JP2006043289A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理手段が１つの蛍光観察画像を構築するための時間周期と、該画像処理手段が１つの通常観察画像を構築するための時間周期との差異を少なくし、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感を軽減することができるような内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡装置１Ａは、照明光と、励起光とを所定の時間周期において周期的に順次照射する手段を有する光源装置３Ａと、撮像した被検体の像を照明光画像信号および蛍光画像信号に変換して出力するＣＣＤ２８と、前記照明光画像信号と、前記蛍光画像信号とを一時的に記録し、前記所定の時間周期において同期させるレンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃと、各画像信号に対して所定の信号処理を行い、蛍光観察画像を構築するための第１の信号、第２の信号および第３の信号として出力する画像処理回路３８とを有する
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に、光源装置が照明光を照射した際に撮像手段が撮像した被検体の像の画像信号と、光源装置が励起光を照射した際に撮像手段が撮像した被検体の像の画像信号とを用いて蛍光観察画像を作成する内視鏡装置に関するものである。

従来より、内視鏡装置は医療分野等において広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡装置は、術者が被検体である生体内の検査、観察等の処置を行うという用途において主に用いられている。医療分野における内視鏡装置を用いた観察として一般的に知られているものとしては、例えば、主に白色光を生体内に照射し、肉眼による観察と略同様の生体内の像を撮像する通常観察の他に、特定の波長帯域を有する励起光を生体内に照射した際に生体内の生体組織が発する自家蛍光の像を撮像し、該自家蛍光の像を観察することにより、生体内の正常部位および病変部位を判別することができる自家蛍光観察がある。自家蛍光観察を行うことのできる内視鏡装置としては、例えば、特許文献１および特許文献２において開示されているようなものがある。

特許文献１および特許文献２において開示されている内視鏡装置は、いずれも、２つの異なる波長帯域の照明光と、蛍光を励起するための励起光とを照明する光源と、生体組織に前記照明光が照射され、反射された反射光による各々２つの反射光画像と、前記励起光により励起された蛍光による蛍光画像とを撮像する撮像手段と、前記２つの反射光画像と前記蛍光画像とを処理し、処理画像である蛍光観察画像を構築する画像処理手段とを有している。そして、特許文献１および特許文献２において開示されている内視鏡装置が有する画像処理手段は、いずれも、入力された２つの反射光画像の信号および蛍光画像の信号を同期させ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のそれぞれのチャンネルに適切に割り付けて出力することにより、処理画像である蛍光観察画像を構築している。そのため、特許文献１および特許文献２において開示されている内視鏡装置は、いずれも、術者が被検体である生体内の生体組織に対して検査、観察等を行う際に、正常部位と病変部位とを識別し易いような画像を得ることができるような構成を有している。
特開２００３−１２６０１４号公報 特開２００３−１２６０１５号公報

一般的に、励起光の照射により生体組織が発する自家蛍光の強度は非常に弱いため、画像処理手段が蛍光観察画像を構築する場合、通常観察時に比べて露光時間を長くする等の工夫が必要となる。その場合、画像処理手段が１つの蛍光観察画像を構築するための時間周期と、該画像処理手段が１つの通常観察画像を構築するための時間周期とにおいては、比較的大きな差異が生じる。そして、前記差異は、術者が被検体である生体内の、特に心臓の拍動の影響を受ける生体組織に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感となって現れる。その結果、前記差異は、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の妨げとなっているという課題がある。しかし、特許文献１および特許文献２において開示されている内視鏡装置においては、前記差異を小さくするための手段については記載されておらず、前記課題に対する提案はなされていない。

本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、術者が生体組織の正常部位と病変部位とを十分に区別可能である蛍光観察画像の構築を行った上において、画像処理手段が１つの蛍光観察画像を構築するための時間周期と、該画像処理手段が１つの通常観察画像を構築するための時間周期との差異を少なくし、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感を軽減することができるような内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明における内視鏡装置は、所定の波長帯域を有する照明光と、被検体に対して蛍光を励起させるための励起光とを、所定の時間周期において周期的に順次照射する手段を有する光源装置と、
前記励起光は透過させず、励起光よりも長波長側の光を透過する特性を有するフィルタを通して前記被検体を撮像し、前記光源装置が前記照明光を照射した際に撮像した前記被検体の反射像を第１の画像信号に変換し、前記光源装置が前記励起光を照射した際に撮像した前記被検体の蛍光像を第２の画像信号に変換して出力する撮像手段と、前記第１の画像信号と、前記第２の画像信号とを一時的に記録し、前記所定の時間周期において同期させるための少なくとも１つの画像信号記録手段と、前記画像信号記録手段において同期されて出力された前記第１の画像信号と、前記第２の画像信号とに対して所定の信号処理を行い、赤、緑および青のうち少なくとも２つ以上の輝度成分を有する所定の画像信号として出力する画像処理手段とを有する。

本発明における内視鏡装置は、術者が生体組織の正常部位と病変部位とを十分に区別可能である蛍光観察画像の構築を行った上において、画像処理手段が１つの蛍光観察画像を構築するための時間と、該画像処理手段が１つの通常観察画像を構築するための時間との差異を少なくし、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感を軽減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る内視鏡装置が有する励起光カットフィルタの分光特性を示す図である。図３は、本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタの構成を示す図である。図４は、本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＲフィルタと、Ｇフィルタと、Ｂフィルタとの分光特性を示す図である。図５は、本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＥ１フィルタおよびＧ１フィルタの分光特性を示す図である。図６は、本実施形態に係る内視鏡装置が有する画像処理回路の構成を示すブロック図である。図７は、本実施形態に係る内視鏡装置において通常観察を行う際の、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号との同期のタイミングを示すタイミングチャートである。図８は、本実施形態に係る内視鏡装置において蛍光観察を行う際の、ＡＦ信号およびＧａ信号の同期のタイミングを示すタイミングチャートである。図９は、本実施形態に係る内視鏡装置において蛍光観察を行った際に構築される蛍光観察画像の例を示す図である。図１０は、本実施形態に係る内視鏡装置の変形例の全体構成を示す図である。図１１は、本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する励起光カットフィルタの分光特性を示す図である。図１２は、本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する切替フィルタの構成を示す図である。図１３は、本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＥ２フィルタおよびＧ２フィルタの分光特性を示す図である。図１４は、本実施形態の変形例に係る内視鏡装置において蛍光観察を行う際の、ＡＦ信号およびＧａ信号の同期のタイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ａは、図１に示すように、一部が被検体である生体内に挿入される内視鏡２Ａと、被検体の観察を行う際に用いる光を照射する光源装置３Ａと、通常観察画像および蛍光観察画像を構築するための処理を行うプロセッサ４Ａと、プロセッサ４Ａが構築した通常観察画像および蛍光観察画像をカラー表示するモニタ５とにより構成される。

内視鏡２Ａは、体腔内に挿入できる程度の外径を有する挿入部７および先端部８と、先端部８の内部に設けられ、光源装置３Ａから照射される光を拡散させる照明レンズ２４と、先端部８の内部に設けられ、被検体の光学像を結ぶための対物レンズ系２５と、先端部８の内部に設けられ、遠点から近点までフォーカスを合わせるため空間的に入射光量を制限する絞り２６と、先端部８の内部に設けられ、励起光をカットする励起光カットフィルタ２７と、先端部８の内部に設けられた、撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）２８と、スコープスイッチ２９と、内視鏡２Ａの、少なくともその機種を含む固有のＩＤ情報が記録されているスコープＩＤ発生部４１とを有している。

励起光カットフィルタ２７は、図２に示すように、４７０−７００ｎｍの波長帯域を有する光を透過する特性を有するフィルタであり、生体組織に自家蛍光を発生させるために、蛍光観察時に照射される励起光を遮光し、励起光よりも長波長側の光を透過する。

撮像手段であるＣＣＤ２８は、プロセッサ４Ａに設けられたＣＣＤ駆動回路３１から出力されるＣＣＤ駆動信号により駆動され、被検体を撮像し、撮像した被検体の像を画像信号に変換して、プロセッサ４Ａに設けられたプリアンプ３２に出力する
スコープスイッチ２９には、図示しない１または複数の入力インターフェースを有し、例えば、通常観察と蛍光観察との切替を行うための観察モード切替スイッチ、ＣＣＤ２８が撮像した被検体の像の画像信号を静止画像として記録するための指示であるレリーズスイッチ等のインターフェースが設けられている。術者が前述した観察モード切替スイッチ等のインターフェースの操作を行うと、該操作に基づく操作信号がプロセッサ４Ａに設けられた制御回路３７に出力され、該操作信号に基づき、制御回路３７は内視鏡装置１Ａの各部の制御を行う。

スコープＩＤ発生部４１は、内視鏡２Ａがプロセッサ４Ａに接続された際に、プロセッサ４Ａに設けられた機種検知回路４２に対し、接続された内視鏡２ＡのＩＤ情報を出力する。

さらに、挿入部７の内部には、光源装置３Ａから照射される光を導光するための、石英ファイバ等により構成されたライトガイドファイバ９が挿通されている。ライトガイドファイバ９の一端は、光源装置３Ａに対して着脱自在に接続される光源用コネクタ１０を有する構成となっており、また、ライトガイドファイバ９の他端は、挿入部７の先端部８に設けられた照明レンズ２４の近傍に配置されている。

光源装置３Ａは、ランプ駆動回路１１と、ランプ駆動回路１１により発光するように駆動され、赤外波長帯域から可視光帯域を含む光を照射するランプ１２と、ランプ１２の照射光路上に設けられ、ランプ１２から照射される光量を制限する光源絞り１３と、ランプ１２の照射光路上に設けられた切替フィルタ部１４と、切替フィルタ部１４を通過した光を集光するコンデンサレンズ１５とを有している。

切替フィルタ部１４は、切替フィルタ１７と、切替フィルタ１７を回転駆動させるための回転用モータ１６と、回転用モータ１６に取り付けられたラック１８と、ラック１８に螺合するように取り付けられたピニオン１９と、ピニオン１９を回転駆動することにより、切替フィルタ１７をランプ１２の照射光路の軸に対して垂直方向に移動させるための移動用モータ２０とを有している。

回転用モータ１６は、回転軸等に取り付けられた図示しないエンコーダを有し、該エンコーダは、切替フィルタ１７の駆動状態の情報を駆動状態信号に変換する。そして、前記駆動状態信号は、プロセッサ４Ａの制御回路３７に出力される。

切替フィルタ１７は、図３に示すように、内周部に通常観察用のＲＧＢフィルタ２１を有し、外周部に蛍光観察用フィルタ２２を有している。また、ＲＧＢフィルタ２１および蛍光観察用フィルタ２２は、切替フィルタ１７において同心状となるように配置されており、術者がスコープスイッチ２９の観察モード切替スイッチを操作すると、該操作の内容に基づき、プロセッサ４Ａの制御回路３７を介して移動用モータ２０が駆動され、ＲＧＢフィルタ２１がランプ１２の照射光路上に配置された場合、通常観察を行うことができ、また、蛍光観察用フィルタ２２がランプ１２の照射光路上に配置された場合、蛍光観察を行うことができるような構成を有している。

ＲＧＢフィルタ２１は、周方向を略３等分するように設けられた、赤色の波長帯域を有する光を透過するＲフィルタ２１ａと、緑色の波長帯域を有する光を透過するＧフィルタ２１ｂと、青色の波長帯域を有する光を透過するＢフィルタ２１ｃとを有し、回転モータ１６により回転駆動された際に、３つのフィルタがランプ１２の照射光路上に順次かつ略連続的に介挿されるような構成となっている。また、図４に示すように、Ｒフィルタ２１ａは、６００−７００ｎｍの波長帯域を有する光を透過し、Ｇフィルタ２１ｂは、５００−６００ｎｍの波長帯域を有する光を透過し、Ｂフィルタ２１ｃは、４００−５００ｎｍの波長帯域を有する光を透過するフィルタ特性を有する。

蛍光観察用フィルタ２２は、周方向を略２等分するように設けられた、狭帯域の励起光を透過するＥ１フィルタ２２ａと、狭帯域の緑色の波長帯域を有する光を透過するＧ１フィルタ２２ｂとを有し、回転モータ１６により回転駆動された際に、２つのフィルタがランプ１２の照射光路上に順次かつ略連続的に介挿されるような構成となっている。また、図５に示すように、Ｅ１フィルタ２２ａは、３９５−４４５ｎｍの波長帯域を有する光を透過し、Ｇ１フィルタ２２ｂは、５４０−５６０ｎｍの波長帯域を有する光を透過するフィルタ特性を有する。なお、Ｇ１フィルタ２２ｂのフィルタ特性は、前述したものに限定されず、例えば、５５０ｎｍを含み、かつ、半値全幅が５０ｎｍ未満の波長帯域を有する光を透過するような特性を有していれば良い。

プロセッサ４Ａは、ＣＣＤ駆動回路３１と、プリアンプ３２と、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路３３と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路３４と、第１フレームメモリ３６ａと、第２フレームメモリ３６ｂと、第３フレームメモリ３６ｃと、マルチプレクサ３５と、制御回路３７と、画像処理手段である画像処理回路３８と、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路３９と、調光回路４０と、機種検知回路４２と、設定スイッチ４３とを有する。

ＣＣＤ２８から出力される画像信号は、プリアンプ３２において増幅され、さらにＡＧＣ回路３３において所定のレベルまで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３４によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された画像信号は、前記画像信号の記録先の切替を行うマルチプレクサ３５を経て、画像信号記録手段である第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに一時的に記録される。第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに記録された画像信号は、所定の時間周期において同期された後、画像処理回路３８に入力されて所定の信号処理が行われる。前記所定の信号処理が行われた画像信号は、Ｄ／Ａ変換回路３９によりデジタル信号からアナログ信号に変換された後、モニタ５に出力される。

なお、ＣＣＤ駆動回路３１は制御回路３７により制御される。ＣＣＤ駆動回路３１は、ＣＣＤ２８に対し、例えば、通常観察および蛍光観察の際に、電子シャッタ機能を動作させることにより、ＣＣＤ２８が受光する光量を調整する、というような制御を行う。

また、制御回路３７は、回転用モータ１６のエンコーダから出力された駆動状態信号に基づき、ＣＣＤ駆動回路３１、マルチプレクサ３５等を制御する。

また、制御回路３７は、マルチプレクサ３５を制御してＣＣＤ２８から出力される画像信号記録先の切替を行う。制御回路３７は、通常観察の場合、Ｒフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂおよびＢフィルタ２１ｃを通過して照射された照明光のもとにおいて、ＣＣＤ２８が撮像した被検体の像の画像信号を、それぞれ第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに順次記憶させるような制御をマルチプレクサ３５に対して行う。また、制御回路３７は、蛍光観察の場合、Ｅ１フィルタ２２ａおよびＧ１フィルタ２２ｂを通過して照射された照明光のもとにおいて、ＣＣＤ２８が撮像した被検体の像の画像信号を、それぞれ第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに順次記憶させるような制御をマルチプレクサ３５に対して行う。すなわち、制御回路３７は、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃのうち、２つのフレームメモリに一方の画像信号が入力され、１つのフレームメモリに他方の画像信号が入力されるような制御をマルチプレクサ３５に対して行う。

また、制御回路３７は、ランプ駆動回路１１を制御し、ランプ１２が照射する光量等の調整を行う。

画像処理回路３８は、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃにおいて同期された状態として入力された３つの画像信号に対し、マトリックス変換処理等の処理を行い、処理を行った後の画像信号を、第１の信号、第２の信号および第３の信号として出力する。なお、前記第１の信号、前記第２の信号および前記第３の信号は、表示手段であるモニタ５においてカラー表示する際の、Ｒ、ＧおよびＢの３つのチャンネルに割り当てられる、それぞれの色の輝度成分を有する信号である。また、蛍光観察においては、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに入力される画像信号の組み合わせ方により、モニタ５の表示画像における、生体内の正常部位および病変部位の色調が変化する。この色調の変化の詳細については、後程説明を行う。

調光回路４０は、制御回路３７により制御され、該制御内容に基づき、光源装置に設けられた光源絞り１３の開口量の調整を行う。

機種検知回路４２は、スコープＩＤ発生部４１から出力された内視鏡２ＡのＩＤ情報に基づいて接続された内視鏡２Ａの機種情報を検知し、該機種情報を制御回路３７に対して出力する。

設定スイッチ４３は、画像処理回路３８に接続され、マトリックス回路４５がマトリックス変換処理を行う際のパラメータ等の設定を行うことができる。

次に、図６を参照しつつ、画像処理回路３８の具体的な構成について説明する。

画像処理回路３８は、マトリックス回路４５と、マトリックス回路４５から出力される信号の輝度レベルの補正を行うレンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃと、マトリックス回路４５におけるパラメータを決定するパラメータ決定部４７と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４８とを有する。

マトリックス回路４５は、蛍光観察が行われる際に、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃから、画像処理回路３８の３つの入力端Ｔａ、ＴｂおよびＴｃに入力された各画像信号に対し、所定の信号処理であるマトリックス変換処理を行い、該処理を行った後の各画像信号を、第１の信号、第２の信号および第３の信号として出力する。

レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃは、蛍光観察が行われる際に、マトリックス回路４５から出力される第１の信号、第２の信号および第３の信号の輝度レベルの補正を行い、該補正を行った後の前記第１から第３の信号を、画像処理回路３８の３つの出力端Ｔａ１、Ｔｂ１およびＴｃ１から、Ｄ／Ａ変換回路３９に対して出力する。

パラメータ決定部４７は、内視鏡２Ａの機種情報を基に制御回路３７から出力される制御信号に応じてマトリックス変換処理におけるパラメータを決定し、マトリックス回路４５に対して該パラメータを出力する。

ＲＯＭ４８は、マトリックス変換処理における１または複数のパラメータを格納している。例えば、術者が設定スイッチ４３を操作することにより、ＲＯＭ４８に格納されたパラメータを選択および設定した場合、ＲＯＭ４８は、該パラメータをパラメータ決定部４７に対して出力する。なお、パラメータ決定部４７は、ＲＯＭ４８からパラメータが出力されたことを検知した場合、内視鏡２Ａの機種情報を基に制御回路３７から出力される制御信号に応じて決定されるパラメータを無効とし、かつ、ＲＯＭ４８から出力されたパラメータを有効としてマトリックス回路４５に対して出力する。

次に、以上述べたような構成を有する、本実施の形態の内視鏡装置１Ａを使用した際の作用についての説明を行う。

術者は、内視鏡装置１Ａを使用する際には、図１に示すように、内視鏡２Ａの光源用コネクタ１０を光源装置３Ａに接続し、また内視鏡２Ａの図示しない信号用コネクタをプロセッサ４Ａに接続する。そして、図１に示すような接続状態に設定した後、図示しない各装置の電源を投入し、動作状態とする。各装置の電源が投入されると、制御回路３７は、初期設定として、例えば、通常観察を行うことができるように、各装置に対して制御および設定を行う。通常観察を行うための設定として、制御回路３７は、切替フィルタ１７の内周部に設けられたＲＧＢフィルタ２１がランプ１２の照射光路上に配置されるように、光源装置３Ａの移動用モータ２０の制御を行う。

そして、術者がスコープスイッチ２９等を操作することにより観察が開始されると、制御回路３７は、回転モータ１６を回転駆動させるための制御を行う。ランプ１２から照射される光は、ＲＧＢフィルタ２１のＲフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂおよびＢフィルタ２１ｃがランプ１２の照射光路上に介挿されることにより、赤色の波長帯域を有する光を透過する赤色（Ｒ）光と、緑色の波長帯域を有する光を透過する緑色（Ｇ）光と、青色の波長帯域を有する光を透過する青色（Ｂ）光とに分光され、ライトガイドファイバ９を介し、それぞれの光が、例えば、１／２０秒の周期において順次かつ略連続的に被検体に対して照射される。

赤色、緑色および青色の光が被検体に対して照射されたそれぞれのタイミングにおいて、ＣＣＤ２８は被検体の像の撮像を行い、撮像した該被検体の反射像を、それぞれ赤色画像信号、緑色画像信号および青色画像信号に変換し、プロセッサ４Ａに対して出力する。プロセッサ４Ａに対して出力された赤色画像信号、緑色画像信号および青色画像信号は、プロセッサ４Ａの各部において、増幅およびＡ／Ｄ変換がなされた後、制御回路３７によるマルチプレクサ３５の切替制御により、記録先が順次切り替えられ、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃにそれぞれ記録される。図７に示すように、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに記録された赤色画像信号（図７におけるＲ１、Ｒ２、…）、緑色画像信号（図７におけるＧ０、Ｇ１、…）および青色画像信号（図７におけるＢ０、Ｂ１、…）は、例えば、１／２０秒の周期において同期され、画像処理回路３８に対して出力される。画像処理回路３８は、通常観察の際には、マトリックス変換処理等の処理を行わず、入力された各画像信号をそのままＤ／Ａ変換回路３９に対して出力する。画像処理回路３８から出力された各画像信号は、Ｄ／Ａ変換回路３９においてアナログの標準的な映像信号であるＲＧＢ信号に変換され、Ｒ、ＧおよびＢチャンネルからモニタ５に出力される。そして、モニタ５は、ＲＧＢ信号に基づいて通常観察画像をカラー表示する。

また、蛍光観察を行いたい場合、まず、術者は、スコープスイッチ２９の観察モード切替スイッチを操作する。スコープスイッチ２９が術者により操作されると、該操作の内容に基づく操作信号が制御回路３７に対して出力される。前記操作信号を検知した制御回路３７は、蛍光観察を行うための設定として、切替フィルタ１７の外周部に設けられた蛍光観察用フィルタ２２がランプ１２の照射光路上に配置されるように、光源装置３Ａの移動用モータ２０の制御を行う。

そして、観察が開始されると、制御回路３７は、回転モータ１６を回転駆動させるための制御を行う。ランプ１２から照射される光は、蛍光観察用フィルタ２２のＥ１フィルタ２２ａおよびＧ１フィルタ２２ｂがランプ１２の照射光路上に介挿されることにより、被検体である生体内の生体組織に対して蛍光を励起させるための励起光と、少なくとも５５０ｎｍを含む波長帯域を有する照明光とに分光され、ライトガイドファイバ９を介し、それぞれの光が、例えば、１／１５秒の周期である所定の時間周期において順次かつ略連続的に被検体に対して照射される。

照明光が被検体に対して照射されたタイミングにおいては、ＣＣＤ２８は、通常観察と同様に被検体の反射像の撮像を行い、撮像した該被検体の反射像を、第１の画像信号である照明光画像信号に変換し、プロセッサ４Ａに対して出力する。これに対し、励起光が被検体に対して照射されたタイミングにおいては、前記励起光Ｅ１の反射光は励起光カットフィルタ２７により略完全に遮光され、かつ、生体組織が、励起光カットフィルタ２７の透過帯域の波長帯域を有する蛍光を発するため、ＣＣＤ２８は、受光した該蛍光による被検体の蛍光像の撮像を行い、撮像した該被検体の蛍光像を、第２の画像信号である蛍光画像信号に変換し、プロセッサ４Ａに対して出力する。プロセッサ４Ａに対して出力された照明光画像信号および蛍光画像信号は、プロセッサ４Ａの各部において、増幅およびＡ／Ｄ変換がなされた後、制御回路３７によるマルチプレクサ３５の切替制御により、記録先が順次切り替えられる。

マルチプレクサ３５は、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃのうち、照明光画像信号および蛍光画像信号のいずれか一方の画像信号が、いずれか２つのフレームメモリに記録され、また、前記いずれか一方の画像信号以外の他方の画像信号が、前記いずれか２つのフレームメモリ以外の他の１つのフレームメモリに記録されるように、各映像信号の記録先の切り替えを順次行う。例えば、マルチプレクサ３５は、第１フレームメモリ３６ａおよび第３フレームメモリ３６ｃに照明光画像信号を記録し、第２フレームメモリ３６ｂに蛍光画像信号を記録する、というような各映像信号の記録先の切り替えを行う。そして、図８に示すように、第１フレームメモリ３６ａおよび第３フレームメモリ３６ｃに記録された照明光画像信号（図８におけるＧａ１、Ｇａ２、…）および第２フレームメモリ３６ｂに記録された蛍光画像信号（図８におけるＡＦ１、ＡＦ２、…）は、例えば、所定の時間周期である１／１５秒の周期において同期され、画像処理回路３８に対して出力される。

第１フレームメモリ３６ａおよび第３フレームメモリ３６ｃに照明光画像信号が記録され、第２フレームメモリ３６ｂに蛍光画像信号が記録された場合、画像処理回路３８のマトリックス回路４５は、所定の信号処理であるマトリックス変換処理を行うことにより、第１フレームメモリ３６ａから出力された照明光画像信号を第１の信号に変換し、第２フレームメモリ３６ｂから出力された蛍光画像信号を第２の信号に変換し、第３フレームメモリ３６ｃから出力された照明光画像信号を第３の信号に変換する。そして、マトリックス変換処理が行われた後の第１の信号、第２の信号および第３の信号は、レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃに対してそれぞれ出力される。レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃは、マトリックス回路４５から出力された前記第１の信号、前記第２の信号および前記第３の信号に対し、蛍光観察画像がモニタ５に表示された際に、術者が色調の違いにより正常部位と病変部位とを十分視認可能となるように、輝度レベルの補正を行う。具体的には、レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃは、（第１の信号の輝度レベル）：（第２の信号の輝度レベル）：（第３の信号の輝度レベル）＝１：ｘ：ｙとなり、かつ、前記ｘおよび前記ｙが０．５≦ｘ≦３．５、ｙ≧０を満たすように、前記第１の信号、前記第２の信号および前記第３の信号に対して輝度レベルの補正を行う。なお、レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃは、第１の信号の輝度レベル値をＡ（Ａは任意の実数）とすると、前述した第１から第３の信号の輝度レベルの比率より、第１の信号を輝度レベル値Ａ、第２の信号を輝度レベル値ｘＡ、第３の信号を輝度レベル値ｙＡとして、画像処理回路３８の３つの出力端Ｔａ１、Ｔｂ１およびＴｃ１からそれぞれ出力する。所定の画像信号である、レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃから出力された第１から第３の信号は、Ｄ／Ａ変換回路３９により映像信号であるアナログのＲＧＢ信号に変換され、Ｒ、ＧおよびＢチャンネルからモニタ５に出力される。そして、モニタ５は、前記ＲＧＢ信号に基づいて蛍光観察画像を、図９に示すように、擬似的にカラー表示する。具体的な色調としては、病変部位１０１ａはマゼンタ、正常部位１０１ｂは緑、血管１０１ｃは黒として、それぞれモニタ５に表示される。すなわち、内視鏡装置１Ａのプロセッサ４Ａは、入力された２種類の画像信号から、モニタ５において擬似的にカラー表示されるような蛍光観察画像を構築することができる。

なお、モニタ５に表示される蛍光観察画像の色調は、下記表１に示すように、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃに入力される照明光画像信号および蛍光画像信号の組み合わせおよびＲ、ＧおよびＢチャンネルから出力される信号の組み合わせに関連している。

本実施形態の説明においては、特に、表１の１番の場合についての説明を行ったが、本実施形態の内視鏡装置１Ａは、例えば、表１の２番から６番までの組み合わせの色調をもって、蛍光観察画像をモニタ５に表示することもまた可能である。さらに、本実施形態の内視鏡装置１Ａは、Ｒ、ＧおよびＢの３つのチャンネルの全てから信号が出力されなくとも、例えば、蛍光画像信号が一のチャンネルから出力され、また、照明光画像信号が、該一のチャンネル以外の、他の二のチャンネルのうちの一のチャンネルのみから出力される場合であっても、蛍光観察画像を構築してモニタ５に表示することができる。なお、レンジ補正テーブル４６ａ、４６ｂおよび４６ｃが行う輝度レベルの補正に関し、前述した第１から第３の信号の輝度レベルの比率および条件は、表１の１番の場合に対してのみ適合する比率および条件である。

また、本実施形態の変形例としての内視鏡装置１Ｂは、図１０に示すように、蛍光観察用ＣＣＤ２８ａおよび通常観察用ＣＣＤ２８ｂの、２つのＣＣＤを有する内視鏡２Ｂが、切替フィルタ１７ａを有する光源装置３Ｂおよびプロセッサ４Ａに接続されているという構成を有している。なお、本実施形態の図１から図９までの説明において、構成および動作が同じである部分に関しては、一部省略しつつ以降の説明を行う。

内視鏡２Ｂは、挿入部７および先端部８と、先端部８の内部に設けられた照明レンズ２４と、スコープスイッチ２９と、スコープＩＤ発生部４１と、切替スイッチ６４とを有する。また、内視鏡２Ｂは、先端部８の内部に設けられた、対物レンズ系２５ａと、第１絞り２６ａと、励起光カットフィルタ２７ａと、撮像素子である蛍光観察用ＣＣＤ２８ａとからなる蛍光観察用撮像部と、先端部８の内部に設けられた、対物レンズ系２５ｂと、第２絞り２６ｂと、通常観察用ＣＣＤ２８ｂとからなる通常観察用撮像部とを有している。

励起光カットフィルタ２７ａは、図１１に示すように、４９０−６３０ｎｍの波長帯域を有する光を透過する特性を有するフィルタであり、生体組織に自家蛍光を発生させるために、蛍光観察時に照射される励起光を遮光し、励起光よりも長波長側の光を透過する。

蛍光観察用ＣＣＤ２８ａおよび通常観察用ＣＣＤ２８ｂは、切替スイッチ６４を介し、ＣＣＤ駆動回路３１とプリアンプ３２とに接続されている。

切替スイッチ６４は、スコープスイッチ２９が操作されることにより、蛍光観察を行う設定が行われた場合、蛍光観察用ＣＣＤ２８ａを有する蛍光観察用撮像部が選択および使用され、また、通常観察を行う設定が行われた場合、通常観察用ＣＣＤ２８ｂを有する通常観察用撮像部が選択および使用されるように、スコープスイッチ２９の操作内容および制御回路３７の制御内容に基づいて切替を行うことができるような構成を有している。

また、本実施形態の変形例における光源装置３Ｂは、切替フィルタ部１４ａを有し、切替フィルタ部１４ａには、切替フィルタ１７ａが設けられている。なお、光源装置３Ｂにおいては、切替フィルタ１７ａ以外は、前述した光源装置３Ａと同一の構成を有する。

切替フィルタ１７ａは、図１２に示すように、内周部に通常観察用のＲＧＢフィルタ２１を有し、外周部に蛍光観察用フィルタ２２Ａを有している。また、ＲＧＢフィルタ２１および蛍光観察用フィルタ２２Ａは、切替フィルタ１７において同心状となるように配置されており、術者がスコープスイッチ２９の観察モード切替スイッチを操作すると、該操作の内容に基づき、プロセッサ４Ａの制御回路３７を介して移動用モータ２０が駆動され、ＲＧＢフィルタ２１がランプ１２の照射光路上に配置された場合、通常観察を行うことができ、また、蛍光観察用フィルタ２２Ａがランプ１２の照射光路上に配置された場合、蛍光観察を行うことができるような構成を有している。

蛍光観察用フィルタ２２Ａは、周方向に設けられ、図１２に示すような形状を有する狭帯域の励起光を透過するＥ２フィルタ２２ｃと、周方向に設けられ、図１２に示すような形状を有する狭帯域の緑色の波長帯域を有する光を透過するＧ２フィルタ２２ｄとを有し、回転モータ１６により回転駆動された際に、２つのフィルタがランプ１２の照射光路上に順次かつ略連続的に介挿されるような構成となっている。また、図１３に示すように、Ｅ１フィルタ２２ｃは、３９５−４７５ｎｍの波長帯域を有する光を透過し、Ｇ１フィルタ２２ｄは、５４０−５６０ｎｍの波長帯域を有する光を透過するフィルタ特性を有する。

前述したような構成を有する本変形例の内視鏡装置１Ｂを用いて蛍光観察を行う場合、まず、術者は、スコープスイッチ２９の観察モード切替スイッチを操作する。スコープスイッチ２９が術者により操作されると、該操作の内容に基づく操作信号が制御回路３７に対して出力される。前記操作信号を検知した制御回路３７は、蛍光観察を行うための設定として、切替フィルタ１７の外周部に設けられた蛍光観察用フィルタ２２がランプ１２の照射光路上に配置されるように、光源装置３Ａの移動用モータ２０の制御を行う。

そして、観察が開始されると、制御回路３７は、回転モータ１６を回転駆動させるための制御を行う。ランプ１２から照射される光は、蛍光観察用フィルタ２２ＡのＥ２フィルタ２２ｃおよびＧ２フィルタ２２ｄがランプ１２の照射光路上に介挿されることにより、被検体である生体内の生体組織に対して蛍光を励起させるための励起光と、少なくとも５５０ｎｍを含む波長帯域を有する照明光とに分光され、ライトガイドファイバ９を介し、それぞれの光が、例えば、１／２０秒の周期において順次かつ略連続的に被検体に対して照射される。

ＣＣＤ２８が撮像および変換し、プロセッサ４Ａに対して出力された照明光画像信号および蛍光画像信号は、プロセッサ４Ａの各部において、増幅およびＡ／Ｄ変換がなされた後、制御回路３７によるマルチプレクサ３５の切替制御により、記録先が順次切り替えられる。マルチプレクサ３５は、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂおよび第３フレームメモリ３６ｃのうち、照明光画像信号および蛍光画像信号のいずれか一方の画像信号が、いずれか２つのフレームメモリに記録され、また、前記いずれか一方の画像信号以外の他方の画像信号が、前記いずれか２つのフレームメモリ以外の他の１つのフレームメモリに記録されるように、各映像信号の記録先の切り替えを順次行う。例えば、マルチプレクサ３５は、第１フレームメモリ３６ａおよび第３フレームメモリ３６ｃに照明光画像信号を記録し、第２フレームメモリ３６ｂに蛍光画像信号を記録する、というような各映像信号の記録先の切り替えを行う。そして、図１４に示すように、第１フレームメモリ３６ａおよび第３フレームメモリ３６ｃに記録された照明光画像信号（図１４におけるＧａ１、Ｇａ２、…）および第２フレームメモリ３６ｂに記録された蛍光画像信号（図１４におけるＡＦ１、ＡＦ２、…）は、例えば、１／２０秒の周期において同期され、画像処理回路３８に対して出力される。その後、照明光画像信号および蛍光画像信号は、画像処理回路３８において、前述した内容と同様のマトリックス変換処理等の処理が行われた後、Ｄ／Ａ変換回路３９により映像信号であるアナログのＲＧＢ信号に変換され、Ｒ、ＧおよびＢチャンネルからモニタ５に出力される。なお、モニタ５に出力される蛍光観察画像の色調は、前述した、図９に示す画像の色調と略同一である。

本発明の内視鏡装置１Ａは、プロセッサ４Ａに対して、少なくとも、１つの照明光画像信号と、１つの蛍光画像信号とが入力されれば、生体組織の正常部位と病変部位とを、モニタ５に表示される蛍光観察画像における色調の違いにより、術者が十分に区別可能であるような蛍光観察画像を構築することができる。そのため、２つの異なる波長帯域の照明光を使用していた従来に比べ、各画像信号を同期させて出力するための時間周期をより短くすることができる。その結果、プロセッサ４Ａが１つの蛍光観察画像を構築するための時間と、プロセッサ４Ａが１つの通常観察画像を構築するための時間との差異を少なくすることができ、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感を軽減することができる。

また、本発明の内視鏡装置１Ａのプロセッサ４Ａは、少なくとも、１つの照明光画像信号と、１つの蛍光画像信号とが入力されれば、蛍光観察画像を構築することができる。そのため、光源装置３Ａの蛍光観察用フィルタ２２は、少なくとも２種類のフィルタを有していればよい。その結果、蛍光観察画像を構築する際に使用する光源装置において、少なくとも３種類のフィルタを有する光源装置が必要であった従来に比べ、より安価な光源装置を用いて蛍光観察画像を構築することができるため、蛍光観察において用いられる光源装置を製作する際の製造コストを低減することができる。

また、本発明における実施形態の変形例としての内視鏡装置１Ｂは、ＲＧＢフィルタ２１および蛍光観察用フィルタ２２Ａの回転時間周期が同一である。そのため、プロセッサ４Ａが１つの蛍光観察画像を構築するための時間と、プロセッサ４Ａが画像処理回路３８が１つの通常観察画像を構築するための時間とを略同一にすることができる。その結果、内視鏡装置１Ｂは、内視鏡装置１Ａに比べ、術者が被検体である生体内に対して検査、観察等を行う際の視覚的違和感をより軽減することができる。

本実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置が有する励起光カットフィルタの分光特性を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタの構成を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＲフィルタと、Ｇフィルタと、Ｂフィルタとの分光特性を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＥ１フィルタおよびＧ１フィルタの分光特性を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置が有する画像処理回路の構成を示すブロック図。 本実施形態に係る内視鏡装置において通常観察を行う際の、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号との同期のタイミングを示すタイミングチャート。 本実施形態に係る内視鏡装置において蛍光観察を行う際の、ＡＦ信号およびＧａ信号の同期のタイミングを示すタイミングチャート。 本実施形態に係る内視鏡装置において蛍光観察を行った際に構築される蛍光観察画像の例を示す図。 本実施形態に係る内視鏡装置の変形例の全体構成を示す図。 本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する励起光カットフィルタの分光特性を示す図。 本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する切替フィルタの構成を示す図。 本実施形態の変形例に係る内視鏡装置が有する切替フィルタに設けられたＥ２フィルタおよびＧ２フィルタの分光特性を示す図。 本実施形態の変形例に係る内視鏡装置において蛍光観察を行う際の、ＡＦ信号およびＧａ信号の同期のタイミングを示すタイミングチャート。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 内視鏡装置、２Ａ，２Ｂ 内視鏡、３Ａ，３Ｂ 光源装置、４Ａ プロセッサ、５ モニタ、７ 挿入部、８ 先端部、９ ライトガイドファイバ、１０ 光源用コネクタ、１１ ランプ駆動回路、１２ ランプ、１３ 光源絞り、１４，１４ａ 切替フィルタ部、１５ コンデンサレンズ、１６ 回転用モータ、１７，１７ａ 切替フィルタ、１８ ラック、１９ ピニオン、２０ 移動用モータ、２１ ＲＧＢフィルタ、２１ａ Ｒフィルタ、２１ｂ Ｇフィルタ、２１ｃ Ｂフィルタ、２２，２２Ａ 蛍光観察用フィルタ、２２ａ Ｅ１フィルタ、２２ｂ Ｇ１フィルタ、２２ｃ Ｅ２フィルタ、２２ｄ Ｇ２フィルタ、２４ 照明レンズ、２５，２５ａ，２５ｂ 対物レンズ系、２６ 絞り、２６ａ 第１絞り、２６ｂ 第２絞り、２７，２７ａ 励起光カットフィルタ、２８ ＣＣＤ、２８ａ 蛍光観察用ＣＣＤ、２８ｂ 通常観察用ＣＣＤ、２９ スコープスイッチ、３１ ＣＣＤ駆動回路、３２ プリアンプ、３３ ＡＧＣ回路、３４ Ａ／Ｄ変換回路、３５ マルチプレクサ、３６ａ 第１フレームメモリ、３６ｂ 第２フレームメモリ、３６ｃ 第３フレームメモリ、３７ 制御回路、３８ 画像処理回路、３９ Ｄ／Ａ変換回路、４０ 調光回路、４１ スコープＩＤ発生部、４２ 機種検知回路、４３ 設定スイッチ、４５ マトリックス回路、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ レンジ補正テーブル、４７ パラメータ決定部、４８ ＲＯＭ、６４ 切替スイッチ、１０１ａ 病変部位、１０１ｂ 正常部位、１０１ｃ 血管
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (4)

1. 所定の波長帯域を有する照明光と、被検体に対して蛍光を励起させるための励起光とを、所定の時間周期において周期的に順次照射する手段を有する光源装置と、
   前記励起光は透過させず、励起光よりも長波長側の光を透過する特性を有するフィルタを通して前記被検体を撮像し、前記光源装置が前記照明光を照射した際に撮像した前記被検体の反射像を第１の画像信号に変換し、前記光源装置が前記励起光を照射した際に撮像した前記被検体の蛍光像を第２の画像信号に変換して出力する撮像手段と、
   前記第１の画像信号と、前記第２の画像信号とを一時的に記録し、前記所定の時間周期において同期させるための少なくとも１つの画像信号記録手段と、
   前記画像信号記録手段において同期されて出力された前記第１の画像信号と、前記第２の画像信号とに対して所定の信号処理を行い、赤、緑および青のうち少なくとも２つ以上の輝度成分を有する所定の画像信号として出力する画像処理手段と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記照明光が有する前記所定の波長帯域は、５５０ｎｍを含む波長帯域であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記所定の波長帯域は、５５０ｎｍを含み、かつ、半値全幅が５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
4. さらに、前記画像処理手段が構築した前記蛍光観察画像の表示を行う表示手段を有し、
   前記画像処理手段は、前記所定の画像信号としての、赤、緑および青の輝度成分を有する信号を出力し、前記赤、緑および青の輝度成分を有する信号を出力する際に、前記表示手段に表示される蛍光観察画像の輝度レベルの比率が、（赤の輝度レベル）：（緑の輝度レベル）：（青の輝度レベル）＝１：ｘ：ｙとなり、かつ、前記ｘおよび前記ｙが０．５≦ｘ≦３．５、ｙ≧０を満たすように前記赤、緑および青の輝度成分を有する信号の輝度レベルを補正して出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の内視鏡装置。
   

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