JP3579638B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づいて体腔内を撮像して、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される画像データを取得する内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の内視鏡装置の構成図である。この内視鏡装置は、内視鏡７０，及び外部装置８０を、備えている。内視鏡７０は、その先端部に設けられた配光レンズ７１及び対物レンズ７２を、有している。また、この内視鏡７０は、ファイババンドルによりなるライトガイド７３を、有している。このライトガイド７３は、その先端面を配光レンズ７１に対向させるとともに、当該内視鏡７０内を引き通され、その基端側が外部装置８０内に引き込まれている。
【０００３】
さらに、内視鏡７０は、紫外・赤外カットフィルタ７４，及びＣＣＤ７５を、有している。なお、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ７２が被検体像を結ぶ位置の近傍に、このＣＣＤ７５の撮像面が配置されている。また、紫外・赤外カットフィルタ７４は、対物レンズ７２及びＣＣＤ７５間の光路中に、挿入されている。
【０００４】
外部装置８０は、白色光を平行光束として発する白色光源８１，及び，紫外帯域の成分を含んだ平行光束を発する励起光源８２を、備えている。白色光源８１から発せられた白色光の光路上には、赤外カットフィルタ８３，第１のシャッタ８４，及びダイクロイックミラー８５が、順に配置されている。
【０００５】
赤外カットフィルタ８３は、白色光源８１から発せられた白色光のうちの赤外帯域の成分を遮断するとともに可視帯域の成分を透過させる。第１のシャッタ８４は、赤外カットフィルタ８３を透過した白色光を、遮断するか，又は，通過させる。ダイクロイックミラー８５は、入射した光のうちの可視帯域の成分を透過させるとともに紫外帯域の成分を反射させる。そのため、第１のシャッタ８４を通過した可視帯域の白色光は、このダイクロイックミラー８５を透過する。
【０００６】
励起光源８２は、発した光が、ダイクロイックミラー８５を透過する白色光の光路と、このダイクロイックミラー８５の反射面上で直交するように、配置されている。この励起光源８２及びダイクロイックミラー８５間の光路上には、励起光源８２側から順に、励起光フィルタ８６，及び第２のシャッタ８７が、配置されている。励起光フィルタ８６は、励起光源８２から発せられた光のうちの励起光として利用される帯域の成分のみを、透過させる。なお、この励起光とは、生体の自家蛍光を励起する紫外光である。
【０００７】
第２のシャッタ８７は、励起光フィルタ８６を透過した励起光を、遮断するか，又は，通過させる。この第２のシャッタ８７を通過した励起光は、ダイクロイックミラー８５により反射される。このダイクロイックミラー８５により反射された励起光の光路は、該ダイクロイックミラー８５を透過した白色光の光路と、一致している。
【０００８】
このダイクロイックミラー８５以降の光路上には、絞り８８，ホイール８９，及び，集光レンズＣが、順に配置されている。絞り８８は、入射した光を光量調節して射出する。
【０００９】
ホイール８９は、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、図示せぬ４つの開口が開けられている。これら各開口には、青色光（Ｂ光）のみを透過させるＢフィルタ，緑色（Ｇ光）のみを透過させるＧフィルタ，赤色光（Ｒ光）のみを透過させるＲフィルタ，及び，励起光を透過させる透明部材が、夫々填め込まれている。そして、このホイール８９は、モータに駆動されて回転し、そのＢフィルタ，Ｇフィルタ，Ｒフィルタ，及び透明部材を、順次繰り返して、光路中に挿入する。
【００１０】
なお、このホイール８９のＢフィルタ，Ｇフィルタ，又はＲフィルタが光路中に挿入されている期間中には、第１のシャッタ８４が白色光を通過させるとともに、第２のシャッタ８７が励起光を遮断している。このため、ダイクロイックミラー８５へは、白色光のみが入射する。そして、この白色光は、絞り８８により光量調節され、ホイール８９のＢフィルタ，Ｇフィルタ，及びＲフィルタにより、順次、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光に変換されて、集光レンズＣへ向う。
【００１１】
一方、このホイール８９の透明部材が光路中に挿入されている期間中には、第１のシャッタ８４が白色光を遮断するとともに、第２のシャッタ８７が励起光を通過させている。このため、ダイクロイックミラー８５へは、励起光のみが入射する。そして、この励起光は、絞り８８により光量調節され、ホイール８９の透明部材を透過して、集光レンズＣへ向う。
【００１２】
この集光レンズＣは、入射した光を、ライトガイド７３の基端面に収束させる。このため、このライトガイド７３へは、Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光，励起光が、順次繰り返し入射する。入射した光は、ライトガイド７３により導かれ、配光レンズ７１から射出される。従って、内視鏡１の先端が被検体に対向配置されていると、この被検体は、Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光，励起光により順次繰り返し照射される。
【００１３】
この被検体に対してＢ光，Ｇ光，又はＲ光が照射されているときには、対物レンズ７２は、ＣＣＤ７５の撮像面近傍に、被検体のＢ光，Ｇ光，又はＲ光による像を結ぶ。これらの像は、ＣＣＤ７５により、画像信号に変換される。即ち、被検体のＢ光による像，Ｇ光による像，及びＲ光による像は、夫々、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に、夫々変換される。
【００１４】
一方、この被検体に対して励起光が照射されている場合には、この被検体は、自家蛍光を発する。このため、対物レンズ７２へは、この被検体から発せられた自家蛍光，及び，この被検体表面において反射された励起光が、入射する。この対物レンズ７２は、ＣＣＤ７５の撮像面近傍に、被検体像を結ぶ。但し、これら対物レンズ７２及びＣＣＤ７５の光路間には、紫外・赤外カットフィルタ７４が挿入されているので、ＣＣＤ７５の撮像面近傍には、被検体の自家蛍光のみによる像が結ばれる。このＣＣＤ７５は、被検体の自家蛍光による像を、画像信号（Ｆ画像信号）に変換する。
【００１５】
さらに、外部装置８０は、画像処理部９１を有している。この画像処理部９１は、信号線を介してＣＣＤ７５に接続されている。そして、この画像処理部９１は、ＣＣＤ７５から出力されるＢ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号，及びＦ画像信号を、順次繰り返し取得する。
【００１６】
そして、この画像処理部９１は、取得したＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づき、被検体のカラー画像（通常画像）を合成する。また、この画像処理部９１は、Ｆ画像信号に基づき、被検体の蛍光画像を生成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術による内視鏡装置は、被検体に対して可視光（Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光），及び励起光を射出するために、２つの光源８１，８２を備えている。即ち、このような内視鏡装置は、白色光を射出する通常光源８１，及び，励起光を含んだ光を射出する励起光源８２を、備えている。これら二つの光源８１，８２は、いずれも常時点灯している。なお、光源８１，８２は、内視鏡装置におけるその他の構成要素に比べて消費電力が大きい。従って、このような二つの光源８１，８２を備えた内視鏡装置を、省電力化することは、困難である。
【００１８】
さらに、この内視鏡装置では、二つの光源８１，８２から発せられた光を、単一のライトガイドへ導いているので、その光路系の実装のためには、所定のスペースが必要である。従って、この内視鏡装置を小型化することは、困難である。
【００１９】
そこで、単一の光源により、カラー画像取得用の照明光と、蛍光画像取得用の照明光とを切り換えて射出可能な内視鏡装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００２１】
即ち、この内視鏡装置は、可視光の成分，及び生体の自家蛍光を励起する紫外光の成分を含んだ光を発する光源と、前記光源から発せられた光の光路上に配置され、入射した光を導くとともに被検体へ向けて射出するライトガイドと、青色光，緑色光及び赤色光から１つのみ選択された第１種の光と紫外光とを透過させる第１フィルタ，青色光，緑色光及び赤色光のうちの前記第１種の光でないものから１つのみ選択された第２種の光のみを透過させる第２フィルタ，並びに，青色光，緑色光及び赤色光のうちの前記第１種の光又は第２種の光以外の第３種の光のみを透過させる第３フィルタを、有するとともに、これら各フィルタを、順次繰り返して、前記光源及び前記ライトガイド間の光路中に挿入する第１のフィルタ機構と、紫外光を透過させるとともに前記第１種の光を遮断する蛍光観察フィルタを、前記光源及び前記ライトガイド間の光路中に挿抜する第２のフィルタ機構と、前記ライトガイドにより照明された被検体表面からの光のうちの紫外光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路から退避させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第１フィルタを光路中に挿入させている期間中，前記第２フィルタを光路中に挿入させている期間中，及び，前記第３フィルタを光路中に挿入させている期間中に、夫々、前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、カラー画像データである通常画像データを生成し、前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路中に挿入させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第１フィルタを光路中に挿入させている期間中に前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、蛍光画像データを生成するプロセッサとを、備えたことを特徴とする。
【００２２】
なお、光路上において、前側から順に、第１のフィルタ機構，及び第２のフィルタ機構が配置されていてもよい。この場合には、光源から発せられた光は、第１のフィルタ機構により、紫外＋第１種の光，第２種の光，第３種の光に、順次変換される。そして、第２のフィルタ機構が、その蛍光観察フィルタを光路から退避させているときには、第１のフィルタ機構から射出された紫外＋第１種の光，第２種の光，第３種の光は、ライトガイドに導かれて被検体へ射出される。この被検体が、紫外＋第１種の光，第２種の光，第３種の光により順次照明されている期間中に、撮像素子により取得された画像信号に基づいて、被検体の通常画像データがカラー画像データとして得られる。一方、第２のフィルタ機構が、その蛍光観察フィルタを光路中に挿入させているときには、第１のフィルタ機構から射出された光のうちの紫外光＋第１種の光は、紫外光に変換されてライトガイドへ入射する。この被検体が紫外光により照明されている期間中に、撮像素子により取得された画像信号に基づいて、被検体の蛍光画像データが得られる。
【００２３】
逆に、光路上において、前側から順に、第２のフィルタ機構，及び第１のフィルタ機構が配置されていてもよい。この場合にも、第２のフィルタ機構が、その蛍光観察フィルタを光路から退避させているときには、紫外＋第１種の光，第２種の光，第３種の光が、順次、ライトガイドへ入射する。一方、第２のフィルタ機構が、その蛍光観察フィルタを光路中に挿入させているとともに、第１のフィルタ機構が第１フィルタを光路中に挿入させているときには、紫外光がライトガイドへ入射する。
【００２４】
なお、対物光学系は、紫外光を遮断するフィルタ及び対物レンズを、有していてもよい。さらに、この対物光学系のフィルタは、可視光を透過させるとともに紫外光及び赤外光を遮断する紫外・赤外カットフィルタであってもよい。
【００２５】
さらに、前記蛍光観察フィルタは、前記第２種の光及び第３種の光から選択された光，並びに紫外光のみを透過させるフィルタであってもよい。この場合には、前記プロセッサは、前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路中に挿入させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第２フィルタ及び第３フィルタのうちの前記第２種の光及び第３種の光から選択された光を透過させるフィルタを光路中に挿入させている期間中に、前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、参照画像データを生成することができる。そして、プロセッサは、前記蛍光画像データから前記参照画像データを差し引くことにより、特定画像データを抽出し、前記通常画像データに前記特定画像データを重ね合わせることにより、診断用画像データを生成することができる。なお、この診断用画像データ中の特定画像データに対応する部分は、画面表示された場合に青その他の所定の色となるように、設定されていてもよい。
【００２６】
また、第１のフィルタ機構は、円板状に形成されるとともに、その第１フィルタ，第２フィルタ，及び第３フィルタが、周方向に沿って夫々配列された第１のホイールを有していてもよい。さらに、この第１のフィルタ機構は、その第１のホイールを回転させるモータを有していてもよい。そして、この第１のフィルタ機構は、その第１のホイールを回転させることにより、その各フィルタを、順次繰り返して、光路中に挿入させてもよい。
【００２７】
なお、撮像素子がＣＣＤである場合には、このＣＣＤの感度が入射した光の波長によって変化することに対応させて、照明光の照射時間が設定されていてもよい。即ち、第１のホイールにおける各フィルタの周方向の長さは、ＣＣＤの感度に対応させて設定されていてもよい。
【００２８】
また、第２のフィルタ機構は、円板状に形成されるとともに、その蛍光観察フィルタ，及び開口が、周方向に沿って夫々配列された第２のホイールを有していてもよい。さらに、この第２のフィルタ機構は、その第２のホイールを回転させるモータを有していてもよい。そして、この第２のフィルタ機構は、その第２のホイールを回転させることにより、その蛍光観察フィルタ，及び開口を、順次繰り返して、光路中に挿入させてもよい。
【００２９】
なお、光源は、ランプ及びリフレクタ等により構成されていてもよい。また、光源は、複数種の発光ダイオード等により構成されていてもよい。さらに、この内視鏡装置は、通常画像データ，蛍光画像データ，特定画像データ，及び診断用画像データのなかから選択された１つ又は複数の画像データを動画表示可能な表示装置を、有していてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態による内視鏡装置について、説明する。図１は、本実施形態による内視鏡装置の構成図である。この図１に示されるように、内視鏡装置は、内視鏡１，及び外部装置２を、備えている。
【００３１】
まず、内視鏡１について説明する。この内視鏡１は、図１にはその形状が示されていないが、生体内に挿入される可撓管状の挿入部，この挿入部の基端側に対して一体に連結された操作部，及び，この操作部と外部装置２とを連結するライトガイド可撓管を、備えている。
【００３２】
内視鏡１の挿入部の先端は、硬質部材製の図示せぬ先端部により封止されている。また、この挿入部の先端近傍の所定領域には、図示せぬ湾曲機構が組み込まれており、当該領域を湾曲させることができる。操作部には、湾曲機構を湾曲操作するためのダイヤル，及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００３３】
この内視鏡１は、その先端部に夫々固定された配光レンズ１１及び対物レンズ１２を、有している。さらに、内視鏡１は、ライトガイド１３を有している。このライトガイド１３は、マルチモード光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルである。そして、このライトガイド１３は、その先端面を配光レンズ１１に対向させるとともに、挿入部，操作部及びライトガイド可撓管内を引き通され、その基端側が外部装置２内に引き込まれている。
【００３４】
さらに、この内視鏡１は、紫外・赤外カットフィルタ１４，及び撮像素子としてのＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）１５を備えている。このＣＣＤ１５の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ１２が当該被検体像を結ぶ位置に、配置されている。
【００３５】
なお、紫外・赤外カットフィルタ１４は、対物レンズ１２及びＣＣＤ１５間の光路中に、挿入配置されている。これら対物レンズ１２及び紫外・赤外カットフィルタ１４は、対物光学系に相当する。図２は、この紫外・赤外カットフィルタ１４の分光特性を示すグラフである。この図２に示されるように、この紫外・赤外カットフィルタ１４は、波長４１０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を透過させるとともに、励起光として用いられる波長３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光，及び，レーザ治療等に利用される７５０ｎｍ〜１０７０ｎｍの赤外光を遮断する。
【００３６】
次に、外部装置２について説明する。図１に示されるように、この外部装置２は、光源２１を備えている。この光源２１は、ランプ２１１，及びリフレクタ２１２を、有している。このランプ２１１は、励起光として用いられる帯域及び可視帯域の成分を含んだ光を発する。なお、このランプ２１１としては、例えば、水銀ランプ，キセノンランプ，又は，メタルハライド（ｍｅｔａｌ ｈａｌｉｄｅ）ランプ等が、用いられる。
【００３７】
リフレクタ２１２は、その内面（反射面）が回転放物面状に形成されている。なお、ランプ２１１は、このリフレクタ２１２の回転放物面における焦点の位置に、配置されている。そして、このランプ２１１から発せられた光は、リフレクタ２１２に反射されることにより、平行光束として射出される。
【００３８】
この光源２１から射出された光の光路上には、光源側フィルタ２２，第１のホイール２３，絞り２４，第２のホイール２５，及び集光レンズ２６が、順に配置されている。
【００３９】
図３は、この光源側フィルタ２２の分光特性を示すグラフである。この図３に示されるように、この光源側フィルタ２２は、波長３６０ｎｍ〜６５０ｎｍの紫外光及び可視光を透過させるとともに、波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外光を遮断する。この光源側フィルタ２２は、光源２１から赤外線として放射される熱が、後続の光路中に伝達されないように、遮断している。そして、この光源側フィルタ２２を透過した紫外光及び可視光は、第１のホイール２３へ向かう。
【００４０】
図４は、第１のホイール２３の構成図である。この第１のホイール２３は、円板状に形成され、その外周近傍のリング状領域に、３つの開口が形成されている。これら各開口には、ＵＶ＋Ｂフィルタ２３１，Ｇフィルタ２３２，Ｒフィルタ２３３が、夫々填め込まれている。
【００４１】
図５の（ａ）は、ＵＶ＋Ｂフィルタ２３１の分光特性を示すグラフである。このグラフに示されるように、ＵＶ＋Ｂフィルタ２３１は、波長３６０ｎｍ〜４７０ｎｍの紫外光及び青色光を透過させるとともに、波長５１０ｎｍ〜７５０ｎｍの光を遮断する。
【００４２】
図５の（ｂ）は、Ｇフィルタ２３２の分光特性を示すグラフである。このグラフに示されるように、Ｇフィルタ２３２は、波長５１０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色光を透過させるとともに、波長３５０ｎｍ〜４７０ｎｍの紫外光及び青色光，並びに，波長６００ｎｍ〜７５０ｎｍの赤色光を遮断する。
【００４３】
図５の（ｃ）は、Ｒフィルタ２３３の分光特性を示すグラフである。このグラフに示されるように、Ｒフィルタ２３３は、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光を透過させるとともに、波長３５０ｎｍ〜５６０ｎｍの紫外光，青色光及び緑色光を遮断する。
【００４４】
そして、この第１のホイール２３は、第１のモータＭ１に連結されており、このモータＭ１に駆動されて回転する。なお、この第１のホイール２３は、回転することにより、光源側フィルタ２２を透過した光の光路上に、各フィルタ２３１，２３２，２３３を順次繰り返し挿入するように、配置されている。これら第１のホイール２３及び第１のモータＭ１は、第１のフィルタ機構に相当する。
【００４５】
そして、光源側フィルタ２２を透過した光は、この第１のホイール２３の各フィルタ２３１，２３２，２３３を、順次透過する。なお、ＵＶ＋Ｂフィルタ２３１が光路中に挿入されているときには、光源側フィルタ２２を透過した光は、紫外帯域及び青色帯域の成分のみを含んだ光（ＵＶ＋Ｂ光）に変換される。また、Ｇフィルタ２３２が光路中に挿入されているときには、光源側フィルタ２２を透過した光は、緑色帯域の成分のみを含んだ光（Ｇ光）に変換される。また、Ｒフィルタ２３３が光路中に挿入されているときには、光源側フィルタ２２を透過した光は、赤色帯域の成分のみを含んだ光（Ｒ光）に変換される。この第１のホイール２３の各フィルタ２３１，２３２，２３３を透過した光は、絞り２４により光量調節されて、第２のホイール２５へ向かう。
【００４６】
なお、ＵＶ＋Ｂフィルタ２３１は第１フィルタに相当し、Ｇフィルタ２３２は第２フィルタに相当し、Ｒフィルタ２３３は第３フィルタに相当する。また、青色光は第１種の光に相当し、緑色光は第２種の光に相当し、赤色光は第３種の光に相当する。
【００４７】
図６は、第２のホイール２５の構成図である。この第２のホイール２５は、円板状に形成され、その外周近傍のリング状領域に、２つの開口が形成されている。なお、一方の開口の周方向の長さは、他方の開口の周方向の長さの２倍になっている。そして、一方の開口には、透明部材２５１が填め込まれている。この透明部材２５１は、全ての波長帯域の光を透過させるガラス等によりなる。なお、当該一方の開口は、この透明部材２５１が填め込まれずに、開口のままになっていてもよい。
【００４８】
この第２のホイール２５における他方の開口には、蛍光観察フィルタ２５２が填め込まれている。図７は、蛍光観察フィルタ２５２の分光特性を示すグラフである。このグラフに示されるように、蛍光観察フィルタ２５２は、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光，及び，波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光を透過させるとともに、波長４００ｎｍ〜５８０ｎｍの光を遮断する。
【００４９】
また、この第２のホイール２５は、第２のモータＭ２に連結されており、このモータＭ２に駆動されて回転する。なお、この第２のホイール２５は、回転することにより、絞り２４により光量調節された光の光路上に、透明部材２５１，及び蛍光観察フィルタ２５２を順次繰り返し挿入するように、配置されている。これら第２のホイール２５及び第２のモータＭ２は、第２のフィルタ機構に相当する。
【００５０】
この第２のホイール２５における透明部材２５１，又は蛍光観察フィルタ２５２を透過した光は、集光レンズ２６へ向う。この集光レンズ２６は、入射した光（平行光束）を、ライトガイド１３の基端面に収束させる。
【００５１】
さらに、外部装置２は、互いに接続された制御部２７及び画像処理部２８を、備えている。なお、これら制御部２７及び画像処理部２８は、プロセッサに相当する。制御部２７は、各モータＭ１，Ｍ２に夫々接続されている。そして、制御部２７は、第１のモータＭ１を、第２のモータＭ２の３倍の角速度で回転させる。画像処理部２８は、ＣＣＤ１５に接続されており、このＣＣＤ１５から出力された画像信号を、取得して処理する。
【００５２】
図８は、照明及び画像取得のタイミングチャートである。この図８に示されるように、第２のホイール２５がその透明部材２５１を光路中に挿入している期間中に、第１のホイール２３は、２回転している。即ち、この期間中に、第１のホイール２３からは、ＵＶ＋Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光；ＵＶ＋Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光が、順次射出される。射出された光は、絞り２４により光量調節されて、第２のホイール２５へ向う。
【００５３】
当該期間中において、第２のホイール２５の透明部材２５１は、入射した光をそのまま透過させる。透過した光は、集光レンズ２６により収束されてライトガイド１３へ入射する。このライトガイド１３により導かれた光は、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出される。従って、当該期間中に、被検体は、ＵＶ＋Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光；ＵＶ＋Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光により、順次照射される。
【００５４】
この被検体にＵＶ＋Ｂ光が照射されると、当該被検体表面において反射されたＵＶ＋Ｂ光が、対物レンズ１２へ入射する。なお、ＵＶ＋Ｂ光における紫外帯域の成分は、生体の自家蛍光（緑色帯域）を励起するので、被検体からは自家蛍光が発せられる。このため、被検体から発せられた自家蛍光も対物レンズ１２へ入射するが、この自家蛍光の強度は、ＵＶ＋Ｂ光の反射光の強度に比べて極めて小さい。
【００５５】
この対物レンズ１２から射出された収束光は、紫外・赤外カットフィルタ１４により、その励起光の成分が遮断されて、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に収束する。即ち、ＵＶ＋Ｂ光から紫外帯域の成分が除かれた青色光（Ｂ光）による被検体像が、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に結ばれる。但し、このＢ光とともに、被検体の自家蛍光もＣＣＤ１５へ入射するが、この自家蛍光の強度は、Ｂ光の強度に比べて極めて小さい。
【００５６】
なお、図８に示されるように、被検体にＵＶ＋Ｂ光が照射されている期間が、ＣＣＤ１５における「Ｂ蓄積」期間に相当する。この「Ｂ蓄積」期間中にＣＣＤ１５において蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、画像処理部２８へＢ画像信号として送信される。このＢ画像信号は、厳密には、被検体のＢ光及び自家蛍光による像に対応している。しかし、自家蛍光はＢ光に比べて極めて微弱であるため、このＢ画像信号は、被検体のＢ光による像に略対応することになる。
【００５７】
次に、この被検体にＧ光が照射されると、当該被検体表面において反射されたＧ光が、対物レンズ１２へ入射する。この対物レンズ１２から射出された収束光は、紫外・赤外カットフィルタ１４を透過して、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に収束する。即ち、Ｇ光による被検体像が、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に結ばれる。
【００５８】
なお、この被検体にＧ光が照射されている期間が、ＣＣＤ１５における「Ｇ蓄積」期間に相当する。この「Ｇ蓄積」期間中にＣＣＤ１５において蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、画像処理部２８へＧ画像信号として送信される。このＧ画像信号は、被検体のＧ光による像に対応している。
【００５９】
次に、この被検体にＲ光が照射されると、当該被検体表面において反射されたＲ光が、対物レンズ１２へ入射する。この対物レンズ１２から射出された収束光は、紫外・赤外カットフィルタ１４を透過して、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に収束する。即ち、Ｒ光による被検体像が、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に結ばれる。
【００６０】
なお、この被検体がＲ光により照射されている期間が、ＣＣＤ１５における「Ｒ蓄積」期間に相当する。この「Ｒ蓄積」期間中にＣＣＤ１５において蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、画像処理部２８へＲ画像信号として送信される。このＲ画像信号は、被検体のＲ光による像に対応している。
【００６１】
一方、第２のホイール２５がその蛍光観察フィルタ２５２を光路中に挿入している期間中に、第１のホイール２３は、１回転している。即ち、この期間中に、第１のホイール２３からは、ＵＶ＋Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光が、順次射出される。射出された光は、絞り２４により光量調節されて、第２のホイール２５へ向う。
【００６２】
そして、第２のホイール２５の蛍光観察フィルタ２５２に、ＵＶ＋Ｂ光が入射すると、この蛍光観察フィルタ２５２は、入射したＵＶ＋Ｂ光中の紫外帯域の成分（ＵＶ）のみを抽出して透過させる。即ち、透過した光は、励起光として用いられるＵＶ光である。このＵＶ光は、集光レンズ２６により収束されてライトガイド１３へ入射する。このライトガイド１３により導かれたＵＶ光は、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出される。この被検体は、ＵＶ光により照射されると、自家蛍光を発する。従って、被検体から発せられた自家蛍光，及び，当該被検体により反射されたＵＶ光が、対物レンズ１２へ入射する。
【００６３】
この対物レンズ１２から射出された収束光は、紫外・赤外カットフィルタ１４により、そのＵＶ光の成分が遮断されて、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に収束する。即ち、生体の自家蛍光（Ｆ光）による被検体像が、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に結ばれる。
【００６４】
なお、被検体がＵＶ光により照射されている期間が、ＣＣＤ１５における「Ｆ蓄積」期間に相当する。この「Ｆ蓄積」期間中にＣＣＤ１５において蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、画像処理部２８へＦ画像信号として送信される。このＦ画像信号は、被検体のＦ光（自家蛍光）による像に対応している。
【００６５】
そして、第２のホイール２５が、その蛍光観察フィルタ２５２を光路中に挿入している期間中において、この第２のホイール２５にＧ光が入射すると、その蛍光観察フィルタ２５２は、入射したＧ光を遮断する。このため、第２のホイール２５以降の光路へは、光が射出されない。
【００６６】
一方、第２のホイール２５が、その蛍光観察フィルタ２５２を光路中に挿入している期間中において、この第２のホイール２５にＲ光が入射すると、その蛍光観察フィルタ２５２は、入射したＲ光を透過させる。透過したＲ光は、集光レンズ２６により収束されて、ライトガイド１３へ入射する。このライトガイド１３により導かれたＲ光は、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出される。すると、この被検体により反射されたＲ光が、対物レンズ１２へ入射する。
【００６７】
この被検体にＲ光が照射されると、当該被検体表面において反射されたＲ光が、対物レンズ１２へ入射する。この対物レンズ１２から射出された収束光は、紫外・赤外カットフィルタ１４を透過して、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に収束する。即ち、Ｒ光による被検体像が、ＣＣＤ１５の撮像面近傍に結ばれる。
【００６８】
なお、この被検体がＲ光により照射されている期間が、ＣＣＤ１５における「Ｒ蓄積」期間に相当する。この「Ｒ蓄積」期間中にＣＣＤ１５において蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、画像処理部２８へＲ画像信号として送信される。この場合におけるＲ画像信号は、後述するように、画像処理のための参照画像として用いられる。
【００６９】
図９は、画像処理部２８の構成を示す概略ブロック図である。この図９に示されるように、画像処理部２８は、増幅器２８１，Ａ／Ｄコンバータ２８２，通常画像メモリ２８３，蛍光画像メモリ２８４，及び，参照画像メモリ２８５を、備えている。
【００７０】
第２のホイール２５が、その透明部材２５１を光路中に挿入している期間中に、ＣＣＤ１５から送信されたＢ画像信号，Ｇ画像信号，及び，Ｒ画像信号は、増幅器２８１により、所定の通常増幅率にて増幅される。増幅された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２８２によりＡ／Ｄ変換され、通常画像データとして、通常画像メモリ２８３内に格納される。なお、この通常画像データは、通常画像メモリ２８３内に、所定の画素数に対応させたカラー画像データとして格納される。
【００７１】
一方、第２のホイール２５が、その蛍光観察フィルタ２５２を光路中に挿入している期間中に、ＣＣＤ１５から送信されたＦ画像信号，及び，Ｒ画像信号は、順次、増幅器２８１へ送られる。この増幅器２８１は、Ｆ画像信号を、所定の蛍光増幅率にて増幅する。増幅された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２８２によりＡ／Ｄ変換され、蛍光画像データとして、蛍光画像メモリ２８４内に格納される。なお、Ｆ画像信号は、他の画像信号よりも微弱であるため、この蛍光増幅率は、通常増幅率よりも大きく設定されている。この蛍光画像データは、蛍光画像メモリ２８４内に、所定の画素数に対応させたモノクロ画像データとして格納される。
【００７２】
そして、この増幅器２８１は、Ｒ画像信号を、所定の参照増幅率にて増幅する。この参照増幅率は、通常増幅率よりも大きく、かつ、蛍光増幅率よりも小さい所定の値に、設定されている。増幅された信号は、Ａ／Ｄコンバータ２８２によりＡ／Ｄ変換され、参照画像データとして、参照画像メモリ２８５内に格納される。この参照画像データは、参照画像メモリ２８５内に、所定の画素数に対応させたモノクロ画像データとして格納される。なお、この参照画像データの輝度値は、蛍光画像データの輝度値と同等に設定される。
【００７３】
さらに、この画像処理部２８は、画像比較器２８６，画像混合回路２８７，Ｄ／Ａコンバータ２８８，及び，エンコーダ２８９を、備えている。この画像比較器２８６は、蛍光画像メモリ２８４，及び参照画像メモリ２８５に、夫々接続されている。そして、この画像比較器２８６は、蛍光画像メモリ２８４内の蛍光画像データ，及び，参照画像メモリ２８５内の参照画像データを取得し、蛍光画像データから参照画像データを減算することにより、特定画像データを生成する。この特定画像データには、被検体における（自家蛍光の弱い）病変の可能性のある部分に対応した情報のみが含まれている。
【００７４】
画像混合回路２８７は、通常画像メモリ２８３，及び画像比較器２８６に、夫々接続されている。そして、この画像混合回路２８７は、通常画像メモリ２８３内の通常画像データ，及び，画像比較器２８６において生成された特定画像データを、取得する。さらに、この画像混合回路２８７は、通常画像データに特定画像データを所定の色（例えば青）として重ね合わせることにより、診断用画像データを生成して出力する。
【００７５】
Ｄ／Ａコンバータ２８８は、画像混合回路２８７に接続されている。そして、このＤ／Ａコンバータ２８８は、画像混合回路２８７から出力された診断用画像データをＤ／Ａ変換することにより、診断用画像信号を出力する。
【００７６】
エンコーダ２８９は、このＤ／Ａコンバータ２８８に接続されているとともに、テレビモニタ又はパーソナルコンピュータ等によりなる表示装置Ｄに接続されている。そして、このエンコーダ２８９は、Ｄ／Ａコンバータ２８８から出力された診断用画像信号を取得するとともに、この診断用画像信号に、表示装置Ｄにおける画面表示用の信号（同期信号等）を付与して、出力する。この表示装置Ｄは、エンコーダ２８９から出力された信号を、診断用画像として動画表示する。なお、この表示装置Ｄには、通常画像データに基づく通常画像が、診断用画像と並べられた状態で動画表示されてもよい。
【００７７】
図１０は、通常画像メモリ２８３内に格納された通常画像データにより示される通常画像の模式図である。図１１は、蛍光画像メモリ２８４内に格納された蛍光画像データにより示される蛍光画像の模式図である。これら通常画像及び蛍光画像において、管腔Ｔａは陰になるために暗く示されており、管壁Ｔｂは明るく示されている。さらに、図１１の蛍光画像には、管壁Ｔｂにおける自家蛍光の弱い病変部分Ｔｃが、示されている。
【００７８】
なお、参照画像メモリ２８５内に格納された参照画像データは、通常画像データ中のＲ画像信号による成分と略同等のデータである。従って、図１０は、この参照画像データにより示される参照画像の模式図でもある。但し、実際には、通常画像データはカラー画像データであるのに対し、参照画像データは、モノクロ画像データである。
【００７９】
図１２は、画像比較器２８６から出力される特定画像データにより示される特定画像の模式図である。この特定画像（図１２）は、蛍光画像（図１１）から参照画像（図１０）が減算されることにより、取得される。図１２に示されるように、この特定画像には、病変部分Ｔｃのみが含まれており、管壁Ｔｂの健康な部分，及び管腔Ｔａは含まれてない。
【００８０】
図１３は、画像混合回路２８７から出力される診断用画像データにより示される診断用画像の模式図である。この診断用画像（図１３）は、通常画像（図１０）に、特定画像（図１２）を重ね合わせることにより、取得される。この診断用画像において、病変部分Ｔｃは、青等に着色されている。このため、術者は、表示装置Ｄの画面上に表示された診断用画像を観察することにより、病変部分Ｔｃの位置及び形状を、正確に認識することができる。
【００８１】
そして、術者は、この診断用画像を見ながら、この病変部分Ｔｃを処置することもできる。例えば、術者は、内視鏡１先端部の図示せぬ鉗子孔から突出させたレーザプローブから、この病変部分Ｔｃに対して赤外線レーザを照射することにより、レーザ治療を行うこともできる。なお、レーザプローブから射出された赤外光は、被検体により反射されて内視鏡１の対物レンズ１２へ入射する。しかし、この対物レンズ１２を透過した赤外光は、紫外・赤外カットフィルタ１４により遮断されるので、ＣＣＤ１５へは達しない。このため、レーザ治療中であっても、表示装置Ｄ上に表示された画像は、正常に表示されている。
【００８２】
上述のように、この内視鏡装置は、単一の光源２１によってカラー通常画像及び診断用画像の取得に必要な照明光を、そのライトガイド１３へ入射させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の内視鏡装置は、単一の光源により、被検体のカラー画像取得用，及び蛍光画像取得用の照明光を射出することができる。このため、光源を複数備えた場合に比べて、消費電力を低減させることができる。さらに、光源を複数備えた場合に比べて、構成が簡素化するので、装置の小型化が可能になるとともに、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内視鏡装置の構成図
【図２】紫外・赤外カットフィルタの分光特性を示すグラフ
【図３】光源側フィルタの分光特性を示すグラフ
【図４】第１のホイールの構成図
【図５】第１のホイールにおける各フィルタの分光特性を示すグラフ
【図６】第２のホイールの構成図
【図７】蛍光観察フィルタの分光特性を示すグラフ
【図８】照明及び画像取得のタイミングチャート
【図９】画像処理部の構成を示す概略ブロック図
【図１０】通常画像及び参照画像の模式図
【図１１】蛍光画像の模式図
【図１２】特定画像の模式図
【図１３】診断用画像の模式図
【図１４】従来の内視鏡装置の構成図
【符号の説明】
１ 内視鏡
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ 紫外・赤外カットフィルタ
１５ ＣＣＤ
２ 外部装置
２１ 光源
２２ 光源側フィルタ
２３ 第１のホイール
２３１ ＵＶ＋Ｂフィルタ
２３２ Ｇフィルタ
２３３ Ｒフィルタ
Ｍ１ 第１のモータ
２５ 第２のホイール
２５１ 透明部材
２５２ 蛍光観察フィルタ
Ｍ２ 第２のモータ
２７ 制御部
２８ 画像処理部
Ｄ 表示装置

Claims (7)

  1. 可視光の成分，及び生体の自家蛍光を励起する紫外光の成分を含んだ光を発する光源と、
    前記光源から発せられた光の光路上に配置され、入射した光を導くとともに被検体へ向けて射出するライトガイドと、
    青色光，緑色光及び赤色光から１つのみ選択された第１種の光と紫外光とを透過させる第１フィルタ，青色光，緑色光及び赤色光のうちの前記第１種の光でないものから１つのみ選択された第２種の光のみを透過させる第２フィルタ，並びに，青色光，緑色光及び赤色光のうちの前記第１種の光又は第２種の光以外の第３種の光のみを透過させる第３フィルタを、有するとともに、これら各フィルタを、順次繰り返して、前記光源及び前記ライトガイド間の光路中に挿入する第１のフィルタ機構と、
    紫外光を透過させるとともに前記第１種の光を遮断する蛍光観察フィルタを、前記光源及び前記ライトガイド間の光路中に挿抜する第２のフィルタ機構と、
    前記ライトガイドにより照明された被検体表面からの光のうちの紫外光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、
    前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、
    前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路から退避させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第１フィルタを光路中に挿入させている期間中，前記第２フィルタを光路中に挿入させている期間中，及び，前記第３フィルタを光路中に挿入させている期間中に、夫々、前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、カラー画像データである通常画像データを生成し、前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路中に挿入させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第１フィルタを光路中に挿入させている期間中に前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、蛍光画像データを生成するプロセッサと
    を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
  2. 前記蛍光観察フィルタは、前記第２種の光及び第３種の光から選択された光，並びに紫外光のみを透過させるフィルタであり、
    前記プロセッサは、前記第２のフィルタ機構を制御して前記蛍光観察フィルタを光路中に挿入させた状態で、前記第１のフィルタ機構を制御することにより、前記第２フィルタ及び第３フィルタのうちの前記第２種の光及び第３種の光から選択された光を透過させるフィルタを光路中に挿入させている期間中に、前記撮像素子により取得された画像信号に基づいて、参照画像データを生成し、
    前記蛍光画像データから前記参照画像データを差し引くことにより、特定画像データを抽出し、
    前記通常画像データに前記特定画像データを重ね合わせることにより、診断用画像データを生成する
    ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
  3. 前記第１のフィルタ機構は、円板状に形成されるとともに、その第１フィルタ，第２フィルタ，及び第３フィルタが、周方向に沿って夫々配列された第１のホイールを有し、この第１のホイールを回転させることにより、その各フィルタを、順次繰り返して、光路中に挿入させる
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の内視鏡装置。
  4. 前記第２のフィルタ機構は、円板状に形成されるとともに、その蛍光観察フィルタ，及び開口が、周方向に沿って夫々配列された第２のホイールを有し、この第２のホイールを回転させることにより、その蛍光観察フィルタ，及び開口を、順次繰り返して、光路中に挿入させる
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡装置。
  5. 前記プロセッサは、前記各画像データを、動画データとして取得可能である
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装置。
  6. 前記第１種の光は、青色光である
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
  7. 前記プロセッサにおいて生成された前記各画像データを表示可能な表示装置を、
    さらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡装置。
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