(57)【要約】【課題】  任意の波長をもつレーザを使用可能な内視鏡システムにおいて、観察画像に影響を与えることなく、レーザ照射する。【解決手段】可視光のレーザ光線を照射するレーザと、ビデオスコープの鉗子チャネルに挿通可能なレーザプローブを使ってレーザ治療を行うことができる内視鏡システムにおいて、レーザ処置モードが設定されると、電荷掃出しパルスＳを一定時間間隔で出力するとともに、フィールド期間内における非露光期間ＵＰ、露光期間Ｅに対応したＨＩＧＨレベル、ＬＯＷレベルの同期用パルス信号Ｍを、レーザに送信する。レーザでは、同期用パルス信号Ｍに基づいてレーザをパルス状に照射する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長域のレーザ光線をパルス状に放射可能なレーザと、
ビデオスコープに形成されたチャネルに挿通可能であって、レーザ光線をビデオスコープの先端部へ導くレーザプローブと、
前記ビデオスコープの先端部に設けられたイメージセンサに対し、所定のフィールドもしくはフレーム期間に従って電荷読み出しパルス信号を出力するとともに、フィールドもしくはフレーム期間内に電荷掃出しパルス信号を出力可能なイメージセンサ駆動部と、
前記電荷読み出しパルス信号および前記電荷掃出しパルス信号の出力を制御するパルス信号制御部とを備え、
前記パルス信号制御部が、電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、フィールドもしくはフレーム期間における非露光期間／露光期間とに対応したＨＩＧＨ／ＬＯＷレベルもしくはＬＯＷ／ＨＩＧＨレベルを有する同期用パルス信号を前記レーザへ出力し、
前記レーザが、前記同期用パルス信号に従って、非露光期間にレーザ光線を放射することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記パルス信号制御部が、前記電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から一定時間間隔で出力させることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記パルス信号制御部が、レーザを使用するモードが設定されると、前記電荷掃出しパルスを前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、前記同期用パルス信号を出力することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記レーザが、可視光域のレーザ光線を放射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項５】
ビデオスコープの先端部に設けられたイメージセンサに対し、所定のフィールドもしくはフレーム期間に従って電荷読み出しパルス信号を出力するとともに、フィールドもしくはフレーム期間内に電荷掃出しパルス信号を出力可能なイメージセンサ駆動部と、
前記電荷読み出しパルス信号および前記電荷掃出しパルス信号の出力を制御するパルス信号制御部とを備え、
前記パルス信号制御部が、前記電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、フィールドもしくはフレーム期間における非露光期間／露光期間とに対応したＨＩＧＨ／ＬＯＷレベルもしくはＬＯＷ／ＨＩＧＨレベルを有する同期用パルス信号を、外部に出力することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項６】
請求項５に記載された内視鏡装置に電気的に接続されるとともに、ビデオスコープに形成されたチャネルに挿通可能なレーザプローブが接続されるレーザであって、
特定波長域のレーザ光線をパルス状に放射可能なレーザ光線放射部と、
前記レーザ光線放射部を駆動する駆動部と
を備えたことを特徴とするレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スコープ（内視鏡）を使って器官内壁などの被写体を撮像し、処置等を行う内視鏡システムに関し、特に、レーザ診断、治療等を行うときの露出制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡システムでは、プローブなどを利用して器官内壁の腫瘍など患部を診断、処置、手術することが可能であり、その一つにレーザ治療が知られている。そこでは、スコープの鉗子チャネルにレーザプローブを挿入し、レーザ発振器から放射されるレーザ光線をスコープ先端部へ導光する。レーザ光線としては、ＹＡＧレーザなどの赤外レーザ、あるいは近赤外レーザが使用される。
【０００３】
内視鏡作業中にレーザ光線を患部へ照射すると、レーザ光線は生体組織に反射し、スコープ先端部に設けられたイメージセンサに入射する。この影響で画素信号が飽和し、ハレーションが発生するのを防ぐため、赤外域あるいは近赤外〜赤外の波長域の光をカットするフィルタが、イメージセンサ前面に配置される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
一方、光線力学的治療（Photodynamic Diagnosis Therapy:以下、ＰＤＴという）では、腫瘍に可視光域の波長をもつレーザ光線を照射することによって、生体組織から蛍光を発生させ、殺細胞作用を生じさせる。ＰＤＴに使用されるレーザ光線の波長が可視光域にあるため、レーザカットフィルタをイメージセンサ全面に配置すると、観察画像の色再現が困難となる。そのため、ビデオスコープ内部にオペレータ観察専用のイメージファイバを配置し、イメージファイバによって捉えられる画像を別のイメージセンサを使って撮像し、観察画像を表示する（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１４３６７号公報
【特許文献２】特開平１１−７６１４６号公報
【特許文献３】特開２００８−８６６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
照明光を導光するライトガイドとイメージファイバとをビデオスコープ内に設けることは、細径のビデオスコープに対して困難であり、また、レーザ治療の度にレーザ治療専用ビデオスコープを装備する必要があり、内視鏡作業の進行に影響を与える。
【０００７】
したがって、レーザ光線を利用する内視鏡診断、治療等を行う内視鏡システムにおいて、レーザ専用の機構を設けることなく、レーザ光線の影響を受けない観察画像を得ることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内視鏡システムは、ビデオスコープとプロセッサとを備えた内視鏡装置とともに、特定波長域のレーザ光線をパルス状に放射可能なレーザと、ビデオスコープに形成されたチャネルに挿通可能であって、レーザ光線をビデオスコープの先端部へ導くレーザプローブとを備える。内視鏡システムは、ビデオスコープの先端部に設けられたイメージセンサに対し、所定のフィールドもしくはフレーム期間に従って電荷読み出しパルス信号を出力するとともに、フィールドもしくはフレーム期間内に電荷掃出しパルス信号を出力可能なイメージセンサ駆動部と、前記電荷読み出しパルス信号および前記電荷掃出しパルス信号の出力を制御するパルス信号制御部とを備える。
【０００９】
本発明では、前記パルス信号制御部が、電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、フィールドもしくはフレーム期間における非露光期間と露光期間（ここでは、非露光期間／露光期間と表す）に対応したＨＩＧＨ／ＬＯＷレベルもしくはＬＯＷ／ＨＩＧＨレベルを有する同期用パルス信号を前記レーザへ送信する。ここでの「ＨＩＧＨ／ＬＯＷ」、あるいは「ＬＯＷ／ＨＩＧＨ」は、露光期間／非露光期間に応じてパルス信号のレベルを表したものである。すなわち、非露光期間に合わせてＨＩＧＨレベル、露光期間に合わせてＬＯＷレベルとなるパルス信号、もしくは非露光期間に合わせてＬＯＷレベル、露光期間に合わせてＨＩＧＨレベルのパルス信号を生成し、出力する。
【００１０】
前記レーザは、送られてくる同期用パルス信号に従って、非露光期間にレーザ光線を放射する。例えば、半導体レーザの場合、同期用パルス信号に対応した駆動信号によってレーザ発振すればよい。なお、レーザ放射の期間は、非露光期間全体に渡る期間であってもよく、あるいは、その一部期間であってもよい。また、非露光期間において連続的に放射、間欠的に放射いずれも可能である。
【００１１】
非露光期間においてレーザが患部に照射するため、画素信号が飽和することなく良好な画質で観察画像が表示される。例えば、レーザが、可視光域のレーザ光線を放射する場合、色再現性が確保された観察画像を得ることができる。
【００１２】
例えば、オペレータのレーザ診断、処置の開始に合わせてイメージセンサ駆動、レーザ発光制御を実現することを考慮すれば、パルス信号制御部が、レーザを使用するモードが設定されると、前記電荷掃出しパルスを前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、前記同期用信号を出力するように構成すればよい。
【００１３】
内視鏡作業中に自動調光処理が行われていることを考慮すれば、一定時間間隔でレーザを照射させるように、パルス信号制御部が、前記電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から一定時間間隔で出力させることも可能である。
【００１４】
本発明の他の態様における内視鏡装置は、ビデオスコープの先端部に設けられたイメージセンサに対し、所定のフィールドもしくはフレーム期間に従って電荷読み出しパルス信号を出力するとともに、フィールドもしくはフレーム期間内に電荷掃出しパルス信号を出力可能なイメージセンサ駆動部と、前記電荷読み出しパルス信号および前記電荷掃出しパルス信号の出力を制御するパルス信号制御部とを備え、前記パルス信号制御部が、前記電荷掃出しパルス信号を前記イメージセンサ駆動部から出力させ、また、フィールドもしくはフレーム期間における非露光期間／露光期間とに対応したＨＩＧＨ／ＬＯＷレベルもしくはＬＯＷ／ＨＩＧＨレベルを有する同期用パルス信号を外部に出力する。
【００１５】
また、このような内視鏡装置に電気的に接続されるとともに、ビデオスコープに形成されたチャネルに挿通可能なレーザプローブが接続されるレーザは、特定波長域のレーザ光線をパルス状に放射可能なレーザ光線放射部と、前記レーザ光線放射部を駆動する駆動部とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、任意の波長をもつレーザを使用可能な内視鏡システムにおいて、観察画像に影響を与えることなく、レーザ照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態である電子内視鏡システムのブロック図である。
【図２】レーザ処置時におけるイメージセンサの駆動制御および同期用パルス信号出力を示したフローチャートである。
【図３】レーザ処置時のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡システムについて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態である電子内視鏡システムのブロック図である。
【００２０】
電子内視鏡システムは、ビデオスコープ１０とプロセッサ３０とを備えた電子内視鏡装置を備えるとともに、レーザ治療時に使用されるレーザ７０、レーザプローブ７２が装備されている。ビデオスコープ１０は、プロセッサ３０に着脱自在に接続可能であり、プロセッサ３０には、モニタ６０が接続されている。
【００２１】
プロセッサ３０は、キセノンランプなどのランプ４８を備え、ランプ４８はランプ駆動回路４３によって駆動される。ランプ４８から放射された光は、集光レンズ４５を介してビデオスコープ１０内に設けられたライトガイド１１の入射端に入射する。ライトガイド１１から射出した光は、配光レンズ２１を介してスコープ先端部１０Ｔから被写体（観察対象）に向けて照射される。ランプ４８とライトガイド１１との間には絞り４６が設けられており、絞り４６の開閉によって照明光量が調整される。
【００２２】
被写体に反射した照明光は、スコープ先端部１０Ｔに設けられた対物レンズ１３によって結像し、被写体像がイメージセンサ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）１２の受光面に形成される。イメージセンサ１２は駆動回路１７によって駆動され、１フィールド分の画素信号がイメージセンサ１２から所定のフレーム時間間隔（例えば１／６０秒間隔）で読み出される。イメージセンサ１２には、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇ、ＭｇあるいはＲ、Ｇ、Ｂなどの色要素を配列させた色フィルタが配設されている。
【００２３】
イメージセンサ１２から読み出された一連の画素信号は、アンプ１４を経由して初期回路１５に入力し、デジタル化される。そして、画像信号処理回路１６では、デジタル画素信号に対し、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理などの画像信号処理が施される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号が生成される。Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号は、プロセッサ３０へ送られる。
【００２４】
プロセッサ３０に送信された画像信号は、前段信号処理回路３２において所定の処理が施された後、画像メモリ３４に一時的に保存される。そして、後段画像処理回路３６では、輪郭強調処理、スーパーインポーズ処理などが画像信号に対して施される。画像信号が映像信号としてモニタ６０に出力される間、観察画像がリアルタイムでモニタ６０に表示される。
【００２５】
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むシステムコントロール回路４０は、タイミングジェネレータ３８、後段画像処理回路３６などへ制御信号を出力し、プロセッサ３０が電源ＯＮ状態である間プロセッサ３０の動作を制御する。動作制御プログラムは、あらかじめＲＯＭに記憶されている。
【００２６】
ビデオスコープ１０がプロセッサ３０に接続されると、システムコントロール回路４０はビデオスコープ１０の動作を制御するスコープコントローラ１９と相互通信し、メモリ２０に格納されたスコープ特性（解像度、スコープ種類など）に関するデータを取得する。
【００２７】
プロセッサ３０のタイミングジェネレータ３８は、前段信号処理回路３２などプロセッサ３０の各回路へクロックパルス信号を出力し、各回路の入出力タイミングを制御、調整する。一方、ビデオスコープ１０のタイミングジェネレータ１８は、駆動回路１７などビデオスコープ１０内の各回路へクロックパルス信号を出力し、駆動回路１７からイメージセンサ１２へ送られる駆動パルス信号の出力タイミングを調整する。
【００２８】
プロセッサ３０では、表示される被写体像の明るさが適正な明るさを維持するように自動調光処理が行われる。システムコントロール回路４０は、読み出された画素信号の輝度レベルを検出し、基準輝度値との差に基づいてモータドライバ４２を制御する。これに応じて、絞り４６がモータ４４によって開閉する。
【００２９】
プロセッサ３０のフロントパネル５０には、明るさ調整モードなどのモードを切り替える切替ボタン（図示せず）が設けられており、本実施形態では、レーザ７０を使ったレーザ治療（例えば、ＰＤＴ）に対応するレーザ処置モードが設定可能である。システムコントロール回路４０は、モード切替ボタンからの操作信号を検出する。
【００３０】
レーザ７０は、ここでは半導体レーザで構成されており、レーザ発振器７４、駆動回路７６を備える。レーザ７０は、信号ケーブルを介してプロセッサ３０のＩ／Ｆ回路３９と電気的に接続されている。レーザ発振器７４は、５００〜６００ｎｍの範囲にある波長のレーザ光線を放射し、レーザ光線をパルス状に放射することが可能である。
【００３１】
レーザ治療を行う場合、患部にマーキングなどを施した後、レーザ７０の光射出部分にレーザプローブ７２が接続される。レーザプローブ７２は、ビデオスコープ１０の鉗子口１０Ｚを介し、鉗子チャネル１０Ｈを通ってその先端部７２Ｔがビデオスコープ先端部１０Ｔへ到達するまで挿入される。
【００３２】
オペレータによってレーザ処置モードが設定されると、システムコントロール回路４０は、タイミングジェネレータ３８を制御し、Ｉ／Ｆ回路３９を経由して後述する同期用パルス信号をレーザ７０へ送信させる。それに応じて、スコープコントローラ１９はタイミングジェネレータ１８を制御し、レーザ処置に対応した駆動信号を駆動回路１７から出力させる。なお、タイミングジェネレータ１８とタイミングジェネレータ３８との間では同期をとるようにクロックパルス信号が出力されている。
【００３３】
図２は、レーザ処置時におけるイメージセンサの駆動制御および同期用パルス信号出力を示したフローチャートである。図３は、レーザ処置時のタイミングチャートである。
【００３４】
レーザ処置モードが設定されると（Ｓ１０１）、システムコントロール回路４０はスコープコントローラ１９、タイミングジェネレータ１８を介して駆動回路１７から一定時間間隔でイメージセンサ１２に電荷掃出しパルスＳを出力する。具体的には、図３に示すように、１フィールド期間Ｆに合わせて電荷読み出しパルスＶが出力されている状況下において、１フィールド期間Ｆ内の所定のタイミングで電荷掃出しパルスＳがイメージセンサ１２へ出力される（Ｓ１０２）。電荷掃出しパルスＳが出力されることにより、１フィールド期間内の残りの期間Ｅが露光期間となる。この電荷掃出しパルスＳの出力は、明るさ調整を行う電子シャッタ機能を働かせるためではなく、非露光期間を設けるために行われる。
【００３５】
電荷掃出しパルスＳが一定時間間隔で出力されることから、電荷読み出しパルスＶの出力から電荷掃出しパルスＳの出力までの非露光期間ＵＰは一定となり、残りの露光期間Ｅも一定となる。電荷掃出しパルスＳの出力に従い、より短くなった露光期間Ｅに基づいたゲイン値設定、輝度レベル検出、絞り４６の開閉制御などが実行される（Ｓ１０３）。
【００３６】
一方、システムコントロール回路４０は、タイミングジェネレータ３８を制御することによって、同期用パルス信号Ｍをレーザ７０に向けて出力する（Ｓ１０４）。図３に示すように、同期用パルス信号Ｍは、非露光期間ＵＰに応じたＨＩＧＨレベル、露光期間Ｅに応じたＬＯＷレベルから成るパルス信号であり、電荷読み出しパルスＶの出力と同時に立ち上がり、電荷掃出しパルスＳの出力と同時に立ち下がる。ただし、同期用パルス信号Ｍは、このようなポジティブエッジトリガーの代わりにネガティブエッジトリガーのパルス信号にすることも可能である。
【００３７】
同期用パルス信号Ｍがレーザ７０へ送られると、駆動回路７６は、同期用パルス信号Ｍと同様の照射用パルス信号Ｋをレーザ発振器７４へ出力する。その結果、レーザ光線がパルス状に放射し、非露光期間ＵＰと同じ期間ＬＴ（照射期間）にレーザ光線がＯＮ状態、非露光期間Ｅと同じ期間Ｇにレーザ光線がＯＦＦ状態になる（図３参照）。なお、非露光期間ＵＰより短い照射期間ＬＴ’を設定することも可能である。
【００３８】
レーザ光線は、非露光期間ＵＰに照射されるため、露光期間Ｅに生成される画素信号にレーザ光線が影響しない。その結果、観察画像にハレーションが発生しない。また、自動調光処理においても、レーザ光線が影響しない。したがって、オペレータは、レーザ光線による反射光の影響を受けることなく、レーザ処置を行うことができる。また、非露光期間ＵＰが一定であるため、安定したレーザ照射、画素信号読み出し、さらには自動調光処理を実現することができる。レーザ治療が終了し、レーザ処置モードが切り替えられると、通常観察時におけるイメージセンサ駆動、自動調光処理が実行される（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。
【００３９】
このように本実施形態によれば、可視光のレーザ光線を照射するレーザと、ビデオスコープ１０の鉗子チャネル１０Ｈに挿通可能なレーザプローブを使ってレーザ治療を行うことができる内視鏡システムにおいて、レーザ処置モードが設定されると、電荷掃出しパルスＳを一定時間間隔で出力するとともに、フィールド期間内における非露光期間ＵＰ、露光期間Ｅに対応したＨＩＧＨレベル、ＬＯＷレベルの同期用パルス信号Ｍを、レーザ７０に送信する。レーザ７０では、同期用パルス信号Ｍに基づいてレーザをパルス状に照射する。
【００４０】
本実施形態では、可視光域の波長をもつレーザ光線を利用したレーザ治療を行っているが、赤外光、近赤外光、紫外光のレーザ光線を利用した診断、処置などにも適用することが可能である。従来のビデオスコープには、赤外光、紫外光の光をカットするフィルタがイメージセンサ前面に配置されているが、医師などのオペレータは、そのビデオスコープの仕様を考慮せずにレーザを用いる可能性がある。その場合においても、適切な観察画像を表示することができる。なお、従来のビデオスコープのように、赤外光、紫外光など可視光以外の波長をもつ光をカットするフィルタを設けてもよい。
【００４１】
本実施形態では、レーザ処置モードが設定されると電荷掃出しパルスを出力させるように構成しているが、通常観察時においても、電子シャッタ機能に基づく明るさ調整処理を行ってもよい。この場合、レーザ処置モード設定により、明るさ調整のために常時変化する電荷掃出しパルス出力タイミングが、一定に切り替わる。
【００４２】
レーザ７０については、ガスレーザを使用することも可能であり、遮光板を使うことによってレーザ光線をパルス状に照射させることが可能である。また、プロセッサ３０において電荷掃出しパルス、同期用パルス信号の生成、出力をすべて行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ビデオスコープ
１２  イメージセンサ
１７  駆動回路（イメージセンサ駆動部）
１８  タイミングジェネレータ（制御部）
１９  スコープコントローラ（制御部）
３０  プロセッサ
３８  タイミングジェネレータ（制御部）
４０  システムコントロール回路（パルス信号制御部）
７０  レーザ
７２  レーザプローブ
７４  レーザ発振器（レーザ光線照射部）
７６  駆動回路（駆動部）
【図１】
2016039851.tif 000003
【図２】
2016039851.tif 000004
【図３】
2016039851.tif 000005