムコントロール回路２１４は、回転遮蔽板２０６を白色光が遮蔽される回転位置まで回転させてから、処理をＳ００４へ進める。
【００６０】
Ｓ００４では、システムコントロール回路２１４は、励起光光源２０４を制御して、励起光を蛍光板に照射させる。
【００６１】
次のＳ００５では、システムコントロール回路２１４は、画像確認処理を行う。この画像確認処理では、システムコントロール回路２１４は、撮像素子１３によって撮像された蛍光板の蛍光による画像を複数の領域に分割して、各領域における明るさを算出する。以下、図５を参照して、この処理を具体的に説明する。
【００６２】
図５は、画像分割の例を示す説明図である。この図５に示すように、本実施形態では、画像５０を第１領域５１〜第９領域５９の９つの領域に分割している。そして、システムコントロール回路２１４は、各領域毎にその明るさを算出する。なお、各領域毎に算出される明るさは、その領域における全画素の輝度値の平均値でもよいし、その領域における全画素の輝度値の合計値でもよい。各領域毎の明るさが算出された場合には、システムコントロール回路２１４は、次のＳ００６へ処理を進める。
【００６３】
Ｓ００６では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００５にて算出された各領域毎の明るさを比較することによって、画像信号によって形成される画像の明るさにムラがあるか（照明光のバランスが合っているか）否かを判別する。
【００６４】
具体的には、システムコントロール回路２１４は、下記の（１）式に示す計算を実行し、画像の平衡度を求める。なお、（１）式によって算出される平衡度とは、画像全体における明るさのムラを示す数値であり、値が小さいほど明るさのムラが少ないことを示す（全くムラがなければ、平衡度はゼロになる）。
【００６５】
|(第１領域５１の明るさ＋第９領域５９の明るさ)−(第７領域５７の明るさ＋第３領域５３の明るさ)|＋|(第２領域５２の明るさ＋第８領域５８の明るさ)−(第４領域５４の明るさ＋第６領域５６の明るさ)|＝平衡度・・・（１）
ところで、（１）式では、第５領域５５の明るさが計算に利用されていない。上述のように、ライトガイド１６は、中心軸から離れるほど光ファイバ同士の位置関係がずれるように設計されているため、ライトガイド１６の中心軸の近傍では、基端側における各光ファイバ同士の位置関係と先端側における各光ファイバ同士の位置関係とのずれがあまり生じない。そのため、ライトガイド１６の基端面における中心軸の近傍に入射した励起光は、入射時の位置関係を略維持したままライトガイド１６の先端から射出される。そして、実際に内視鏡システムを製造する時には、なるべく多くの光ファイバに励起光を入射させるために、ライトガイド１６の基端面上に収束させる励起光の径はできるだけ大きく（ただし、ライトガイド１６の径よりは小さい範囲で）設定される。従って、実際に内視鏡システムを使用する場合において、ライトガイド１６の基端面上に励起光が全て入射する場合には、常にライトガイド１６の基端面における中心近傍に励起光が入射することになるため（図６参照）、第５領域５５の明るさは常に一定になる。よって、画像全体における明るさのムラを算出するときに、第５領域５５の明るさを用いる必要はないのである。
【００６６】
そして、このＳ００６において、システムコントロール回路２１４は、画像の明るさにムラがあると判断したとき（例えば、平衡値がゼロでないとき）には、処理をＳ００７へ進める。また、Ｓ００６において、システムコントロール回路２１４は、画像の明るさにムラがないと判断したとき（例えば、平衡値がゼロのとき）には、処理をＳ００６からＳ０１９へ進める。
【００６７】
ここで、Ｓ００７〜Ｓ０１６でのダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の動作の説明を容易にするために、ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の回転方向を定義する。具体的には、図３において、図面の下側からダイクロイックミラー３００に励起光が入射する場合に、ミラー回転軸ピニオン３１５側から見てダイクロイックミラー３００を時計回りに回転させる回転方向を、「ミラー角度上方向」とする。また、ダイクロイックミラー３００を「ミラー角度上方向」と逆向きに回転させる回転方向を「ミラー角度下方向」とする。また、図３において、図面の下側からダイクロイックミラー３００に励起光が入射する場合に、ミラー保持枠回転軸ピニオン３２３側から見てミラー保持枠３２１を時計回りに回転させる回転方向を、「ミラー角度右方向」とする。また、ミラー保持枠３２１を「ミラー角度右方向」と逆向きに回転させる回転方向を「ミラー角度左方向」とする。
【００６８】
Ｓ００７では、システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー３００をミラー角度上方向へ所定の角度（例えば角度１秒）回転させるための指示を、ミラードライバー回路２１２へ送信する。すると、ミラードライバー回路２１２は、ミラー回転モータ３１７を制御して、ダイクロイックミラー３００をミラー角度上方向へ所定の角度回転させる。
【００６９】
次のＳ００８では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００５と同様の画像確認処理を行い、Ｓ００９へ処理を進める。
【００７０】
Ｓ００９では、システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー３００をミラー角度上方向へ回転させた後の平衡度を算出する。そして、システムコントロール回路２１４は、この回転させた後の平衡度と回転させる直前の平衡度とを比較して、この回転によって平衡度が小さくなったか（照明光のバランスが合う方向）否かを判別する。このとき、システムコントロール回路２１４は、平衡度が小さくなったと判断した場合には、処理をＳ００７へ戻し、Ｓ００７〜Ｓ００９の処理を繰り返し行わせる。また、システムコントロール回路２１４は、この回転によって平衡度が大きくなったと判断した場合及び、平衡度に変化がなかったと判断した場合には、処理をＳ０１０へ進める。
【００７１】
Ｓ０１０では、システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー３００をミラー角度下方向へ所定の角度（例えば角度１秒）回転させるための指示を、ミラードライバー回路２１２へ送信する。すると、ミラードライバー回路２１２は、ミラー回転モータ３１７を制御して、ダイクロイックミラー３００をミラー角度下方向へ所定の角度回転させる。
【００７２】
次のＳ０１１では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００５と同様の画像確認処理を行い、Ｓ０１２へ処理を進める。
【００７３】
Ｓ０１２では、システムコントロール回路２１４は、ダイクロイックミラー３００をミラー角度下方向へ回転させた後の平衡度を算出する。そして、システムコントロール回路２１４は、この回転させた後の平衡度と回転させる直前の平衡度とを比較して、この回転によって平衡度が小さくなったか否かを判別する。このとき、システムコントロール回路２１４は、平衡度が小さくなったと判断した場合には、処理をＳ０１０へ戻し、Ｓ０１０〜Ｓ０１２の処理を繰り返し行わせる。また、システムコントロール回路２１４は、この回転によって平衡度が大きくなったと判断した場合及び、平衡度に変化がなかったと判断した場合には、処理をＳ０１３へ進める。
【００７４】
なお、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００７，Ｓ０１０によってダイクロイックミラー３００を回転させた回数をカウントしており、Ｓ０１２からＳ０１３へ処理を進めるときに、ダイクロイックミラー３００を回転させた回数に基づいて、この時点におけるダイクロイックミラー３００の回転角を算出する。例えば、ミラー角度上方向を正とした場合には、Ｓ００７によるダイクロイックミラー３００を回転させた回数とＳ０１０によるダイクロイックミラー３００を回転させた回数との差をとり、この差に一回あたりの回転角（所定の角度）を掛ければ、初期状態からのダイクロイックミラー３００の回転角が算出される。
【００７５】
次のＳ０１３では、システムコントロール回路２１４は、ミラー保持枠３２１をミラー角度右方向へ所定の角度（例えば角度１秒）回転させるための指示を、ミラードライバー回路２１２へ送信する。すると、ミラードライバー回路２１２は、ミラー保持枠回転モータ３２５を制御して、ミラー保持枠３２１をミラー角度右方向へ所定の角度回転させる。
【００７６】
次のＳ０１４では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００５と同様の画像確認処理を行い、Ｓ０１５へ処理を進める。
【００７７】
Ｓ０１５では、システムコントロール回路２１４は、ミラー保持枠３２１をミラー角度右方向へ回転させた後の平衡度を算出する。そして、システムコントロール回路２１４は、この回転させた後の平衡度と回転させる直前の平衡度とを比較して、この回転によって平衡度が小さくなったか否かを判定する。このとき、システムコントロール回路２１４は、平衡度が小さくなったと判断した場合には、処理をＳ０１３へ戻し、Ｓ０１３〜Ｓ０１５の処理を繰り返し行わせる。また、システムコントロール回路２１４は、この回転によって平衡度が大きくなったと判断した場合及び、平衡度に変化がなかったと判断した場合には、処理をＳ０１６へ進める。
【００７８】
Ｓ０１６では、システムコントロール回路２１４は、ミラー保持枠３２１をミラー角度左方向へ所定の角度（例えば角度１秒）回転させるための指示を、ミラードライバー回路２１２へ送信する。すると、ミラードライバー回路２１２は、ミラー保持枠回転モータ３２５を制御して、ミラー保持枠３２１をミラー角度左方向へ所定の角度回転させる。
【００７９】
次のＳ０１７では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ００５と同様の画像確認処理を行い、Ｓ０１８へ処理を進める。
【００８０】
Ｓ０１８では、システムコントロール回路２１４は、ミラー保持枠３２１をミラー角度左方向へ回転させた後の平衡度を算出する。そして、システムコントロール回路２１４は、この回転させた後の平衡度と回転させる直前の平衡度とを比較して、この回転によって平衡度が小さくなったか否かを判別する。このとき、システムコントロール回路２１４は、平衡度が小さくなったと判断した場合には、処理をＳ０１６へ戻し、Ｓ０１６〜Ｓ０１８の処理を繰り返し行わせる。また、システムコントロール回路２１４は、この回転によって平衡度が大きくなったと判断した場合及び、平衡度に変化がなかったと判断した場合には、処理をＳ０１９へ進める。
【００８１】
なお、システムコントロール回路２１４は、Ｓ０１３，Ｓ０１６によってミラー保持枠３２１を回転させた回数をカウントしており、Ｓ０１８からＳ０１９へ処理を進めるときに、この時点におけるミラー保持枠３２１の回転角を算出する。例えば、ミラー角度右方向を正とした場合には、Ｓ０１３によるミラー保持枠３２１を回転させた回数とＳ０１６によるミラー保持枠３２１を回転させた回数との差をとり、この差に一回あたりの回転角（所定の角度）を掛ければ、初期状態からのミラー保持枠３２１の回転角が算出される。
【００８２】
次のＳ０１９では、システムコントロール回路２１４は、励起光光源２０４からの励起光の射出を停止させる。そして、次のＳ０２０では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ０１２で算出したダイクロイックミラー３００の回転角，及び、Ｓ０１８で算出したミラー保持枠３２１の回転角を、Ｓ００１で読み込んだ蛍光観察内視鏡１０の識別番号と合わせてシステムコントロール回路２１４の記憶部に登録して、一連の処理を終了する。
【００８３】
また、Ｓ００２において、システムコントロール回路２１４が、読み込んだ識別番号がシステムコントロール回路２１４の記憶部に登録されていると判断した場合には、処理をＳ０２１へ進める。
【００８４】
Ｓ０２１では、システムコントロール回路２１４は、読み込んだ識別番号に対応したダイクロイックミラー３００の回転角及びミラー保持枠３２１の回転角を、システムコントロール回路２１４の記憶部から読み出す。
【００８５】
次のＳ０２２では、システムコントロール回路２１４は、Ｓ０２１で読み出した回転角に基づいて、ミラードライバー回路２１２へダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１を回転させる指示を送る。その結果、ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１は、システムコントロール回路２１４の記憶部に登録されていた回転角だけ回転する。このＳ０２２の処理が終わった後に、この一連の処理を終了する。
【００８６】
以下、通常観察モードを指定するスイッチ，蛍光観察モードを指定するスイッチが操作された場合における光源プロセッサ装置２０内部の動作について、夫々説明する。
【００８７】
システムコントロール回路２１４は、通常観察モードを指定するスイッチが操作されたことによって生じた操作信号を受信すると、電源回路２１１を制御することによって白色光光源２０１に対して白色光の射出を開始させ、回転遮蔽板２０６を白色光が通過する位置に回転させ、励起光光源２０４を制御することによって励起光の射出を停止させる。これにより、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、白色光のみが射出されるようになる。そして、映像信号処理回路２１３は、被写体の表面で反射された白色光により形成される当該被写体（すなわち白色光にて照明された被写体）の画像である通常観察画像を、モニター６０上に表示させる。
【００８８】
一方、システムコントロール回路２１４は、蛍光観察モードを指定するスイッチが操作されたことによって生じた操作信号を受信すると、回転遮蔽板２０６を連続的に回転させる。同時に、この回転遮蔽板２０６の回転と同期をとって励起光光源２０４を制御して、回転遮蔽板２０６が白色光を遮蔽する位置にあるときのみ励起光光源２０４に対して励起光を射出させる。これにより、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、励起光と白色光とが交互に射出されるようになる。そして、映像信号処理回路２１３は、被写体の表面で反射された白色光を撮像して得た画像信号（通常画像の画像信号）と被写体から放射された蛍光を撮像して得た画像信号（蛍光観察画像の画像信号）とを比較し、通常画像では明るく表示されるのに蛍光画像では暗く表示される部分を病変の疑いのある部分として抽出した画像である蛍光観察画像を、モニター６０上に表示させる。
【００８９】
以上のように構成されるので、本発明による内視鏡システムは、以下に記述するように、作用する。
【００９０】
術者は、モニター６０及び光源プロセッサ装置２０の主電源をそれぞれ投入し、キースイッチ２２をオンにし、蛍光観察内視鏡１０を光源プロセッサ装置２０に接続する。すると、過去にこの蛍光観察内視鏡１０が光源プロセッサ装置２０に接続されたことがある場合には、システムコントロール回路２１４の記憶部に記録されている情報に基づいて、ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の回転角が調整される（ライトガイド１６の基端面に入射する励起光の位置が調整される）。そのため、この場合には、スイッチパネル２３を操作する前に、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布が最適化（ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１が回転する範囲において、画面の平衡度が最も低くなる状態に）される。
【００９１】
また、過去にこの蛍光観察内視鏡１０が光源プロセッサ装置２０に接続されたことがない場合には、モニター６０に未調整であることを示す画面が表示されるため、術者は、調整用の冶具に蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０aの先端を固定した後に、調整動作開始を指定するスイッチを操作することによって、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布を最適化させることができる。なお、この場合には、調整動作開始を指示するスイッチが押されるまで光源プロセッサ装置２０は処理を進めなくなるため（図４のＳ００３参照）、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布が最適化されないまま蛍光観察モードによる観察が行われることを防ぐことができる。
【００９２】
よって、本発明による内視鏡システムによると、蛍光観察モードによる観察が行われるときには、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布が最適化されているため、励起光が照射された範囲における体腔壁の生体組織の状態が全て同じ状態（例えば、全て正常部）であれば、当該励起光が照射された範囲から発せられる蛍光の強度は、撮像素子１３によって撮像される範囲において、場所に依らず一定となる。そのため、術者は、モニター６０上に表示されている画像に基づいて、病変部の有無を正確に判断することができる。
【００９３】
なお、ダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の回転角の調整が終了した後に、再度スイッチパネル２３の調整動作開始を指示するスイッチが操作された場合には、システムコントロール回路２１４が再びＳ００３〜Ｓ０２０の処理を行うようにしても良い。この場合には、既に登録されている蛍光観察内視鏡１０が光源プロセッサ装置２０に接続された場合でも、再びダイクロイックミラー３００及びミラー保持枠３２１の回転角の調整を行うことができるようになる。
【００９４】
以上説明したように、本発明によると、ライトガイド１６の基端面において当該ライトガイド１６の径よりも小さい径に光を収束させる構成を採用した場合であっても、ライトガイド１６の先端から射出される励起光の強度分布に極端な偏りが生じない内視鏡システムを、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態による内視鏡システムの外観を示す外観図
【図２】内視鏡システムにおける光源プロセッサ装置の内部構成を示す概略図
【図３】ダイクロイックミラー３００及びダイクロイックミラー回転装置３０の斜視図
【図４】光源装置プロセッサ装置２０に蛍光観察内視鏡１０を接続した後の光学プロセッサ装置２０内部の動作を示すフローチャート
【図５】画像分割の例を示す説明図
【図６】ライトガイド１６の基端面を示す説明図
【符号の説明】
【００９６】
１０    蛍光観察内視鏡
１６  ライトガイド
２０    光源プロセッサ装置
３０    ダイクロイックミラー回転装置
６０    モニター
２０１  白色光光源
２０４  励起光光源
２０９  集光レンズ
２１２  ミラードライバー回路
２１３  映像信号処理回路
２１４  システムコントロール回路
３００  ダイクロイックミラー
３１７  ミラー回転モータ
３２１  ミラー保持枠
３２５  ミラー保持枠回転モータ
【図１】
2006314581.tif 000003
【図２】
2006314581.tif 000004
【図３】
2006314581.tif 000005
【図４】
2006314581.tif 000006
【図５】
2006314581.tif 000007
【図６】
2006314581.tif 000008