(57)【要約】【課題】電子内視鏡からプロセッサへの信号伝送における画質劣化の影響を受けにくい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、第１、第２照明光のいずれかが照射された被写体を撮像する撮像素子１４を備える。撮像素子１４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５０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１５を備える。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第１映像信号処理部１７を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２照明光のいずれかが照射された被写体を撮像する撮像素子と、
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】
前記第１照明光は、白色光であり、前記第２照明光は、蛍光画像を得るための励起光であり、
前記第１照明光の場合に比べて前記第２照明光の場合に、前記増幅率及び前記ノイズ除去度合いが大きく設定され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】
前記増幅率、及び前記ノイズ除去度合いは、前記プロセッサの画像処理において得られる前記画像信号の輝度情報に基づいて設定され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照明光を用いる第１撮像モードと、前記第２照明光を用いる第２撮像モードとを選択する選択手段をさらに備え、
前記選択手段により選択された撮像モードで使用される照明光の種類に対応して、前記撮像素子アンプにおける増幅率が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【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、特にプロセッサへの信号伝送での画質劣化を少なくする装置に関する。
【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など蛍光画像を表示する内視鏡装置では、暗い励起光による蛍光画像に関する画像信号の増幅や、ノイズ除去は、プロセッサにおいて行われる。そのため、電子内視鏡からプロセッサへの信号伝送の間に生じる画質劣化の影響を受ける問題があった。
【０００５】
したがって本発明の目的は、電子内視鏡からプロセッサへの信号伝送における画質劣化の影響を受けにくい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、第１、第２照明光のいずれかが照射された被写体を撮像する撮像素子と、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とを備える。
【０００７】
好ましくは、第１照明光は、白色光であり、第２照明光は、蛍光画像を得るための励起光であり、第１照明光の場合に比べて第２照明光の場合に、増幅率及びノイズ除去度合いが大きく設定される。
【０００８】
また、好ましくは、増幅率、及びノイズ除去度合いは、プロセッサの画像処理において得られる画像信号の輝度情報に基づいて設定される。
【０００９】
また、好ましくは、第１照明光を用いる第１撮像モードと、第２照明光を用いる第２撮像モードとを選択する選択手段をさらに備え、選択手段により選択された撮像モードで使用される照明光の種類に対応して、撮像素子アンプにおける増幅率が切り替えられる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、電子内視鏡からプロセッサへの信号伝送における画質劣化の影響を受けにくい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】
【００１１】
以下、本発明にかかる実施形態について、図１〜４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。
【００１２】
電子内視鏡１０は、光ファイバケーブル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、励起光カットフィルタ２０、第１システムコントロール部３３、撮像素子ドライバ３４、及び操作部４４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レーザーダイオード８２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。
【００１３】
プロセッサ５０は、集光レンズ５１、光学ユニット５３、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、シャッタ制御ドライバ７４ａ、シャッタ用モータ７４ｂ、ロータリーシャッタ７４ｃ、退避制御ドライバ７５ａ、退避用モータ７５ｂ、絞り制御ドライバ７６ａ、絞り用モータ７６ｂ、絞り７６ｃ、ＬＤドライバ８１、レーザーダイオード８２、及びビームスプリッタＢＳを有し、電子内視鏡１０に照明光（通常白色光、励起光）、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。
【００１４】
画像処理部５９は、メモリコントローラ５９ａ、第１メモリ５９ｂ、第２メモリ５９ｃ、明るさ検出部５９ｄ、スキャンコンバータ５９ｅ、及び比較器５９ｆを有する。
【００１５】
まず、電子内視鏡１０の各部について説明する。光ファイバケーブル１１は、光源７３からの通常白色光又はレーザーダイオード８２からの励起光を電子内視鏡１０の先端部分に伝達する。光ファイバケーブル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。
【００１６】
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８２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８２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８２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。
【００１７】
なお、レーザーダイオード８２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。
【００１８】
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。このため、撮像素子１４から出力された画像信号の増幅を、照明光の種類に関わらず固定的な増幅率で増幅し、プロセッサ５０における画像処理において明るさが十分でない画像（励起光照明による蛍光画像）について増幅を行う形態に比べて、信号伝送における画質劣化の影響を受けにくいメリットを有する。
【００１９】
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と、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とを備えており、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とプロセッサ５０側の第２システムコントロール部７１とに出力され、第１システムコントロール部３３と第２システムコントロール部７１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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、第１タイミングコントローラ１６は、プロセッサ５０の第２タイミングコントローラ７２に対して、操作部４４により選択された撮像モードで使用される照明光の種類によって決まる画像信号の種類（通常白色画像に基づく画像信号か、蛍光画像に基づく画像信号か）を特定する信号を出力する。
【００２２】
第１映像信号処理部１７は、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。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態では、撮像素子１４から出力された画像信号のノイズ除去を、プロセッサ５０に信号伝送する前段階で、画像の種類（通常白色画像と蛍光画像）に分けてノイズ除去の度合いを変えて行う。このため、撮像素子１４から出力された画像信号を、プロセッサ５０における画像処理においてノイズ除去を行う形態に比べて、信号伝送における画質劣化の影響を受けにくいメリットを有する。
【００２５】
また、電子内視鏡１０内で、増幅及びノイズ除去が完結出来るので、プロセッサ５０との組み合わせを考慮する必要がない。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、蛍光画像の画像信号に関する輝度情報は、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２タイミングコントローラ７２を介して、第１タイミングコントローラ１６に送信され、撮像素子アンプ１５の増幅率調整に用いられる。また、増幅度信号は、第１映像信号処理部１７におけるノイズ除去度合いの調整にも用いられる。
【００３０】
第２タイミングコントローラ７２に制御されたメモリコントローラ５９ａによって、第２映像信号処理部５８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５９ｂに一時記録され、蛍光画像に関するものは第２メモリ５９ｃに一時記録され、その後、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５９ｅを介して、後段映像信号処理部６０に出力される。
【００３１】
第２画像処理部５９から後段映像信号処理部６０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８２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。
【００３２】
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５９ｂへ書き込まれ、スキャンコンバータ５９ｅが第１メモリ５９ｂ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後段映像信号処理部６０に出力される。
【００３３】
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５９ｂ及び第２メモリ５９ｃ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５９ｅは各画像の１水平走査線単位で第１メモリ５９ｂ及び第２メモリ５９ｃ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、後段映像信号処理部６０に出力される。
【００３４】
明るさ検出部５９ｄは、第２メモリ５９ｃ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５９ｆ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２タイミングコントローラ７２を介して第１タイミングコントローラ１６に出力する。輝度情報（増幅度信号）に基づいて、蛍光画像に関する増幅度やノイズ除去度合いが調整される。
【００３５】
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。例えば、後段映像信号処理部６０は、操作部４４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（第１撮像モード）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８２からの励起光に基づく蛍光画像との２画面表示（第２撮像モード）などの画像処理を行う。
【００３６】
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。
【００３７】
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、ロータリーシャッタ７４ｃの遮光部７４ｃ２で遮光されるか、またはロータリーシャッタ７４ｃの開口部７４ｃ１を透過し、絞り７６ｃで光量調節が行われ、ビームスプリッタＢＳ、集光レンズ５１、光ファイバケーブル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。
【００３８】
ロータリーシャッタ７４ｃは、開口部７４ｃ１と遮光部７４ｃ２を有し、シャッタ制御ドライバ７４ａ及びシャッタ用モータ７４ｂによって、光源７３から出射される光の光軸に平行な軸を中心に回転する（図４参照）。光源７３から出射される光が光源７３からの光で被写体を照明する照明期間（１フィールド）に開口部を透過し、レーザーダイオード８２からの光で被写体を照明する遮光期間（１フィールド）に遮光部で遮光するように、ロータリーシャッタ７４ｃの形状や、回転制御が行われる。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）。
【００３９】
レーザーダイオード８２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画面表示の場合、第１撮像モード）には、ロータリーシャッタ７４ｃは、退避制御ドライバ７５ａ及び退避用モータ７５ｂによって、移動せしめられ（図１の点線矢印方向）、光源７３から出射される光の光路上から退避する。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。
【００４０】
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からビームスプリッタＢＳ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。
【００４１】
ＬＤドライバ８１は、レーザーダイオード８２を駆動する。レーザーダイオード８２が出力（発光）する照明光（励起光）は、光学ユニット５３を透過し、ビームスプリッタＢＳで反射され、集光レンズ５１、光ファイバケーブル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８２の発光タイミングは、第２タイミングコントローラ７２によって制御され、例えば、フィールドごとで且つ、ロータリーシャッタ７４ｃ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）。
【００４２】
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８２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、透過して光ファイバケーブル１１に向けて出射される。また、レーザーダイオード８２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する。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。
【００４３】
また、本実施形態においては、通常白色画像と蛍光画像との２画面表示を行うために、１フィールド毎に照明光を通常白色光と励起光とに切り替える形態（第２撮像モード）を説明したが、蛍光画像のみを観察するために、励起光のみを照射する形態があってもよい。
【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】蛍光画像の輝度情報から増幅度信号を出力する部分に関する、プロセッサの画像処理部、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。
【図４】ロータリーシャッタの構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  内視鏡装置
１０  電子内視鏡
１１  光ファイバケーブル
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
２０  励起光カットフィルタ
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
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
５９ａ  メモリコントローラ
５９ｂ  第１メモリ
５９ｃ  第２メモリ
５９ｄ  明るさ検出部
５９ｅ  スキャンコンバータ
５９ｆ  比較器
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
７４ａ  シャッタ制御ドライバ
７４ｂ  シャッタ用モータ
７４ｃ  ロータリーシャッタ
７５ａ  退避制御ドライバ
７５ｂ  退避用モータ
７６ａ  絞り制御ドライバ
７６ｂ  絞り用モータ
７６ｃ  絞り
８１  ＬＤドライバ
８２  レーザーダイオード
９０  画像表示装置
ＢＳ  ビームスプリッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009095525.tif 000005
【図４】
2009095525.tif 000006