(57)【要約】【課題】内視鏡装置において校正用治具を用いることなく照明光の光量を補正する。【解決手段】所定の波長帯域を有する光を出射する光源と、光源からの光と光結合手段を介して結合され、該光を伝搬する出射光ファイバと、出射光ファイバにより伝搬された光を対象部位に走査させる走査手段と、出射光ファイバからの漏れ光を受光する受光素子と、受光素子の受光量に基づいて光源の出射光量を補正する光量補正手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置を提供する。【選択図】図２
2011255015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長帯域を有する光を出射する光源と、
前記光源からの光と光結合手段を介して結合され、該光を伝搬する出射光ファイバと、
前記出射光ファイバにより伝搬された光を対象部位に走査させる走査手段と、
前記出射光ファイバからの漏れ光を受光する受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて前記光源の出射光量を補正する光量補正手段と、を有する、
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記内視鏡装置は、前記受光素子の受光量を第１の閾値と比較する受光量比較手段をさらに有し、
前記光量補正手段は、前記受光量比較手段による比較の結果に基づいて前記光源の出射光量の補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記光量補正手段は、
前記受光量比較手段による比較の結果が、前記受光素子の受光量が前記第１の閾値と異なることを示す場合は、前記光源の出射光量の補正を行い、
前記受光量比較手段による比較の結果が、前記受光素子の受光量が前記第１の閾値と等しいことを示す場合は、前記光源の出射光量の補正を行わない、
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記受光量比較手段は、前記受光素子の受光量が前記第１の閾値と異なる場合に、該受光素子の受光量を該第１の閾値よりも小さい第２の閾値と比較し、
前記光量補正手段は、前記受光量比較手段による比較の結果が、前記受光素子の受光量が前記第２の閾値より小さいことを示す場合は、前記光源の出射光量の補正を行わない、
ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記内視鏡装置は、前記光源の出射光量の初期設定値に基づいて前記第１の閾値を設定する閾値設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記受光素子は、前記光結合手段の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記内視鏡装置は、前記受光量比較手段による比較の結果が前記受光素子の受光量が前記第２の閾値より小さいことを通知する通知手段をさらに有することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記所定の波長帯域は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光の波長を含み、
前記第１及び第２の閾値は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに設定されており、
前記受光量比較手段は、前記光源からＲ，Ｇ，Ｂごとに出射された光を前記受光素子が受光する受光量を、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに前記第１の閾値と比較し、該受光素子の受光量が該第１の閾値と異なる場合に、該受光素子の受光量をＲ，Ｇ，Ｂの光ごとに前記第２の閾値と比較し、
前記光量補正手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに、前記受光量比較手段による比較の結果が前記受光素子の受光量が前記第２の閾値より小さいことを示す場合は、前記光源の出射光量の補正を行う、
ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記所定の波長帯域は、前記受光素子の受光感度が低い波長を含み、
前記受光素子の受光面、該受光素子の近傍、前記出射光ファイバのうち少なくとも１つに、該受光素子の受光感度が低い波長にて励起して蛍光を発する蛍光部材が塗布されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関し、より詳しくは、光源を制御して内視鏡の撮像に使用される照明光の光量を補正する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医師が患者の体腔内を観察するときに使用する装置として、内視鏡が一般的に知られている。内視鏡を使用する医師は、内視鏡の挿入部を体腔内に挿入し、挿入部の先端部を観察対象部位の近傍に導く。そして、先端部に内蔵された撮像素子により体腔内の画像が撮像される。体腔内で撮像された画像信号は、内視鏡からビデオプロセッサへ送信される。ビデオプロセッサは、受信した画像信号に所定の処理を行って体腔内の画像をモニタに表示する。医師はモニタに表示される体腔内の画像を観察して検査や施術などを行う。
【０００３】
従来の一般的な内視鏡では、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）など、観察画像を取得するための撮像素子が用いられているが、これらの代替となるものとして特許文献１に開示される次世代の撮像システムが提案されている。この撮像システムでは、走査用光ファイバとレーザ光を用いて観察対象部位を走査し、観察対象部位のドット毎の色情報を得て画像化する。
【０００４】
特許文献１には、このような撮像システムを用いた従来の走査型内視鏡における、内視鏡挿入部の先端部が示されている。円筒型の圧電素子に走査用の光ファイバが挿し通されている。圧電素子には電極が設けられ、この電極によって圧電素子が駆動される。圧電素子は、固定材によって挿入部のシース内に固定されているとともに、接着剤によって走査用光ファイバと接合されている。
【０００５】
圧電素子は光ファイバの先端部を共振させ、これによって、光ファイバの先端部が螺旋状に走査され、かかる螺旋状の走査が所定の周期で繰り返される。この所定の周期で光ファイバから出射された光は、光学レンズによって観察対象物に集光され、観察対象物上を上記の走査パターンで走査し、観察対象物からの反射光は、光ファイバを中心として円環状に配置された複数の受光用の光ファイバを伝搬してビデオプロセッサ内の受光部に到達する。なお、走査用の光ファイバ先端の螺旋状の走査が所定周期で繰り返し実行され、これにより、フルカラー画像がモニタに表示される技術原理は、特許文献１のほか、特許文献２や非特許文献１などの技術文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５６３，１０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，８５６，７１２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＳＰＩＥ会報、オプティカルエンジニアリング、２００６年２月、第６０８３巻、シーベルその他「フルカラー走査型ファイバ内視鏡」  Seibel et al. “A full-color scanning fiber endoscope” Proceeding of SPIE, Vol. 6083, Optical Engineering, February, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の走査型内視鏡システムにおいては、ビデオプロセッサにおいて光源から出射されたレーザ光を伝搬するための光ファイバと内視鏡においてレーザ光を挿入部の先端に導光するための出射光ファイバとを、内視鏡及びビデオプロセッサに設けられた光コネクタを光結合手段として用いて接続する。そして、挿入部の先端から出射されるレーザ光の光量が所定光量を超えないようにするため、ビデオプロセッサ側に設けられた、挿入部先端を差し込むことができる校正用治具により、光源の出射光量を初期化する必要がある。校正用治具は非滅菌とされることが多いため、医療用装置を扱う現場では、滅菌済みの内視鏡を非滅菌の治具と接触させなければならない。従って、校正時に衛生管理上の懸念が生じる。また、仲介治具を別途用いて内視鏡と校正用治具を接続する場合、仲介治具の製造コストや校正時における仲介治具の取り付け及び取り外しに伴う作業の手間など、新たな問題が生じる可能性がある。さらに、術者が校正作業を行わずに施術を開始した場合、施術開始時に危険域とみなされる光量にて照明光が出射されたり、照明光が所望の光量に満たず施術に支障をきたしたりする可能性がある。
【０００９】
また、内視鏡とビデオプロセッサとの接続を繰り返し行うことにより、光コネクタの接続部における端面の劣化、端面に生じたキズ、端面に付着したゴミ、端面のずれなどが原因で、光量損失が発生する。光コネクタにおける光量損失が大きい場合、照明光の光量が低下するため内視鏡の撮像画像の画質が低下する可能性がある。また、内視鏡側の光量の損失を補うためにビデオプロセッサ側の光源のレーザ出力を上げる場合、光源からの出射光量が過剰になる可能性もある。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、対象部位の撮像に用いられる照明光の伝搬における光量損失、特に照明光の伝搬経路上に用いられる光コネクタにおける光量損失を検知して、照明光の光量を補正する内視鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態による内視鏡装置は、所定の波長帯域を有する光を出射する光源と、光源からの光と光結合手段を介して結合され、該光を伝搬する出射光ファイバと、出射光ファイバにより伝搬された光を対象部位に走査させる走査手段と、出射光ファイバからの漏れ光を受光する受光素子と、受光素子の受光量に基づいて光源の出射光量を補正する光量補正手段とを有する。また、内視鏡装置は、受光素子の受光量を第１の閾値と比較する受光量比較手段をさらに有し、光量補正手段は、受光量比較手段による比較の結果に基づいて光源の出射光量の補正を行う。
【００１２】
好ましくは、光量補正手段は、受光量比較手段による比較の結果が、受光素子の受光量が第１の閾値と異なることを示す場合は、光源の出射光量の補正を行い、受光量比較手段による比較の結果が、受光素子の受光量が第１の閾値と等しいことを示す場合は、光源の出射光量の補正を行わない。
【００１３】
さらに、受光量比較手段は、受光素子の受光量が第１の閾値と異なる場合に、受光素子の受光量を第１の閾値よりも小さい第２の閾値と比較し、光量補正手段は、受光量比較手段による比較の結果が、受光素子の受光量が第２の閾値より小さいことを示す場合は、光源の出射光量の補正を行わない。
【００１４】
さらに好ましくは、内視鏡装置は、光源の出射光量の初期設定値に基づいて第１の閾値を設定する閾値設定手段をさらに有する。従って、光量補正時における光源の出射光量を施術用の初期設定値よりも小さい値に設定して行うことで、光源からの出射光量を確実に安全域に収めて光量補正を行うことができ、光量補正時の安全性を向上させることが期待できる。また、受光素子は、光結合手段の近傍に配置されている。これにより、光結合手段における光量損失をより精度良く検知して光量補正を行うことができる。そして、内視鏡装置は、受光量比較手段による比較の結果が受光素子の受光量が第２の閾値より小さいことを通知する通知手段をさらに有する。
【００１５】
また、所定の波長帯域は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光の波長を含み、第１及び第２の閾値は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに設定されており、受光量比較手段は、光源からＲ，Ｇ，Ｂごとに出射された光を受光素子が受光する受光量を、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに第１の閾値と比較し、受光素子の受光量が第１の閾値と異なる場合に、受光素子の受光量をＲ，Ｇ，Ｂの光ごとに第２の閾値と比較し、光量補正手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光ごとに、受光量比較手段による比較の結果が受光素子の受光量が第２の閾値より小さいことを示す場合は、光源の出射光量の補正を行う。そして、所定の波長帯域は、受光素子の受光感度が低い波長を含み、受光素子の受光面、受光素子の近傍、出射光ファイバのうち少なくとも１つに、受光素子の受光感度が低い波長にて励起して蛍光を発する蛍光部材が塗布されている。これにより、光源がＲ，Ｇ，Ｂの各色光を出射するＬＥＤにより構成され可視光観察を行う内視鏡装置においても、光源から特定の短波長の光のみを出射して特殊光観察を行う内視鏡においても、好適に光源の出射光量を制御することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内視鏡装置によれば、工場出荷時や初期接続時における受光素子の受光量に基づいて閾値を設定し、該閾値に基づいて光源（複数の波長を用いる場合は各波長の光）の光量補正を行うことにより、光源の出射光量を好適な値に設定して施術を行うことができる。また、複数の波長の光を用いて施術を行う場合は、各波長の光量のバランスも調整することができる。さらに、校正用治具を用いる必要がないため、内視鏡先端の滅菌状態を維持しつつ光量補正を実行することができ、治具の滅菌などの作業の手間も省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態における内視鏡装置を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における内視鏡装置の一部を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における内視鏡装置の一部を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態における内視鏡装置の一部を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における内視鏡装置の受光素子の特性を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における内視鏡装置による光量補正処理のフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態における内視鏡装置の一部を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における内視鏡装置の一部を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態における内視鏡装置の受光素子の特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態における内視鏡装置の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における内視鏡装置について説明する。なお、複数の図にまたがって同じ部材を示す場合は同じ符号を付すこととする。
【００１９】
図１に第１の実施形態における内視鏡装置１００の模式図を示す。図に示すように、内視鏡装置１００は、対象部位を撮像するための走査型の内視鏡１を有する。内視鏡１は、可撓性を有するシースによって外装された可撓管６を備える。可撓管６の先端には、硬質性を有する樹脂によって外装された先端部４が連結されている。なお、可撓管６と先端部４とは、湾曲部５によって連結されている。湾曲部５は、可撓管６の基端に連結された操作部７に回動自在に設けられたアングルノブ８によって屈曲自在に構成されている。湾曲部５の屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、アングルノブ８の回動操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部５を屈曲させる。上記操作による屈曲動作に応じて先端部４の方向が変わることにより、内視鏡１による撮像領域が変更される。操作部７はユニバーサルケーブル９及び基部１０を介してビデオプロセッサ２に接続されている。さらにビデオプロセッサ２はモニタ３に接続されている。
【００２０】
図２は、内視鏡１の基部１０及びビデオプロセッサ２の構成を示すブロック図である。基部１０とビデオプロセッサ２とは、出射光ファイバコネクタ１７、受光ファイバコネクタ１８、電気コネクタ１９を介して光学的又は電気的に接続される。ビデオプロセッサ２の光源２３ａ〜２３ｃからはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの各色に対応する波長の光が出射される。光源２３ａ〜２３ｃから出射された光は、それぞれ光合波器２０に導光されて白色光に合波される。光合波器２０にて合波された白色光は、光ファイバによって出射光ファイバコネクタ１７に伝搬される。光結合手段である出射光ファイバコネクタ１７には、出射光ファイバ１３が接続されている。出射光ファイバ１３は、内視鏡１の基部１０からユニバーサルケーブル９、操作部７、可撓管６、湾曲部５に挿通され、先端部４まで延在している。よって、出射光ファイバコネクタ１７に伝搬された白色光は、先端部４における出射光ファイバ１３の出射端まで伝搬される。
【００２１】
先端部４に設けられた走査手段により、出射光ファイバ１３の出射端は螺旋状の軌跡を描くように移動され、該出射端から出射された白色光は対象部位に進行する。対象部位により反射された戻り光としての白色光は、先端部４に配置された受光ファイバ１４の端面に入射する。なお、先端部４における構成及び走査手段の動作の詳細については後述する。受光ファイバ１４は、出射光ファイバ１３と同様に、基部１０からユニバーサルケーブル９、操作部７、可撓管６、湾曲部５に挿通され、先端部４まで延在している。よって、対象部位からの戻り光は、先端部４から基部１０に伝搬される。そして、受光ファイバ１４により基部１０に伝搬された戻り光は、受光ファイバコネクタ１８及び光ファイバを介してビデオプロセッサ２の受光器２１に導光される。受光器２１において、戻り光はダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどの光学素子によってＲ，Ｇ，Ｂの各成分に分離されて各成分検出用の光電子増倍管に導かれる。各光電子増倍管で検出されたＲ，Ｇ，Ｂ各成分の光は光電変換された後、映像信号処理回路２４に送られる。
【００２２】
映像信号処理回路２４は、入力された信号に、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、ＡＧＣ（Auto Gain Control）などの種々の信号処理を施した後、処理した信号をデジタル信号列に変換して画像メモリ２６に出力する。画像メモリ２６は、入力された画像信号をフレーム単位でバッファリングする。映像信号処理回路２４は、画像メモリ２６から所定のタイミングで掃き出された画像信号を映像信号出力回路２７に送る。映像信号出力回路２７は、画像信号をＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）などの所定の規格に準拠した映像信号に変換して、モニタ３に出力する。これにより、対象部位のカラー画像がモニタ３に表示される。
【００２３】
基部１０のメモリ１１には、内視鏡１に関する情報が記憶されている。サブＣＰＵ１６は、メモリ１１から先端部４の走査手段の動作に必要な情報を読み出して走査ドライバ１５に必要な設定値を指定する。また、内視鏡１をビデオプロセッサ２に接続したときに、サブＣＰＵ１６は、メモリ１１に記憶されている情報のうち内視鏡１の識別情報や走査手段のプロパティ情報など、ビデオプロセッサ２内での処理に必要な情報を電気コネクタ１９を介してビデオプロセッサ２のＣＰＵ２５に送信する。
【００２４】
ＣＰＵ２５は、サブＣＰＵ１６から電気コネクタ１９を介して取得した情報をメモリ２２に格納する。ＣＰＵ２５は、走査手段などの内視鏡１の制御に必要な信号をサブＣＰＵ１６に送る。また、ＣＰＵ２５は、光源２３ａ〜２３ｃの光量の制御や映像信号処理回路２４における画像処理の制御を行う。
【００２５】
ここで、図３を参照しながら内視鏡１の先端部４の構成について詳しく説明する。図３に示すように、挿入部４の長手方向にＺ軸を定め、挿入部４の先端側に向かう方向を正のＺ方向とする。そして、Ｚ軸に垂直な平面をＸＹ直交座標系の平面（ＸＹ平面）とする。紙面に垂直で奥に進む方向を正のＸ方向、紙面上方向を正のＹ方向とする。出射光ファイバ１３の先端側の中途部は、圧電素子３０及び電極３１などから構成された円筒型あるいは箱型の圧電素子ユニットに挿し通されており、接着剤３５によって圧電素子ユニットの先端と接着固定されている。圧電素子ユニットは固定材３３によってシース３４内に固定されている。電極３１には電線３２ａ〜３２ｄが接続されており、各電線は、基部１０の走査ドライバ１５内のＸ軸ドライバ（図示せず）又はＹ軸ドライバ（図示せず）に接続される。
【００２６】
圧電素子３０は出射光ファイバ１３の先端を共振させる一対のアクチュエータからなる。アクチュエータは圧電アクチュエータである。Ｘ軸ドライバは、走査ドライバ１５から送信される駆動制御信号に基づいて一方のアクチュエータに第１の交流電圧を印加する。また、Ｙ軸ドライバは、走査ドライバ１５から送信される駆動制御信号に基づいて他方のアクチュエータに第１の交流電圧と同一の周波数で位相が直交する第２の交流電圧を印加する。
【００２７】
２つのアクチュエータは印加される第１及び第２の交流電圧に応じて振動し、出射光ファイバ１３の先端のＸ軸方向及びＹ軸方向への共振運動を生じさせる。その結果、出射光ファイバ１３の先端の出射端は、アクチュエータが発生させるＸ軸方向及びＹ軸方向への運動エネルギーの合成により、ＸＹ平面に近似する面上において挿入部４の中心軸ＡＸを中心とする所定半径の円の軌跡を描く。
【００２８】
そして、出射光ファイバ１３の先端が所定半径の円の軌跡を描いている状態で、アクチュエータへの交流電圧の印加が停止され、出射光ファイバ１３の先端の共振が減衰する。この減衰により、出射光ファイバ１３の先端はＸＹ平面に近似する面上において渦巻パターンの軌跡を描きながら中心軸ＡＸに向かい、最終的に中心軸ＡＸ上で停止する。出射光ファイバ１３の先端が中心軸ＡＸ上で停止した後、再びそれぞれのアクチュエータに交流電圧が印加され、出射光ファイバ１３の先端は上記所定半径の円の軌跡を描く状態になる。こうして出射光ファイバ１３の先端は上記動作を繰り返す。出射光ファイバ１３から出射された白色光は、対象部位によって反射され、受光ファイバ１４の先端面に入射する。
【００２９】
次に図４を参照しながら、本実施形態における光量補正について説明する。内視鏡１の基部１０内において、出射光ファイバ１３の近傍に受光素子１２が出射光ファイバ１３と対向するように設けられている。受光素子１２としてはフォトダイオードやアバランシェフォトダイオード、光電子増倍管などが用いられる。受光素子１２は、内視鏡１の基板上に配置されている。出射光ファイバ１３の側面からの漏れ光は、受光素子１２によって受光され、信号処理回路４２において受光量が電気信号に変換されてＡ／Ｄ変換された後、信号出力部４３を介してサブＣＰＵ１６に出力される。
【００３０】
ここで図５（ａ）〜（ｃ）のグラフを参照しながら、受光素子１２の感度や出力信号の信号量について説明する。図５（ａ）に示すような、光量が同一すなわち出力が同一であるＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光を受光素子１２に受光させる場合を考える。受光素子１２は、図５（ｂ）のグラフに示すように、短波長から長波長に向かって感度が上がる受光感度特性を有する。従って、受光素子１２の最大感度における出力信号の信号量を１００とすると、同一光量のＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光を受光した受光素子１２は、図５（ｃ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂ光に対して出力信号の信号量がそれぞれ９０，７０，３０と、異なる信号量の信号を出力する。
【００３１】
図６（ａ）〜（ｃ）には、本実施形態における光量補正処理のフローチャートを示す。なお、本実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各光の初期設定値に基づく光源２３ａ〜２３ｃの出射光量ＳＲ０，ＳＧ０，ＳＢ０、初期設定値にて光源２３ａ〜２３ｃからＲ，Ｇ，Ｂの各光を出射した場合の受光素子１２における受光量ＯＲ０，ＯＧ０，ＯＢ０などのデータを工場出荷時にあらかじめメモリ１１，２２に記憶しておく。本実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうちＲ光の光量補正を最初に行う。図６（ａ）にＲ光の光量補正処理のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２５がビデオプロセッサ２のメモリ２２からＳＲ０，ＳＧ０，ＳＢ０の各値を読み出し、内視鏡１のメモリ１１からＯＲ０，ＯＧ０，ＯＢ０の各値を読み出し、工場出荷時のデータを読み出した後でステップＳ１０３に進む。
【００３２】
ステップＳ１０３において、受光量比較回路２８は、光源２３ａの出力がＳＲ０の５０％である場合の受光素子１２における受光量ＯＲ１を計算する。ここで、光量補正時に保証するために光源２３ａの出力をＳＲ０の５０％を設定している。従って、光源の出力を工場出荷時の値より小さい値に設定することにより、光量補正時における光源の出射光量を確実に安全域に収めることができる。もちろん、任意の割合を採用してもよいし、工場出荷時の値ＳＲ０に設定して光源２３を出力してもよい。次に、ステップＳ１０５において、出射光量をＳＲ０の５０％に設定して光源２３ａからＲ光の出射を行う。そして、ステップＳ１０７において、受光素子１２による受光量ＯＲ２を測定し、測定結果がＣＰＵ２５を介して受光量比較回路２８に送られる。
【００３３】
ステップＳ１０９において、受光量比較回路２８はＯＲ２とＯＲ１の比較を行い、これら２つの値がほぼ等しいか否かの判定を行う。ＣＰＵ２５は、値がほぼ等しいと判定された場合は、光源２３ａの光量を補正する必要はないとみなしてＲ光の光量補正処理を終了し、Ｇ光の光量補正処理に移る。また、ＯＲ２とＯＲ１がほぼ等しいと判定されない場合は、光源２３ａの光量を補正する必要があるとみなしてステップＳ１１１に進む。
【００３４】
ステップＳ１１１では、受光量比較回路２８がＯＲ２がＯＲ１の２０％以下であるか否かを判定する。ＯＲ２がＯＲ１の２０％以下である場合は、出射光ファイバコネクタ１７の接続部にゴミの付着や大きなキズ、軸ずれなどの致命的な欠陥が発生しているために出射光ファイバ１３を伝搬するＲ光の光量が極端に低下している可能性が高い。そこで、光量補正処理を行わずにステップＳ１１３に進んでモニタ３にエラー表示を行い、本実施形態の光量補正処理を終了する。モニタ３に当該エラーが表示された場合は、術者は出射光ファイバコネクタ１７のゴミの除去や交換などの作業を適宜行った上で、本実施形態の光量補正処理を再度実行する。ＯＲ２がＯＲ１の２０％以下でない場合は、上記のような致命的な欠陥が発生している可能性は低く、エラーを表示して術者にゴミの除去や交換の作業を促す必要はないとみなすことができるため、ステップＳ１１５に進み、ＣＰＵ２５は光量補正手段として、受光素子１２の受光量がＯＲ１になるまで光源２３ａの出射光量を変更する処理を行う。ＯＲ２＝ＯＲ１になったらＲ光の光量補正処理を終了して、Ｇ光の光量補正処理に移る。なお、ステップＳ１０９におけるＯＲ２とＯＲ１がほぼ等しいか否かの判定の基準としては、ＯＲ２とＯＲ１の差がＯＲ１の１０％以内や２０％以内に収まるか否かなどの許容範囲を用いることができる。また、ステップＳ１１１においては、ＯＲ２がＯＲ１の２０％以下であるか否かを判定する代わりに、ＯＲ２がＯＲ１の５０％以下であるか否かを判定することができる。これにより、致命的な欠陥が発生している可能性が高いとは必ずしも言えない場合でも、エラー表示を行って術者に出射光ファイバコネクタの状態をチェックするように促す構成とすることができる。
【００３５】
次に、図６（ｂ）を参照しながら、Ｇ光の光量補正処理について説明する。ステップＳ２０１において、受光量比較回路２８は、光源２３ｂの出力がＳＧ０の５０％である場合の受光素子１２における受光量ＯＧ１を計算する。ここでも、光源２３ｂの出力は、ＳＧ０の５０％以外の任意の割合を設定してもよいし、工場出荷時の値ＳＧ０に設定してもよい。次に、ステップＳ２０３において、出射光量をＳＧ０の５０％に設定して光源２３ｂからＧ光の出射を行う。そして、ステップＳ２０５において、受光素子１２による受光量ＯＧ２を測定し、測定結果が受光量比較回路２８に送られる。
【００３６】
ステップＳ２０７において、受光量比較回路２８がＯＧ２とＯＧ１の比較を行い、これら２つの値がほぼ等しいか否かの判定を行う。ＣＰＵ２５は、値がほぼ等しいと判定された場合は、光源２３ｂの光量を補正する必要はないとみなしてＧ光の光量補正処理を終了して、Ｇ光の光量補正処理に移る。また、ＯＧ２とＯＧ１がほぼ等しいと判定されない場合は、光源２３ｂの光量を補正する必要があるとみなしてステップＳ２０９に進む。なお、Ｒ光の光量補正処理と同様、ＯＧ２とＯＧ１がほぼ等しいか否かの判定の基準として、ＯＧ２とＯＧ１の差がＯＧ１の１０％以内や２０％以内に収まるか否かなどの許容範囲を用いることができる。
【００３７】
ステップＳ２０９では、受光量比較回路２８がＯＧ２がＯＧ１の２０％以下であるか否かを判定する。ＯＧ２がＯＧ１の２０％以下である場合は、第１の実施形態におけるステップＳ１１１と同様に、補正処理を行わずにステップＳ２１１に進んでモニタ３にエラー表示を行い、本実施形態の光量補正処理を終了する。モニタ３に当該エラーが表示された場合は、術者は出射光ファイバコネクタ１７のゴミの除去や交換などの作業を適宜行った上で、本実施形態の光量補正処理を再度実行する。ＯＧ２がＯＧ１の２０％以下でない場合は、ステップＳ２１３に進み、光量補正手段であるＣＰＵ２５が、受光素子１２の受光量がＯＧ１になるまで光源２３ｂの出射光量を変更する処理を行う。ＯＧ２＝ＯＧ１になったらＧ光の光量補正処理を終了して、Ｂ光の光量補正処理に移る。なお、Ｇ光の光量補正処理においても、ステップＳ２０９で、ＯＧ２がＯＧ１の２０％以下であるか否かを判定する代わりに、ＯＧ２がＯＧ１の５０％以下であるか否かを判定することができる。図６（ｃ）に示すように、Ｂ光の光量補正処理は、ＳＧ０，ＯＧ１，ＯＧ２の代わりに、それぞれＳＢ０，ＯＢ１，受光素子１２による受光量ＯＢ２を用いること以外はＧ光の光量補正処理と同じ条件及び内容の処理であるため、説明は省略する。以上のＲ，Ｇ，Ｂ各光の光量補正処理を実行することにより、施術時においても、内視鏡先端から出射される照明光のＲ，Ｇ，Ｂ光の比率すなわちカラーバランスを工場出荷時の状態に合わせ、光源の出射光量を好適な値に設定することができる。
【００３８】
上記の光量補正処理の終了後、内視鏡装置１００を用いて対象部位の撮像を行う際は、光源２３ａ〜２３ｃから出射されたＲ，Ｇ，Ｂ光が、光合波器２０により白色光に合波され、出射光ファイバコネクタ１７及び出射光ファイバ１３を経由して先端部４の走査機構により対象部位に出射される。撮像時に対象部位に出射される白色光の光量を変更する場合は、受光素子１２によって検知される白色光の漏れ光の光量に基づいて、光量補正処理によって補正されたＲ，Ｇ，Ｂ光の比率を維持しつつ、各光源から初期設定値にて光を出射した場合の白色光の光量を上限として、光源２３ａ〜２３ｃの制御電圧を変更してＲ，Ｇ，Ｂ各光の出射光量を調整する。
【００３９】
ここで、光量補正処理後に白色光の光量を調整する別の方法について説明する。本実施形態では、圧電素子３０のアクチュエータに対する交流電圧の印加が停止されてから出射光ファイバ１３の先端がＸＹ平面に近似する面において走査されて中心軸ＡＸ上で停止するまでの期間（渦巻パターン期間と呼ぶ）に対象部位の撮像を行う。各渦巻パターン期間の間の期間を、撮像を行っていない中断期間とする。そこで、渦巻パターン期間においては対象部位の撮像を行うため光源２３ａ〜２３ｃを同時点灯してＲ，Ｇ，Ｂ光を出射し、中断期間においては光源２３ａ〜２３ｃのいずれかを点灯する個別点灯に切り替え、受光素子１２にて各光源から出射されるＲ，Ｇ，Ｂ光の光量を検知し、上記の光量補正処理によって設定されたＲ，Ｇ，Ｂ光の比率が保たれていることやＲ，Ｇ，Ｂ各光の光量が初期設定値を超えていないことを確認し、必要に応じて各光源の出射光量を制御することができる。渦巻パターン期間と中断期間を周期的に繰り返しながら走査を行って撮像をしているので、中断期間は周期的に発生するため、白色光の光量調整も周期的かつ自動的に行うことができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態における内視鏡装置について説明する。本実施形態における内視鏡装置に用いられる内視鏡は、共焦点内視鏡である。図７は、本実施形態における内視鏡装置の内視鏡の基部２１０とビデオプロセッサ２２０を示すブロック図である。光源２２３から出射された光は、光分波合波器２２１、出射光ファイバコネクタ２１６、出射光ファイバ２１３を介して内視鏡の先端部の共焦点光学ユニット２００に伝搬される。なお、光源２２３から出射された光を無反射で終端するためのダンパー２２２が光分波合波器２２１に接続されている。
【００４１】
図８は、内視鏡の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット２００の構成を示す概略図である。便宜上、共焦点光学ユニット２００の長手方向を正のＺ方向とし、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交するＸ方向、Ｙ方向を設定する。また、図７の紙面上方向を正のＸ方向とし、紙面手前側を向く方向を正のＹ方向とする。
【００４２】
図８に示されるように、共焦点光学ユニット２００は、ユニットの各構成部材を収容する金属製の外筒２０１を有している。外筒２０１は、外筒２０１の内壁面形状に対応する外壁面形状を有する内筒２０２を、同軸でかつＺ方向に摺動自在に保持している。出射光ファイバ２１３の出射端は、外筒２０１と内筒２０２の各基端面に形成された開口を通じて内筒２０２の内部に支持されている。外筒２０１は、対物光学系２０３を有している。対物光学系２０３は、図示しないレンズ枠に保持された複数枚からなる光学レンズを有している。レンズ枠は、外筒２０１の内部において、内筒２０２と相対的に固定され支持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒２０１の内部を内筒２０２と一体となってＺ軸方向にスライドする。
【００４３】
出射光ファイバ２１３の出射端の近傍は、図示しない圧電アクチュエータによって振動する。この圧電アクチュエータは、基部２１０の走査ドライバ２１４によって駆動制御される。出射光ファイバ２１３の出射端は、圧電アクチュエータの振動によって、ＸＹ平面に近似する面上を周期的に移動する。出射端から出射される光は、対物光学系２０３を介して焦点を結びつつ出射端のＸＹ平面に近似する面上の移動に伴って、被写体を二次元走査する。
【００４４】
共焦点光学ユニット２００は、内筒２０２の基端面と外筒２０１の内壁面との間に、圧縮コイルばね２０４を有している。圧縮コイルばね２０４は、内筒２０２の基端面と外筒２０１の内壁面とによって、Ｚ方向に沿って自然長から初期的に圧縮した状態で狭持されている。また、共焦点光学ユニット２００は、Ｚ方向に長尺な棒状の形状記憶合金２０５を有している。形状記憶合金２０５は、通電によって加熱されると、圧縮コイルばね２０４の復元力に抗してＺ方向に収縮する。形状記憶合金２０５の一端と固定されている内筒２０２は、形状記憶合金２０５の収縮に伴い、内筒２０２に支持された出射光ファイバ２１３と共に外筒２０１の内部をＺ方向に後退する。形状記憶合金２０５の収縮量は、形状記憶合金２０５への通電量によって制御される。
【００４５】
出射光ファイバ２１３の出射端から出射された光は、対物光学系２０３を介して対象部位の表面又は表層で焦点を結ぶ。この焦点位置は、出射光ファイバ２１３の出射端の進退に応じてＺ方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット２００は、圧電アクチュエータによる出射端の２軸方向の移動と、圧縮コイルばね２０４及び形状記憶合金２０５による出射端の１軸方向の移動とを行うことによって、被写体を三次元走査する。
【００４６】
共焦点光学ユニット２００によって対象部位を走査された光は、対象部位にて反射して出射光ファイバ２１３に戻り、戻り光として出射光ファイバ２１３を伝搬して出射光ファイバコネクタ２１６を経由して光分波合波器２２１に進行する。そして、光分波合波器２２１にて光源２２３からの光の光路から分岐され受光ファイバ２２４を伝搬して受光器２２５に入射する。戻り光は、受光器２２５にて受光信号に変換されて映像信号処理回路２２６に出力される。
【００４７】
映像信号処理回路２２６は、入力された信号に種々の信号処理を施した後、処理した信号をデジタル信号列に変換して画像メモリ２３０に出力する。画像メモリ２３０は、入力された画像信号をフレーム単位でバッファリングする。映像信号処理回路２２６は、画像メモリ２３０から所定のタイミングで掃き出された画像信号を映像信号出力回路２２７に送る。映像信号出力回路２２７は、画像信号をＮＴＳＣやＰＡＬなどの所定の規格に準拠した映像信号に変換して、モニタに出力する。これにより、対象部位の観察画像がモニタに表示される。
【００４８】
基部２１０のメモリ２１１には、内視鏡に関する情報が記憶されている。サブＣＰＵ２１５は、メモリ２１１から共焦点光学ユニット２００の動作に必要な情報を読み出して走査ドライバ２１４に必要な設定値を指定する。また、内視鏡をビデオプロセッサ２２０に接続したときに、サブＣＰＵ２１５はメモリ２１１に記憶されている情報のうち内視鏡の識別情報や共焦点光学ユニット２００のプロパティ情報などのビデオプロセッサ２２０内での処理に必要な情報を、電気コネクタ２１７を介してビデオプロセッサ２２０のＣＰＵ２２９に送信する。
【００４９】
ＣＰＵ２２９は、サブＣＰＵ２１５から電気コネクタ２１７を介して受信した情報をメモリ２２８に格納する。ＣＰＵ２２９は、共焦点光学ユニット２００などの内視鏡の制御に必要な信号をサブＣＰＵ２１５に送る。また、ＣＰＵ２２９は、光源２２３の光量の制御や映像信号処理回路２２６における画像処理の制御を行う。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、工場出荷時に初期設定値にて光源２２３から光を出射した際の出射光ファイバ２１３からの漏れ光を受光素子２１２にて受光し、光源２２３の出射光量、受光素子２１２における受光量などのデータをあらかじめメモリ２１１，２２８に記憶しておく。そして、図６（ａ）に示す第１の実施形態と同様に、所定の出射光量にて光源２２３から光を出射し、工場出荷時のデータに基づいて受光素子２１２における受光量が所望の値になるように、第１の実施形態と同様に光量補正処理の演算を行う。
【００５１】
共焦点観察や薬剤蛍光観察、自家蛍光観察などを行うために光源２２３から短波長の光を出射することもある。受光素子は、図５（ｂ）のグラフに示したように、短波長から長波長に向かって感度が上がる受光感度特性を有する。従って、図９（ａ）に示す短波長の光を光源２２３から出射した場合、図９（ｂ）に示すように、この光に対する受光素子２１２の感度は低く、図９（ｃ）に示すように、受光素子２１２が出力する信号量は小さい。そこで、図１０に示すように受光素子２１２の受光面に、光源２２３から出射される光の波長にて励起して蛍光を発する蛍光部材を塗布する。また、受光素子２１２の周辺部や出射光ファイバ２１３の受光素子２１２と対向する部分などに、同様の蛍光部材２１２ａ，２１２ｂをそれぞれ塗布してもよい。これにより、図９（ｃ）に示すように、出射光ファイバ２１３からの漏れ光を受光素子２１２の受光感度が高い波長の光に変換して、短波長の漏れ光も感度よく検知して、上述の光量補正処理の光量制御の精度を向上させることができる。なお、蛍光部材２１２ａ，２１２ｂに用いる素材としては、例えば、光源２２３から青色又は青紫色の波長の光を出射する場合はサイアロン蛍光体を使用し、光源２２３から緑色の波長の光を出射する場合はボロンジピロメテンを使用することができる。
【００５２】
従来の共焦点内視鏡では、内視鏡側で照明光の光量をモニタするには内視鏡側に光分波合波器を設け、光分波合波器から出力される光を受光素子で受光する必要があった。このため、光分波合波器や対象部位からの戻り光を伝搬するための受光用光ファイバ、受光用光ファイバを内視鏡とビデオプロセッサとの間で接続するための光コネクタなど、複雑な構成を有する部材を内視鏡内に設ける必要があり、内視鏡の小型化や細径化を図る上で支障となる可能性がある。しかし、第２の実施形態に説明したように、本発明により、光分波合波器をビデオプロセッサ側に設け内視鏡を小型化しつつ、内視鏡側において簡易な構成で照明光の光量を検知して補正を行うことが可能となる。
【００５３】
以上が本発明における実施形態に関する説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において種々の変形が可能である。例えば、受光素子は基部に設ける必要も基板上に配置する必要もなく、出射光ファイバの漏れ光を受光することが可能な任意の位置に配置することができる。また、上記の説明では、光量補正処理における光量補正の基準となるデータを工場出荷時に取得するデータとしているが、出荷後の初回接続時にデータを取得する構成としてもよい。また、上記の説明では、走査型内視鏡と共焦点内視鏡を用いているが、分光内視鏡のほか、治療機能やレーザアブレーションが可能な内視鏡やプローブに上記の構成を採用することでも、本発明の効果を達成することができる。
【００５４】
また、観察する対象部位や実行する観察の種類に応じて必要なＲ，Ｇ，Ｂ光の比率は異なる。そこで、各種観察に応じたＲ，Ｇ，Ｂ光の比率ごとに光量補正処理における光量補正の基準となるデータをメモリ１１，２２に記憶することも可能である。例えば上記の説明において、工場出荷時に、各種観察に応じたＲ，Ｇ，Ｂ光の比率にて各光源から各色光を出射した際の受光素子１２における受光量をメモリ１１，２２に記憶しておき、光量補正処理の開始時に術者が指定した観察の種類に応じて光量補正の基準となるデータを読み出す構成としてもよい。さらに、光量補正処理における光量補正の基準となるデータは内視鏡側のメモリに記憶しておき、ビデオプロセッサとの接続時に必要なデータをビデオプロセッサ側のメモリに格納することもできる。そして、上記の説明では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の順に光量補正処理を行っているが、任意の順序で光量補正処理を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１    内視鏡
４    先端部
１２，２１２    受光素子
１３，２１３    出射光ファイバ
１７，２１６    出射光ファイバコネクタ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２２３    光源
２５，２２９    ＣＰＵ
２８，２３１    受光量比較回路
２００    共焦点光学ユニット
２１２ａ，２１２ｂ    蛍光部材
【図１】
2011255015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011255015.tif 000008
【図７】
2011255015.tif 000009
【図８】
2011255015.tif 000010
【図９】
2011255015.tif 000011
【図１０】
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