(57)【要約】【課題】内視鏡そのものを取り替えることなく、必要に応じて観察画像の色合いなど画質を変更させる。【解決手段】赤外線カットフィルタ１６を、アーム２４を介してねじりコイルバネ２２の一端に取り付け、ねじりコイルバネ２２の他端にワイヤ１９を巻く。ワイヤ１９をアクチュエータ３３によって牽引し、赤外線カットフィルタ１６を光路上に位置決めする。牽引ボタンの操作に従い、赤外線カットフィルタ１６が退避位置へ移動する。この場合、信号処理に関するデータを信号処理回路のレジスタに上書きし、赤外線カットフィルタ１６が配置されない状態での最適なデータ値へ更新する。【選択図】図２
2007307237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に設けられ、被写体からの反射光を受ける受光部と、
前記受光部に被写体を結像させる対物レンズと、
前記受光部の前方に配置される少なくとも１枚の光学フィルタと、
前記光学フィルタを、光路内の通常位置および光路外の退避位置のいずれか一方へ選択的に位置決めさせる光学フィルタ駆動機構と
を備えたことを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記光学フィルタが、赤外線カットフィルタ、視感度補正フィルタ、ローパスカットフィルタのうち少なくともいずれか１つのフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記光学フィルタ駆動機構が、
前記光学フィルタを付勢する弾性部材と、
前記弾性部材を変位させて前記光学フィルタを移動させる駆動部材と
を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記弾性部材が、前記光学フィルタを退避位置へ付勢することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記弾性部材が、ねじりコイルバネを有し、
前記駆動部材が、前記ねじりコイルバネの端部に取り付けられ、前記ねじりコイルバネを軸周りに回転変位させるワイヤを有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記駆動部材が、前記ワイヤを牽引するアクチュエータを有することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記ねじりコイルバネと前記牽引機構との間に、前記光学フィルタ前記ワイヤからの取り外し可能な連結機構を設けることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項８】
ビデオスコープの先端部に設けられた撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる対物レンズと、
前記撮像素子の前方に配置される少なくとも１枚の光学フィルタと、
前記光学フィルタを、光路内の通常位置および光路外の退避位置のいずれか一方へ選択的に位置決めさせる光学フィルタ駆動機構と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項９】
前記光学フィルタの位置を検出する位置検出部と、
通常位置に配置された光学フィルタの分光透過特性に適した信号処理が実行されるように、前記光学フィルタの位置に応じて画像信号処理に使用される信号処理データを設定する設定手段と
をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の電子内視鏡装置。
【請求項１０】
前記設定手段が、前記光学フィルタが通常位置から退避位置、あるいは退避位置から通常位置へ移動した場合、前記信号処理データを再設定することを特徴とする請求項９に記載の電子内視鏡装置。
【請求項１１】
内視鏡の先端部に設けられた受光部の前方に配置される少なくとも１枚の光学フィルタと、
前記光学フィルタを、光路内の通常位置および光路外の退避位置のいずれか一方へ選択的に位置決めさせる光学フィルタ駆動機構と
を備えたことを特徴とする内視鏡用フィルタ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタを備えた内視鏡に関し、特に、光学フィルタの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオスコープ、ファイバスコープにおいては、長波長領域の光をカットする赤外線カットフィルタ、人間の視覚に合わせる視感度補正フィルタなどが必要に応じて配置される。また、高周波成分の除去のため、対物レンズと撮像素子との間にローパスカットフィルタが設けられることもある。さらに、自家蛍光観察用内視鏡装置においては、短波長の励起光をカットする励起光カットフィルタが設けられ、毛細血管を詳細に観察するために長波長領域の光を透過するフィルタが配置される。
【０００３】
観察画像に対して要求される画質、作業状況、観察対象に応じて光学フィルタを設置あるいは取り外したい場合、スコープ全体を取り替えなければならない。この問題を解決するため、例えば、着脱自在なフィルタ装置がスコープ先端部に取り付けられる（特許文献１参照）。  
【特許文献１】特開２００６−７５１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内視鏡作業を行うたびにスコープ先端部にフィルタを装着する作業は煩雑であり、フィルタの組み合わせの数だけ装着機構を用意しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電子内視鏡装置は、必要に応じて光学フィルタの配置切り替えが容易にできるファイバスコープもしくはビデオスコープなどの内視鏡、あるいはビデオスコープを備えた電子内視鏡装置である。
【０００６】
本発明の内視鏡は、ビデオスコープ又はファイバスコープの先端部に設けられ、被写体からの反射光を受ける受光部と、受光部に被写体を結像させる対物レンズと、受光部の前方に配置される少なくとも１枚の光学フィルタと、光学フィルタを、光路内の通常位置および光路外の退避位置のいずれか一方へ選択的に位置決めさせる光学フィルタ駆動機構とを備えたことを特徴とする。光学フィルタとしては、例えば、赤外線カットフィルタ、視感度補正フィルタ、ローパスカットフィルタなどを使用すればよい。
【０００７】
光学フィルタ駆動機構としては、弾性部材を用いた機構を適用すればよく、光学フィルタを付勢する弾性部材と、弾性部材を変位させて光学フィルタを移動させる駆動部材が設けられる。弾性部材は、光学フィルタを退避位置へ付勢するように弾性力を働かせればよく、駆動部材によって力が作用されると赤外線カットフィルタが通常位置へ移動し、駆動部材による力と弾性部材による弾性力が釣り合った状態で赤外線カットフィルタが位置決めされるようにすればよい。
【０００８】
例えば、弾性部としてねじりコイルバネが使用され、ワイヤによってねじりコイルバネが変位するように構成するのがよく、ねじりコイルバネの端部に取り付けられ、ねじりコイルバネを軸周りに回転変位させるワイヤが設けられる。また、光学フィルタを取り外すため、ねじりコイルバネと牽引機構との間に、光学フィルタワイヤからの取り外し可能な連結機構を設けてもよい。
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、ビデオスコープの先端部に設けられた撮像素子と、撮像素子に被写体を結像させる対物レンズと、撮像素子の前方に配置される少なくとも１枚の光学フィルタと、光学フィルタを、光路内の通常位置および光路外の退避位置のいずれか一方へ選択的に位置決めさせる光学フィルタ駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
光学フィルタの分光透過特性に応じて撮像素子に入力する分光分布が変化するため、光学フィルタに応じて信号処理に使用されるデータを変更するのが望ましい。そのため、光学フィルタの位置を検出する位置検出部と、通常位置に配置された光学フィルタの分光透過特性に適した信号処理が実行されるように、光学フィルタの位置に応じて画像信号処理に使用される信号処理データを設定する設定手段を設けるのがよい。例えば、設定手段は、光学フィルタが通常位置から退避位置、あるいは退避位置から通常位置へ移動した場合、信号処理データを再設定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内視鏡そのものを取り替えることなく、必要に応じて観察画像の色合いなど画質を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置におけるビデオスコープの先端内部を示した断面図である。
【００１４】
電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１０とプロセッサ（ここでは図示せず）とを備え、ビデオスコープ１０はプロセッサに着脱自在に接続される。ビデオスコープ１０の先端部１０Ａには、対物レンズ１２が取り付けられており、対物レンズ１２の後方には、ＣＣＤ１４ａを有するＣＣＤユニット１４が固定枠１７によって固定されている。対物レンズ１２とＣＣＤユニット１４との間には赤外線カットフィルタ１６が設けられており、光路上の位置（以下では、通常位置という）もしくは光路から退避した位置（以下では、退避位置という）のいずれかに選択的に位置決めされる。赤外線カットフィルタ１６は、アーム、ねじりコイルバネ（ここでは、いずれも図示せず）を介して、ワイヤ１９に接続されている。
【００１５】
図２は、赤外線カットフィルタ１６の駆動機構を示した図である。図３は、図２の駆動機構の一部を示した図である。図４は、赤外線カットフィルタ１６が退避位置に位置決めされた状態でのビデオスコープ先端内部の断面図である。
【００１６】
赤外線カットフィルタ１６には、赤外線カットフィルタ１６を保持するアーム２４の一端が取り付けられており、アーム２４の他方の端部は、螺旋状のねじりコイルバネ２２の一方の端部に取り付けられている。ねじりコイルバネ２２は、光路を横切る方向（紙面に垂直な方向）へ軸Ｃが向くように、赤外線カットフィルタ１６の上方に配置され、筒２８に覆われている。
【００１７】
ビデオスコープ１０の先端部１０Ａからビデオスコープ１０の操作部（把持部）３２まで延びるワイヤ１９は、ワイヤ線とワイヤ線を覆う中空チューブによって構成されており、図３に示すように、ワイヤ線１９の一端１９Ａは、アーム２４が取り付けられていないねじりコイルバネ２２の他方の端部２２Ａに巻かれている。ワイヤ１９が牽引されていない状態では、ねじりコイルバネ２２は、赤外線カットフィルタ１６を退避位置へ付勢している。
【００１８】
ワイヤ１９が引っ張られると、ねじりコイルバネ２２の端部２２Ａに曲げモーメントが作用し、曲げモーメントによってねじりコイルバネ２２が軸Ｃ周りに回転するように変位する。その結果、赤外線カットフィルタ１６が通常位置へ移動する。赤外線カットフィルタ１６が通常位置に位置決めされている間、ねじりコイルバネ２２は弾性力によって赤外線カットフィルタ１６を退避位置へ付勢し、ワイヤ１９の牽引がなくなると、復元力によって赤外線カットフィルタ１６が退避位置へ戻る（図４参照）。
【００１９】
ワイヤ１９の途中には、赤外線カットフィルタ１６を取り外し可能にするための連結機構３０が構成されており、分断したワイヤ１９の両端をリング状に形成し、カラビナに似た構成の止め金具によってワイヤ１９同士が連結されている。
【００２０】
ワイヤ１９の操作部側の端部は、操作部３２に設けられたアクチュエータ３３に取り付けられており、ここではモータとしてのアクチュエータ３３がワイヤ１９を操作部側へ牽引可能である。オペレータが操作部３２に設けられたフィルタ切り替えボタン（牽引ボタン、図示せず）を操作することによってアクチュエータ３３が作動し、ワイヤ１９を牽引する。ワイヤ１９が牽引された状態では赤外線カットフィルタ１６が通常位置に位置決めされるが、皮下組織の毛細血管等を鮮明に表示させる場合、長波長領域の光をカットする赤外線カットフィルタ１６を光外へ退避させる必要がある。オペレータがフィルタ切り替えボタンを押下すると、アクチュエータ３３がワイヤ１９を牽引する動作を停止し、赤外線カットフィルタ１６が退避位置へ移動する。再びフィルタ切り替えボタンが押下されると、赤外線カットフィルタ１６は通常位置へ移動する。
【００２１】
図２に示すように、ビデオスコープ１０の操作部３２には、赤外線カットフィルタ１６の位置を検知するスイッチ３７が設けられており、牽引ボタンの押下によって赤外線カットフィルタ１６が退避位置の場合にはＯＦＦ、通常位置の場合にはＯＮに切り替えられる。スイッチ３７のＯＮ／ＯＦＦ信号は、パラレルシリアル変換器３４においてシリアル信号に変換され、同軸ケーブル３６によってプロセッサへ送信される。
【００２２】
図５は、プロセッサの一部を示したブロック図である。
【００２３】
プロセッサ２０は、システムコントロール回路５２、メモリ５４、信号処理回路５６とを備え、ＣＣＤユニット１４から出力された画像信号は、信号処理回路５６へ送られる。信号処理回路５６では、増幅処理、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理、マトリクス処理など画像信号に対して様々な処理が施され、ＮＴＳＣ信号などの映像信号が生成される。映像信号はモニタ（図示せず）へ出力され、これにより観察画像がモニタに表示される。
【００２４】
システムコントロール回路５２は、プロセッサ２０およびビデオスコープ１０の動作を制御し、ビデオスコープ１０の操作部３２内のスイッチ３７から出力される赤外線カットフィルタ１６の位置を示す検出信号がシステムコントロール回路５２へ入力される。
【００２５】
メモリ５４には、画像信号処理に関する信号処理データが記憶されており、必要に応じて読み出され、書き込まれる。信号処理データには、たとえば、画像信号のゲイン処理におけるゲイン値、輝度、色差信号を生成するマトリクス処理におけるマトリクス係数などが含まれる。システムコントロール回路５２は、メモリ５４から読み出された信号処理データをＩＣチップなどで構成された信号処理回路５６へ送信し、信号処理回路５６内のレジスタに格納する。信号処理回路５６では、レジスタに格納された信号処理データを用いて画像信号処理が施される。
【００２６】
図６は、システムコントロール回路５２で実行される信号処理データの設定処理を示したフローチャートであり、システムコントロール回路５２で実行されるメインルーチン（図示せず）に所定時間間隔で割り込んで実行される。
【００２７】
電子内視鏡装置の電源をＯＮにすると、赤外線カットフィルタ１６を通常位置、すなわち光路上に配置したときの信号処理データが自動的に設定、すなわち信号処理回路５６のレジスタに格納される。ここでは、デフォルト値としてメモリ５４にあらかじめ格納された信号処理データをそのまま使用可能であり、赤外線カットフィルタ１６の分光透過特性に適した信号処理データが記憶されている。あるいは、オペレータがプロセッサ２０に接続されたキーボード（図示せず）を操作することにより、観察画像を確認しながら適した信号処理データを設定することも可能である。
【００２８】
ステップＳ１０１では、スイッチ３７のＯＮ／ＯＦＦが検出される。そして、ステップＳ１０２では、スイッチ３７がＯＮ状態ではない、すなわち、オペレータによるフィルタ切り替えボタンの操作により、赤外線カットフィルタ１６が通常位置から退避位置へ切り替えられたか否かが判断される。スイッチ３７がＯＮ状態であり、赤外線カットフィルタ１６が通常位置にあると判断された場合、そのまま処理は終了する。一方、ステップＳ１０２においてスイッチ３７がＯＮ状態ではなく、ＯＦＦ状態であると判断された場合、ステップＳ１０３へ進む。
【００２９】
図７は、図６のステップＳ１０３の再設定処理のサブルーチンである。
【００３０】
ステップＳ２０１では、信号処理データのうちゲイン処理に使用されるゲイン値が、赤外線カットフィルタ１６を使用しない場合における適切なゲイン値に設定される。ゲイン値の補正は、ＣＣＤ１４の感度特性により長波長領域の光に対して信号が出力されるためである。なお、赤外線カットフィルタ１６を使用していない状態での適切なゲイン値は、あらかじめメモリ５４に記憶されている。そして、ステップＳ２０２では、マトリクス処理に使用されるマトリクス係数が、赤外線カットフィルタ１６を使用していない状態で適した係数に設定される。マトリクス係数の補正は、ＣＣＤ１４に入射する光の分光分布が変化するために行われる。新たに設定されたゲイン値、マトリクス係数のデータは、信号処理回路５６のレジスタに上書きされ、信号処理データが更新される。
【００３１】
このように本実施形態によれば、赤外線カットフィルタ１６がアーム２４を介してねじりコイルバネ２２の一端に取り付けられ、ねじりコイルバネ２２の他端にワイヤ１９が巻かれている。牽引ボタンが押下されてワイヤ１９がアクチュエータ３４によって牽引され、赤外線カットフィルタ１６は光路上に位置決めされる。牽引ボタンが牽引解除するよう操作されると、ワイヤ１９による牽引が行われず、赤外線カットフィルタ１６が退避位置へ移動する。この場合、信号処理に関するデータが信号処理回路５６のレジスタに上書きされ、赤外線カットフィルタが配置されない状態での最適なデータ値に更新される。
【００３２】
次に、図８、９を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、３つの光学フィルタが移動可能に配置される。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００３３】
図８は、光学フィルタの配置をスコープ先端側から見た図である。
【００３４】
第２の実施形態では、赤外線カットフィルタ１１６Ａ、ローパスカットフィルタ１１６Ｂ、視感度補正フィルタ１１６Ｃが、スコープの周方向に沿って所定間隔で配置されている。ただし、図８では、３つのフィルタ１１６Ａ〜１１６Ｃは退避位置で位置決めされている。
【００３５】
ローパスカットフィルタ１１６Ｂは、空間周波数の高周波成分の光を除去する光学フィルタであり、視感度補正フィルタ１１６Ｃは、人間の視感度に合った色が表現できるように色調を補正する光学フィルタである。各フィルタに対してねじりコイルバネが取り付けられ、ねじりコイルバネにワイヤ（図示せず）が巻きつけられている。そして、操作部まで延びるそれぞれのワイヤに対してスイッチ回路（図示せず）が設けられている。
【００３６】
図９は、最適な信号処理データと３つのスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ状態との対応関係を示す表である。
【００３７】
図９に示すように、３つのフィルタ１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃに合わせて設けられた３つのスイッチ回路（ここでは、赤外線カットフィルタ１１６、ローパスカットフィルタ１１６Ｂ、視感度補正フィルタ１１６Ｃの位置検出するスイッチ回路を、それぞれ第１スイッチ回路、第２スイッチ回路、第３スイッチ回路という）のＯＮ／ＯＦＦ状態に関して、３つのパターンがあらかじめ設定されており、３つのパターンそれぞれに適した信号処理データがメモリ５４に記憶されている。そして、図６に示したような信号処理データの設定処理が実行される。ただし、第２の実施形態では、第１〜第３のスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ状態が図９に示した３つのパターンのうちいずれのパターンであるか判断され、検出されたパターンに応じた信号処理データが信号処理回路５６のレジスタへ格納される。
【００３８】
フィルタの駆動機構としては、アクチュエータの代わりにロック機構を用いてフィルタを位置決めしてもよい。また、ねじりコイルバネ以外の弾性部材も用いればよく、他の付勢部材を用いてもよい。配置するフィルタの数、種類は必要に応じて定めればよい。また、ファイバスコープに対してフィルタ機構を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置におけるビデオスコープの先端内部を示した断面図である。
【図２】赤外線カットフィルタの駆動機構を示した図である。
【図３】図２の駆動機構の一部を示した図である。
【図４】赤外線カットフィルタが退避位置に位置決めされた状態でのビデオスコープ先端内部の断面図である。
【図５】プロセッサの一部を示したブロック図である。
【図６】システムコントロール回路で実行される信号処理データの設定処理を示したフローチャートである。
【図７】図６のステップＳ１０３の再設定処理のサブルーチンである。
【図８】第２の実施形態である電子内視鏡装置における光学フィルタの配置をスコープ先端側から見た図である。
【図９】第２の実施形態である電子内視鏡装置における最適な信号処理データと３つのスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ状態との対応関係を示す表である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ビデオスコープ
１２  対物レンズ
１４  ＣＣＤ（撮像素子）
１６  赤外線カットフィルタ（光学フィルタ）
１９  ワイヤ
２０  プロセッサ
２２  ねじりコイルバネ（弾性部材）
２４  アーム
３３  アクチュエータ
５２  システムコントロール回路
５４  メモリ
５６  信号処理回路
【図１】
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【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】
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【図７】
2007307237.tif 000009
【図８】
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【図９】
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