(57)【要約】【課題】使用者が処置具の使用／不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことを可能とする電子内視鏡装置を提供する。【解決手段】処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、この検出結果を光源装置に送信する送信手段と、を電子内視鏡が備え、処置具検出手段の検出結果に基づいて電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を光源装置が備える。好ましくは、処置具検出手段は、処置具挿通チャンネルの遠位端側に設けられている。さらに好ましくは、処置具検出手段は、処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、処置具によってメカニカルスイッチが押圧された時に処置具が挿通されたと判定される。【選択図】  図３
2008142180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子内視鏡と、前記電子内視鏡と接続される光源装置と、を有する電子内視鏡装置であって、
前記電子内視鏡が、処置具挿通チャンネルと、前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、前記処置具検出手段の検出結果を前記光源装置に送信する送信手段と、を備え、
前記光源装置が、前記電子内視鏡の送信手段から受信した前記処置具検出手段の検出結果に基づいて前記電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた、
ことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記処置具検出手段は、前記処置具挿通チャンネルの遠位端側に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記処置具検出手段は、前記処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、該処置具によって前記メカニカルスイッチが押圧された時に、前記処置具検出手段は前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたと判定する、ことを特徴する請求項１又は２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記光量調整手段は、前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されていると前記処置具検出手段が判断した時は、前記電子内視鏡によって撮像された映像のうち、該処置具が含まれうる領域を除外した領域の輝度に基づいて光量の調整を行う、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡と、前記電子内視鏡のライトガイドに照明光を供給する光源装置とを有する電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主として体腔内を観察する為に使用される医療用の電子内視鏡は、電子内視鏡の挿入管先端部付近を照射する為の照明光を供給する為の光源装置と共に利用される。光ファイババンドル等のライトガイドが電子内視鏡の内部に挿通されており、このライトガイドの近位端側端面に照明光を入射させると、電子内視鏡先端部に配置されたライトガイドの遠位端側端面から照明光が放射される。ライトガイドの近位端側は電子内視鏡のコネクタ部から突出するように配置しており、電子内視鏡を光源装置に取り付けると、ライトガイドの近位端側端面は光源装置のケース内に配置されるようになっている。以下の説明では、この電子内視鏡と光源装置を電子内視鏡装置と総称する。
【０００３】
光源装置は、通常キセノンランプ等の高出力のランプと、このランプから放射される光を集光してライトガイドの近位端側端面に入射させる為の集光レンズと、ランプとライトガイドとの間に配置され、ライトガイドに入射する光の光量を調整する為の絞りとを有する。この絞りは、電子内視鏡の先端部の周囲が所望の明るさで照明されるように自動的に開閉される。
【０００４】
この絞りの自動制御は、電子内視鏡の先端部周囲の映像を撮像する為に設けられた固体撮像素子の出力を用いて行われる。例えば、固体撮像素子によって撮像された画像の平均の輝度を求め、その値が所定の範囲内に収まるようにフィードバック制御を行って、絞りを開閉し、光量の調整を行う。
【０００５】
電子内視鏡の中には、生検鉗子などの処置具を挿通するための処置具挿通チャンネルを有するものがある。この処置具は表面にメッキが施された金属であるものが多く、その反射率は比較的高い。また、内視鏡による処置を行う為、処置具の、特に先端部は固体撮像素子によって撮像される範囲内に配置される必要がある。このため、処置具を用いている際に、照明光が処置具の先端で反射し、その反射光が固体撮像素子に入射してしまうことがある。これによって、画像の処置具周囲の部分が白色化する、所謂ハレーションが発生する。ハレーションが発生すると、画像の輝度値が大きく上昇する為、この状態から絞りの自動調整が行われると、必要以上に光量が絞られ、本来観察したい領域に充分な量の照明光が照射されない可能性がある。
【０００６】
このような問題を回避する為、特許文献１のような構成が考案されている。特許文献１の構成は、固体撮像素子が撮像された画像を放射状に複数の領域に分割し、そのうち処置具が含まれていることが期待される領域の輝度は絞り調整においては考慮されない、というものである。これによって、ハレーションが発生した状態であっても、充分な光量の照明光を供給することができる。
【特許文献１】特開２００３−１８０６３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構成では、処置具が挿通されているかどうかの判断は内視鏡の使用者が行う必要があった。すなわち、使用者は、内視鏡を使用する際に処置具を使っているかどうかの情報を、内視鏡又は光源装置を操作することによって入力する必要があった。
【０００８】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、使用者が処置具の使用／不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことが可能な電子内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決する為、本発明の電子内視鏡装置は、処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、この処置具検出手段の検出結果を光源装置に送信する送信手段と、を電子内視鏡が備え、この処置具検出手段の検出結果に基づいて電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を光源装置が備える。
【００１０】
このように、本発明によれば処置具が挿通されているかどうかを自動的に判別可能であり、この検出結果に基づいて、処置具が挿通されている時とされていない時とで、光量調整の手法を変えることができる。
【００１１】
また、処置具検出手段は、例えば処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、処置具によってメカニカルスイッチが押圧された時に処置具検出手段は処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたと判定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、使用者が処置具の使用／不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡システムのブロック図を示したものである。図１に示されるように、本発明の電子内視鏡システム１は電子内視鏡１００、電子内視鏡用プロセッサ２００（両者を組み合わせたものを、以下電子内視鏡装置と称する）、モニタ３００及びキーボード４００を有する。なお、電子内視鏡用プロセッサは、電子内視鏡１００のライトガイド１０２へ照明光を供給する為の光源装置としての機能と、電子内視鏡１００の挿入管１０１の先端に内蔵されたＣＣＤ１０４が撮像した画像の映像信号を処理してモニタ３００に表示可能な形式（ＮＴＳＣ形式のビデオ信号など）に変換するビデオプロセッサとしての機能を兼ね備える。
【００１４】
電子内視鏡１００の基端部はコネクタ部１５０となっており、このコネクタ部１５０を介して電子内視鏡１００は電子内視鏡用プロセッサ２００に接続されるようになっている。また、コネクタ部１５０には、ＣＣＤ１０４を制御する為のクロックパルスを生成してＣＣＤ１０４に送ると共にＣＣＤ１０４から出力される信号を処理して電子内視鏡用プロセッサ２００に送信する為のＣＣＤ制御回路１５５と、このＣＣＤ制御回路１５５を制御する、或いは電子内視鏡１００の操作ボタン（図示せず）の入力結果を電子内視鏡用プロセッサ２００に送信する為に使用されるマイコン１５４と、電子内視鏡１００の各種情報（機種情報、シリアルナンバーなど）が記憶されているＥＥＰＲＯＭ１５２とが内蔵されている。マイコン１５４を介して電子内視鏡用プロセッサ２００に送信可能である。
【００１５】
次いで、電子内視鏡用プロセッサ２００のビデオプロセッサ機能につき説明する。電子内視鏡用プロセッサ２００には、ＣＣＤ制御回路１５５から出力された映像信号を処理する為の信号処理回路２３４が内蔵されている。信号処理回路２３４は、映像信号に対応する画像に各種画像処理（ブライトネス、コントラスト、カラーバランス調整、文字情報のスーパーインポーズなど）を行い、さらにこの画像を所定の形式のビデオ信号に変換する機能を有する。本実施形態においては、信号処理回路２３４は、ＲＧＢ分離信号、Ｙ／Ｃ分離信号（Ｓビデオ又はコンポーネント信号）、コンポジットビデオ信号を生成し、これらの信号を夫々電子内視鏡用プロセッサ２００のケース２４０の外殻に設けられたＲＧＢ端子２４２ａ、Ｙ／Ｃ分離端子２４２ｂ、コンポジットビデオ端子２４２ｃに送る。この端子のいずれか（本実施形態においてはコンボジットビデオ端子２４２ｃ）にモニタ３００を接続することによって、ＣＣＤ１０４によって撮像された画像をモニタ３００で観察可能となる。
【００１６】
電子内視鏡１００の挿入管１０１には、生検鉗子やカテーテル等の各種処置具を体腔内に送り込む為の処置具挿通チャンネル１０７が設けられている。処置具挿通チャンネル１０７の基端側開口１０７ａは電子内視鏡１００のハンドル部１０５に設けられている。処置具挿通チャンネル１０７の遠位端側開口１０７ｂは電子内視鏡１００の挿入管１０１の先端に設けられている。従って、基端側開口１０７ａから処置具をチャンネル１０７に挿入して先端を遠位端側開口１０７ｂから露出させることができる。ここで、遠位端側開口１０７ｂは、そこから突出する処置具の先端部がＣＣＤ１０４の撮像範囲内に含まれるような位置に形成されている。すなわち、処置具を使用している際はモニタ３００上には処置具の先端部が表示されるので、術者は処置具の状態を観察しながら処置具を正確に操作することができる。
【００１７】
本実施形態においては、ＣＣＤ１０４は周期的（例えば１／３０秒毎）に画像を撮像しており、ＣＣＤ制御回路１５５から出力される映像信号もまた、秒間３０フレームの映像信号である。このため、電子内視鏡用プロセッサ２００の信号処理回路２３４もまた、同様のタイミングで画像信号を取り出す必要がある。このタイミングを制御するためのタイミングパルスは、タイミングコントロール２３２から信号処理回路２００に送られるようになっている。タイミングコントロール２３２からのパルスは、電子内視鏡用プロセッサ２００のシステムコントロール２２０を介してＣＣＤ制御回路１５５にも送られている。この結果、ＣＣＤ制御回路１５５と信号処理回路２３４は同期して動作する。
【００１８】
システムコントロール回路２２０は、画像処理回路２３４による画像処理の制御のみならず、キーボード４００、電子内視鏡用プロセッサ２００のケース２４０の外殻に申せられたフロントパネル２４６、電子内視鏡１００の操作ボタン（不図示）の入力結果を受信する機能を有する。システムコントロール回路２２０は、これらの入力結果に応じて、各種処理を実行する。例えば、モニタ３００に表示される画像の静止（フリーズ機能）や、スーパーインポーズ処理において表示される文字情報の変更などを行う。なお、システムコントロール回路２２０は、ＣＰＵ２２４、ＲＡＭ２２６、ＲＯＭ２２５を有しており、システムコントロール回路２２０による各種処理はＣＰＵ２２４がプログラム、データなどをＲＯＭ２２５から読み出してＲＡＭ２２６に展開し、プログラムを実行することによってなされる。
【００１９】
次いで、電子内視鏡用プロセッサ２００の光源としての機能につき説明する。前述のように、電子内視鏡１００にはライトガイド１０２が挿通されており、その遠位端側端面１０２ａは挿入管１０１の先端に配置されている。また、ライトガイド１０２の基端部はコネクタ１５０より突出して設けられており、コネクタ部１５０を電子内視鏡用プロセッサ２００に取り付けると、ライトガイド１０２の基端側端面１０２ｂは、電子内視鏡用プロセッサ２００のケース２４０の内部に配置されるようになる。
【００２０】
電子内視鏡用プロセッサ２００は、光源部２１０を内蔵している。光源部２１０は、照明光を生成する為のランプ２１２、このランプ２１２を点灯させる為の電力を供給するランプ電源２１１、ランプ２１２によって生成された照明光をライトガイド１０２の基端側端面１０２ｂに集光させる為の集光レンズ２１４、及び集光レンズ２１４とライトガイド１０２の間に設けられている絞り２１６を有する。ランプ電源２１１の点灯／消灯はランプ制御部２１１ａによって制御される。システムコントロール２１０はこのランプ制御部２１１ａを制御することによってランプ２１２の点灯／消灯を制御することができる。
【００２１】
また、絞り２１６はモータ２１８と接続されており、このモータ２１８によって絞り２１６の開度を調整することができる。モータ２１８はステッピングモータであり、モータードライバ２１７が生成するパルスによって駆動されるようになっている。さらに、このモータードライバ２１７は、システムコントロール回路２２０によって制御されるようになっている。従って、システムコントロール回路２２０は、電子内視鏡１００の挿入管１０１の先端に配置されたライトガイド１０２の遠位端側端面１０２ａから放射されて、挿入管１０１の先端部の周囲を照射する為の照明光の光量を調整することができる。
【００２２】
照明光の調整は、術者がフロントパネル２４６などを操作することによって調整することも可能であるが、一般にはＣＣＤ制御回路１５５から送信される映像信号に含まれる画像の明るさに基づいて、自動的に行われる。この自動調光機能につき、以下説明する。
【００２３】
信号処理回路２３４はＣＣＤ制御回路１５５からの映像信号をビデオ信号に変換するに当たって、１フレーム分の画像を一旦デジタルデータに変換している。本実施形態においては、ＣＣＤ１０４は５１２ｘ５１２ピクセルのカラー画像を撮像可能であるので、デジタルデータは水平座標ｘと垂直座標ｙとを引数とする、ＲＧＢ各色の輝度値の関数Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｇ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）（０≦ｘ≦５１１，０≦ｙ≦５１１）で表現される。
【００２４】
信号処理回路２３４は、このＲ（ｘ，ｙ）、Ｇ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）の値を所定の演算式（後述）に代入して、照明光調整用参照値Ｖを演算するようになっている。この参照値は、画像全体の明るさを代表する値である。参照値Ｖはシステムコントロール回路２２０に送信される。システムコントロール回路２２０は、この参照値Ｖが所定の範囲内に収まるように、モータードライバ２１７を制御して光量の調整を行う。すなわち、絞り２１６の開度を制御して光量を変化させると、それに応じて信号処理回路２３４から送信される参照値Ｖの値も変化する為、フィードバック制御によって参照値Ｖが所定の範囲内に収まるようにする。
【００２５】
本実施形態においては、前述のように電子内視鏡１００を処置具と共に使用することが可能となっている。処置具は一般に金属製であるので、照明光が処置具の先端で反射してＣＣＤ１０４に入射すると、処置具の周囲の輝度が極端に高くなる、所謂ハレーションが発生する。このため、参照値Ｖは、このハレーションの影響を考慮して演算する必要がある。
【００２６】
本実施形態においては、処置具が使用されている時に、処置具が撮像されうる領域（すなわち、ハレーションが発生しうる領域）を予め実験などによって求め、処置具が使用されている時はこの領域内の画素の輝度値は参照値Ｖの演算時に考慮しないようになっている。
【００２７】
本実施形態においては、図２に示すように、ＣＣＤ１０４によって撮像される画像を左上領域Ａ１、右上領域Ａ２、左下領域Ａ３、右下領域Ａ４、及び中央領域Ａ５に５分割している。領域Ａ１〜Ａ５の座標は数１のように定義されている。
【００２８】
【数１】
2008142180.tif 000003
【００２９】
本実施形態においては、信号処理回路２３４は数２に基づいて領域Ａ１〜Ａ５各々の合計輝度値Ｂ１〜Ｂ５を求め、これをシステムコントロール２２０に送信する。システムコントロール２２０はこの合計輝度値Ｂ１〜Ｂ５から参照値Ｖを求める。
【００３０】
【数２】
2008142180.tif 000004
【００３１】
処置具が使用されていない時は、参照値Ｖは数３によって演算される。
【００３２】
【数３】
2008142180.tif 000005
【００３３】
すなわち、処置具が使用されていない時の参照値Ｖは、領域Ａ１〜Ａ４の各画素の輝度を係数０．８で重み付けし、且つ領域Ａ５の各画素の輝度を係数１．２で重み付けし、これらの平均値をとったものである。一般に中央領域Ａ５には、患部などの関心領域が含まれることが多い為、本実施形態においては、中央領域Ａ５の各画素の輝度に大きな重み付け係数をかけ、それ以外の領域Ａ１〜Ａ４の各画素の輝度には小さな重み付け係数を掛けることによって、関心領域が所望の明るさとなるような参照値Ｖを算出している。なお、本実施形態においては領域Ａ１〜Ａ４の各画素に掛けられる重み付け係数の値は同じであるが、領域ごとに異なる重み付け係数を使用する構成としてもよい。
【００３４】
また、処置具が使用されていない時の参照値Ｖは、数４によって演算される。
【００３５】
【数４】
2008142180.tif 000006
【００３６】
すなわち、処置具を使用している時の参照値Ｖは、領域Ａ１、Ａ２、Ａ４の各画素の輝度を係数０．８で重み付けし、領域Ａ３の各画素の輝度を係数０．２で重み付けし、且つ領域Ａ５の各画素の輝度を係数１．２で重み付けし、これらの平均値をとったものである。本実施形態においては、処置具の先端部は主として左下領域Ａ３のみに表示されうることが予め判明しているため、処置具を使用している時は、左下領域Ａ３に属する画素の輝度は参照値Ｖを求める差異に考慮されないようになっている。
【００３７】
以上のように、数２〜４を用いて参照値Ｖを演算し、これに基づいて調光を行うと、ハレーションの有無に関わらず、適切な調光が行われるようになる。
【００３８】
本実施形態においては、処置具が使用されているかどうかを自動的に判別できるようになっている。その構成に付き以下説明する。図３は、電子内視鏡１００の挿入管１０１の先端部の断面図である。図３に示されているように、処置具挿通チャンネル１０７の遠位端部１０７ｂの付近の内周には、処置具検出スイッチ１０９が設けられている。処置具検出スイッチ１０９はボタン形のメカニカルスイッチであり、処置具（図３においては生検鉗子）Ｉを処置具挿通チャンネル１０７に通して、その先端部をチャンネルの遠位端部１０７ｂから突出させると、処置具Ｉの操作ワイヤＷによって処置具検出スイッチ１０９が押し込まれる。処置具検出スイッチ１０９はケーブルを介してマイコン１５４（図１）に接続されており、マイコン１５４は処置具検出スイッチ１０９が押し込まれているかどうかを電子内視鏡用プロセッサ２００のシステムコントロール２２０に送信することができる。システムコントロール２２０は受信した処置具検出スイッチ１０９の検出結果に基づいて、参照値Ｖを演算する際に数３と数４のいずれを使用するのかを判別している。
【００３９】
以上のように、本実施形態においては、処置具検出スイッチ１０９によって、処置具が使用されているかどうかを自動的に判別し、この判別結果に基づいて光量の調整を行う。このため、処置具の使用によるハレーションの有無に関わらず、適切な調光が可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、メカニカルスイッチによって処置具を検出しているが、光学センサや近接センサ等の非接触形のセンサを用いて処置具を検出する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態において、５つの領域に分割された撮像画像を示したものである。
【図３】本発明の実施の形態の電子内視鏡の挿入管の先端部の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    電子内視鏡システム
１００    電子内視鏡
１０１    挿入管
１０２    ライトガイド
１０４    ＣＣＤ
１０７    処置具挿通チャンネル
１０９    処置具検出スイッチ
１５０    コネクタ部
１５５    ＣＣＤ制御回路
２００    電子内視鏡用プロセッサ
２１０    光源部
２１２    ランプ
２１６    絞り
２１８    モータ
２２０    システムコントロール
２３４    信号処理回路
３００    モニタ
Ｉ    処置具
Ｗ    ワイヤ
【図１】
2008142180.tif 000007
【図２】
2008142180.tif 000008
【図３】
2008142180.tif 000009