(57)【要約】【課題】プロセッサ側を大きく変えることなく、通常白色光と異なる光源を使った観察が可能な内視鏡装置の電子内視鏡を提供する。【解決手段】内視鏡装置１の電子内視鏡１０は、プロセッサ５０の光源７３からの通常白色光と、励起光とを伝達するライトガイド１１を備える。励起光を発光する発光部（励起光用レーザーダイオード１９）を備える。通常白色光と励起光のいずれかがライトガイド１１を介して照射された被写体を撮像する撮像素子１４を備える。【選択図】図１
2009095538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置からの第１照明光と、第２照明光とを伝達するライトガイドと、
前記第２照明光を発光する発光部と、
前記第１照明光と前記第２照明光のいずれかが前記ライトガイドを介して照射された被写体を撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする内視鏡装置の電子内視鏡。
【請求項２】
前記ライトガイドを介して照射する照明光の切換のために、前記第１照明光からの光の透過と遮光とが切換可能なシャッタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項３】
前記撮像素子で得られた画像信号について、画像処理を行うプロセッサに出力する前段階で、前記第１照明光の場合と前記第２照明光の場合とで異なる増幅率で増幅を行う撮像素子アンプと、前記第１照明光の場合と前記第２照明光の場合とで異なるノイズ除去度合いでノイズ除去を行う映像信号処理部の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項４】
前記第１照明光が照射された被写体について前記撮像素子で撮像して得られた第１画像と、前記第２照明光が照射された被写体について前記撮像素子で撮像して得られた第２画像との２画面表示を行うための画像処理を行い、他の画像処理を行うプロセッサに出力する映像信号処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項５】
前記撮像素子に入射する光のうち、蛍光画像を得るための励起光をカットする励起光カットフィルタをさらに備え、
前記第１照明光は、白色光であり、前記第２照明光は、前記励起光であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項６】
光源装置からの第１照明光を遮光可能なシャッタと、
第２照明光を発光する発光部と、
一端部から入射した光を伝達して他端部から出射するライトガイドと、
前記ライトガイドの前記一端部と前記シャッタとの間に設けられ、前記第１照明光と前記第２照明光とを前記ライトガイドの前記一端部へ導く導光部と、
前記シャッタと前記発光部とを制御し、前記ライトガイドの前記一端部に入射する光が前記第１照明光か前記第２照明光のいずれか一方になるように切り替え制御する制御部とを備えることを特徴とする内視鏡装置の電子内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置の電子内視鏡に関し、特に通常白色光と異なる光源を使った観察が可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光画像を得るための励起光と、通常白色画像を得るための通常白色光とを切り替えて照明光として被写体に照射し、反射光（励起光の場合は蛍光）を撮像する内視鏡装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、蛍光画像と通常白色光とを２画面で表示する内視鏡装置を開示する。
【特許文献１】特開２００６−６８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、励起光用の光源を備えたプロセッサを設ける必要がある。通常買い換える頻度が少ないプロセッサを新たに用意することは、使用者の経済的な負担が大きい。
【０００５】
したがって本発明の目的は、プロセッサ側を大きく変えることなく、通常白色光と異なる光源を使った観察が可能な内視鏡装置の電子内視鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内視鏡装置の電子内視鏡は、光源装置からの第１照明光と、第２照明光とを伝達するライトガイドと、第２照明光を発光する発光部と、第１照明光と第２照明光のいずれかがライトガイドを介して照射された被写体を撮像する撮像素子とを備える。
【０００７】
好ましくは、ライトガイドを介して照射する照明光の切換のために、第１照明光からの光の透過と遮光とが切換可能なシャッタをさらに備える。
【０００８】
また、好ましくは、撮像素子で得られた画像信号について、画像処理を行うプロセッサに出力する前段階で、第１照明光の場合と第２照明光の場合とで異なる増幅率で増幅を行う撮像素子アンプと、第１照明光の場合と第２照明光の場合とで異なるノイズ除去度合いでノイズ除去を行う映像信号処理部の少なくとも一方を備える。
【０００９】
また、好ましくは、第１照明光が照射された被写体について撮像素子で撮像して得られた第１画像と、第２照明光が照射された被写体について撮像素子で撮像して得られた第２画像との２画面表示を行うための画像処理を行い、他の画像処理を行うプロセッサに出力する映像信号処理部を備える。
【００１０】
また、好ましくは、撮像素子に入射する光のうち、蛍光画像を得るための励起光をカットする励起光カットフィルタをさらに備え、第１照明光は、白色光であり、第２照明光は、励起光である。
【００１１】
本発明に係る内視鏡装置の電子内視鏡は、光源装置からの第１照明光を遮光可能なシャッタと、第２照明光を発光する発光部と、一端部から入射した光を伝達して他端部から出射するライトガイドと、ライトガイドの一端部とシャッタとの間に設けられ、第１照明光と第２照明光とをライトガイドの一端部へ導く導光部と、シャッタと発光部とを制御し、ライトガイドの一端部に入射する光が第１照明光か第２照明光のいずれか一方になるように切り替え制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、プロセッサ側を大きく変えることなく、通常白色光と異なる光源を使った観察が可能な内視鏡装置の電子内視鏡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】
【００１３】
以下、本発明にかかる実施形態について、図１〜３を用いて説明する。本実施形態における内視鏡装置１は、電子内視鏡１０、プロセッサ５０、及びモニターなどの画像表示装置９０を備える電子内視鏡装置である。
【００１４】
電子内視鏡１０は、光ファイバケーブルなどのライトガイド１１、配光レンズ１２、対物レンズ１３、撮像素子１４、撮像素子アンプ１５、第１タイミングコントローラ１６、第１映像信号処理部１７、ＬＤドライバ１８、レーザーダイオード（ＬＤ）１９、励起光カットフィルタ２０、光学ユニット２１、液晶シャッタ２３、ロッドレンズ２４、第１システムコントロール部３３、撮像素子ドライバ３４、操作部４４、及びビームスプリッタＢＳを有し、プロセッサ５０などの光源装置側の光源７３からの通常白色光または電子内視鏡１０のレーザーダイオード１９からの励起光を、配光レンズ１２を介して、被写体である体内を照射し、対物レンズ１３を介して撮像素子１４で撮像する。
【００１５】
第１映像信号処理部１７は、メモリコントローラ１７ａ、第１メモリ１７ｂ、第２メモリ１７ｃ、明るさ検出部１７ｄ、スキャンコンバータ１７ｅ、及び比較器１７ｆを有する。
【００１６】
プロセッサ５０は、集光レンズ５１、第２映像信号処理部５８、画像処理部５９、後段映像信号処理部６０、第２システムコントロール部７１、第２タイミングコントローラ７２、光源７３、絞り制御ドライバ７６ａ、絞り用モータ７６ｂ、及び絞り７６ｃを有し、電子内視鏡１０に照明光（通常白色光）、及び電力を供給し、電子内視鏡１０で撮像された被写体の画像信号について画像処理（２画面表示を行うための画像処理と異なる、他の画像処理）を行い、画像表示装置９０側にて観察可能なビデオ信号に変換する。
【００１７】
まず、電子内視鏡１０の各部について説明する。ライトガイド１１は、光源７３からの通常白色光又はレーザーダイオード１９からの励起光を電子内視鏡１０の先端部分に伝達する。ライトガイド１１によって伝達された光は、配光レンズ１２を介して、被写体に照射される。
【００１８】
撮像素子１４は、対物レンズ１３、励起光カットフィルタ２０を介して入射した被写体における反射光（被写体像、レーザーダイオード１９からの励起光を照射した場合は蛍光）を、光学像として撮像する。励起光カットフィルタ２０は、レーザーダイオード１９から出射される光の波長帯域を含む短い波長帯域の光を除去する（図３参照）。撮像素子アンプ１５は、撮像により得られた光学像に関する画像信号を増幅する。撮像素子アンプ１５における増幅率は、第１タイミングコントローラ１６によって調整される。例えば、レーザーダイオード１９からの励起光を照射して得られる信号レベルの低い蛍光画像の場合に、増幅率を高める調整が行われる。
【００１９】
なお、レーザーダイオード１９が出力（発光）する励起光の波長帯域は、可視光よりも短い波長帯域に設定され、励起光カットフィルタ２０を透過する光の波長帯域は、励起光に基づく蛍光や可視光の波長帯域を含むように設定される。このため、励起光カットフィルタ２０によって、光源７３からの通常白色光を使った撮像において、青成分が欠けるなどの問題は生じない。
【００２０】
本実施形態では、撮像素子１４から出力された画像信号の増幅を、照明光の種類（通常白色光と励起光）に分けて増幅率を変えて行う（増幅率調整）。
【００２１】
操作部４４は、白色光照明のみによる第１撮像モードを選択するための第１操作ボタン４４ａ、白色光照明と励起光照明による第２撮像モードを選択するための第２操作ボタン４４ｂ、及び撮像画像を静止画表示させるフリーズ操作ボタン４４ｃとを備える。第１、第２操作ボタン４４ａ、４４ｂの操作信号は、第１システムコントロール部３３に出力され、第１システムコントロール部３３は、使用者により選択された撮像モード（第１撮像モードか第２撮像モードか）を把握する。フリーズ操作ボタン４４ｃの操作信号は、プロセッサ５０側の第２システムコントロール部７１に出力される。
【００２２】
撮像素子アンプ１５における増幅率調整は、第１映像信号処理部１７において、蛍光画像の画像信号に関する輝度情報が、蛍光画像用の輝度閾値と比較され、比較結果が増幅度信号として、第１タイミングコントローラ１６に送信されることにより行われる。
【００２３】
具体的には、第１タイミングコントローラ１６に制御されたメモリコントローラ１７ａによって、撮像素子アンプ１５からの画像信号のうち、通常白色画像に関するものは第１メモリ１７ｂに一時記録され、蛍光画像に関するものは第２メモリ１７ｃに一時記録され、その後、プロセッサ５０や画像表示装置９０の水平同期周波数に合わせる変換処理を行うスキャンコンバータ１７ｅを介して、第２映像信号処理部５８に出力される。
【００２４】
明るさ検出部１７ｄは、第２メモリ１７ｃに一時記録された蛍光画像に関する画像信号から輝度情報を検出する。比較器１７ｆは、蛍光画像に関する画像信号の輝度情報と予め設定された蛍光画像用の輝度閾値と比較し、比較結果として撮像素子アンプ１５における増幅率に関する増幅度信号を、第１タイミングコントローラ１６に出力する。増幅度信号は、撮像素子アンプ１５における増幅率調整だけでなく、ノイズ除去度合い、レーザーダイオード１９における出射強度の調整に使用されてもよい。
【００２５】
第１タイミングコントローラ１６は、第１システムコントロール部３３の制御に基づいて、電子内視鏡１０の各部にタイミングパルスを供給し、各部の動作タイミングを制御する。特に、第１タイミングコントローラ１６は、撮像素子１４を駆動する撮像素子ドライバ３４や、第１映像信号処理部１７の各部にタイミングパルスを供給する。
【００２６】
第１映像信号処理部１７は、増幅率調整のための輝度情報取得の他、画像信号について、相関二重サンプリング処理やノイズ除去などの前段の画像処理を行う。具体的には、撮像素子アンプ１５で増幅された画像信号は、相関二重サンプリング処理やノイズ除去が施された後、プロセッサ５０にデジタル信号で伝送する経路と、アナログ信号で伝送する経路の２系統に出力される。
【００２７】
ノイズ除去は、蛍光画像と通常白色画像とに分けられ且つ時系列に並べられた画像信号を重み付け係数を乗算した上で平均化することにより行われる。平均化することにより、ノイズは低減されるが、動画像としての応答性が悪くなる（残像が目に付きやすくなる）ため、重み付け係数や平均化のために取り込む画像信号の数（データ数）を制御する。通常白色画像の場合には、明るさが十分に確保されているため撮像素子アンプ１５における増幅率が低く、ノイズが少ないので、ノイズ除去をあまり行う必要はない。蛍光画像の場合には、画像が暗いため撮像素子アンプ１５における増幅率が高く設定され、ノイズを含む画像になりやすいので、新しい画像信号の重み付け係数を小さくし、平均化のために取り込み画像信号の数を多くする（古い画像信号まで含めて平均化の演算を行う）ことにより、通常白色画像の場合に比べてノイズ除去度合いを大きくしてノイズ除去を行う。
【００２８】
第１映像信号処理部１７から第２映像信号処理部５８への画像信号出力は、操作部４４の第１、第２操作ボタン４４ａ、４４ｂの操作に対応して、光源７３からの光に基づく通常白色画像の１画面表示と、光源７３からの光に基づく通常白色画像とレーザーダイオード１９からの励起光に基づく蛍光画像との２画面表示とを行うための画像処理を行った状態で行われる。そのため、プロセッサ５０側で、２画面表示のための画像処理を行う必要はない。
【００２９】
具体的には、通常白色画像の１画面表示（第１撮像モード）が選択された場合は、通常白色画像が第１メモリ１７ｂへ書き込まれ、スキャンコンバータ１７ｅが第１メモリ１７ｂ内の画像データを順次読み出して、通常白色画像１画面に対応した画像データが第２映像信号処理部５８に出力される。
【００３０】
一方、通常白色画像と蛍光画像との２画面表示（第２撮像モード）が選択された場合は、まず、第１メモリ１７ｂ及び第２メモリ１７ｃには、通常白色画像と蛍光画像の画像データが１フィールド毎に交互に書き込まれて、１フレーム分（各１フィールド分）の画像データが格納される。そして、スキャンコンバータ１７ｅは各画像の１水平走査線単位で第１メモリ１７ｂ及び第２メモリ１７ｃから交互に画像データを読み出すとともに、画素混合処理を施して読み出す画素数を調整して、大きさが小さくリサイズされた通常白色画像と蛍光画像とが水平方向に並列配列された２画面表示用画像データが生成され、第２映像信号処理部５８に出力される。
【００３１】
ＬＤドライバ１８は、レーザーダイオード１９を駆動する。レーザーダイオード１９が出力（発光）する照明光（励起光）は、光学ユニット２１を透過し、ビームスプリッタＢＳで反射され、ライトガイド１１、配光レンズ１２を介して電子内視鏡１０の先端部から被写体に向けて照射される。レーザーダイオード１９の発光タイミングは、第１システムコントロール部３３によって制御され、例えば、フィールドごとで且つ、液晶シャッタ２３が光源７３からの光を遮光する遮光期間に発光する（第２撮像モード）。
【００３２】
ビームスプリッタＢＳは、可視光など比較的波長の長い光を透過し、レーザーダイオード１９から出射される励起光など短い波長の光を反射する（図３参照）。従って、光源７３からの光でビームスプリッタＢＳに入射された光の殆どは、透過してライトガイド１１の一端部に向けて導かれる。また、レーザーダイオード１９からの光で、ビームスプリッタＢＳに入射された光の殆どは反射してライトガイド１１の一端部に向けて導かれる。但し、ビームスプリッタＢＳに代えて入射した光の一部を透過し残りを反射するハーフミラーを使っても良い。
【００３３】
液晶シャッタ２３は、第１システムコントロール部３３の制御に基づいて、光源７３からの光で被写体を照明する照明期間（１フィールド）に開いて光源７３から出射される光を透過し、レーザーダイオード１９からの光で被写体を照明する遮光期間（１フィールド）に閉じて光源７３から出射される光を遮光するように、開閉動作を行う。従って、フィールドごとに、撮像素子１４における撮像で得られる画像が通常白色画像と蛍光画像とに切り替えられる（第２撮像モード）。
【００３４】
なお、光源７３からの通常白色光について透過及び遮光を行う装置として液晶シャッタを用いたが、他のシャッタ機構を使ってもよい。
【００３５】
レーザーダイオード１９を使った被写体照射が行われない場合（光源７３からの光に基づく通常白色画像の１画面表示（第１撮像モード）の場合）には、液晶シャッタ２３は開いた状態が継続される。この場合、撮像素子１４における撮像で得られる画像は、総てのフィールドにおいて通常白色画像である。
【００３６】
デジタル信号で伝送する経路では、デジタルの画像信号が、パラレルデータからシリアルデータに変換された後、プロセッサ５０の第２映像信号処理部５８に出力される。シリアルデータで電子内視鏡１０とプロセッサ５０との間の信号伝送を行うことにより、接続ピン数を少なくすることが出来る。アナログ信号で伝送する経路では、ＹＣ分離された状態で、アナログの画像信号が、プロセッサ５０に出力される。
【００３７】
次に、プロセッサ５０の各部について説明する。第２映像信号処理部５８は、電子内視鏡１０から送信されたデジタルの画像信号、及びアナログの画像信号のいずれかを切り替えて画像処理部５９に出力する。
【００３８】
デジタル信号で伝送する経路では、第２映像信号処理部５８は、受信したシリアルデータをパラレルデータに変換した後、画像処理部５９に出力する。アナログ信号で伝送する経路では、第２映像信号処理部５８は、アナログの画像信号が再びデジタル信号に変換した後、画像処理部５９に出力する。
【００３９】
画像処理部５９に出力された画像信号は、画像信号における輝度情報が絞り制御ドライバ７６ａに出力され、絞り７６ｃの絞り制御に用いられる。また、画像処理部５９は、操作部４４のフリーズ操作ボタン４４ｃによるフリーズ操作に応じて、動画像生成のための画像処理部５９内にあるメモリの更新を止めて静止画を生成し、後段映像信号処理部６０に出力する。後段映像信号処理部６０では、画像表示装置９０で表示可能な映像信号への変換など後段の画像処理が行われる。
【００４０】
第２システムコントロール部７１は、操作部４４の操作などに基づいて、プロセッサ５０の各部を制御する。第２タイミングコントローラ７２は、プロセッサ５０の各部にタイミングパルスを供給し、各部の動作タイミングを制御する。
【００４１】
光源７３は、キセノンランプ光源などの光源装置であり、第２システムコントロール部７１の制御に基づいて、被写体を照らす照明光（通常白色光）を発光する。光源７３から発光された照明光は、液晶シャッタ２３で遮光されるか、または絞り７６ｃで光量調節が行われ、集光レンズ５１、ロッドレンズ２４、液晶シャッタ２３、ビームスプリッタＢＳ、ライトガイド１１、配光レンズ１２を介して電子内視鏡１０の先端部から被写体に向けて照射される。
【００４２】
絞り７６ｃは、絞り制御ドライバ７６ａに制御された絞り用モータ７６ｂによって回転せしめられて、光源７３から集光レンズ５１へ到達する光量を調整する。絞り制御ドライバ７６ａは、画像処理部５９からの画像信号における輝度情報に基づいて絞り７６ｃの開度の制御を行う。但し、使用者による操作部４４の操作などによって手動で設定された輝度値に対応して絞り７６ｃの開度を調整してもよい。
【００４３】
本実施形態では、電子内視鏡１０側にレーザーダイオード１９を設けることにより、レーザーダイオードを有しないプロセッサ５０でもレーザーダイオードからの励起光による蛍光画像を観察することが可能になる。また、蛍光画像と通常白色画像との２画面表示などの表示切り替えに関する画像処理を電子内視鏡１０側で行った上でプロセッサ５０に送信するため、プロセッサ５０との互換性を考慮した設計が行いやすいメリットを有する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態における内視鏡装置の構成図である。
【図２】電子内視鏡の第１映像信号処理部、プロセッサの第２映像信号処理部、及び周辺の構成図である。
【図３】レーザーダイオードから出力される光の波長帯域を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  内視鏡装置
１０  電子内視鏡
１１  ライトガイド
１２  配光レンズ
１３  対物レンズ
１４  撮像素子
１５  撮像素子アンプ
１６  第１タイミングコントローラ
１７  第１映像信号処理部
１７ａ  メモリコントローラ
１７ｂ  第１メモリ
１７ｃ  第２メモリ
１７ｄ  明るさ検出部
１７ｅ  スキャンコンバータ
１７ｆ  比較器
１８  ＬＤドライバ
１９  レーザーダイオード
２０  励起光カットフィルタ
２１  光学ユニット
２３  液晶シャッタ
２４  ロッドレンズ
３３  第１システムコントロール部
３４  撮像素子ドライバ
４４  操作部
４４ａ、４４ｂ  第１、第２操作ボタン
４４ｃ  フリーズ操作ボタン
５０  プロセッサ
５１  集光レンズ
５３  光学ユニット
５８  第２映像信号処理部
５９  画像処理部
６０  後段映像信号処理部
７１  第２システムコントロール部
７２  第２タイミングコントローラ
７３  光源
７６ａ  絞り制御ドライバ
７６ｂ  絞り用モータ
７６ｃ  絞り
９０  画像表示装置
ＢＳ  ビームスプリッタ
【図１】
2009095538.tif 000003
【図２】
2009095538.tif 000004
【図３】
2009095538.tif 000005