JP2006136453A

JP2006136453A - 内視鏡装置

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Publication number: JP2006136453A
Application number: JP2004327557A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; 寛藤田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】発光源のすべてが同時に消灯することを防止して、常に観察対象を照明して的確な操作を行うことを可能とするとともに、複数の発光源の発光強度をそれぞれ独自に変化させることにより、観察対象に適した分光画像を得る。
【解決手段】互いにスペクトルが異なる光束を発光する複数の発光源（例えばＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ）と、複数の発光源にそれぞれ対応し、各発光源をそれぞれ独立に制御する発光制御手段（例えば発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）とを備える。発光制御手段により複数の発光源からの光束の強度パターンを変化させ、連続取得した複数の画像に基づき任意の分光画像を表示するための演算を行う演算処理手段（例えば演算処理部４３）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は内視鏡装置に関し、特に複数の発光源を有する内視鏡装置に関する。

医療分野等で使用されている内視鏡装置は、体腔内に挿入して観察対象を観察するため、観察対象を照明するための照明手段が必要である。このため、従来の一般的な内視鏡装置では、体腔内に挿入する挿入部の先端部に照明窓を設け、挿入部内にライトガイドファイバを配設し、このライトガイドファイバの先端部を照明窓に臨ませるとともに基端部を発光源に接続して、発光源からの光束を照明窓から観察対象に照射するようになっていた。

このような従来の内視鏡装置では、発光源として、赤色領域光（Ｒ）、緑色領域光（Ｇ）、および青色領域光（Ｂ）の３色光を発光するＬＥＤを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された内視鏡装置は、ＲＧＢの各色ＬＥＤを同時に一斉に点灯させる同時点灯式の発光機能と、ＲＧＢの各色ＬＥＤを順次点灯滅させる面順次点灯式の発光機能を備えたＬＥＤ駆動回路を有している。

特開平１１−２２５９５３号公報

しかしながら、前記特許文献１記載の内視鏡装置では、ＲＧＢの各色ＬＥＤは、共通のＬＥＤ駆動回路により駆動制御されている。このため、ＬＥＤ駆動回路が故障した場合には、ＲＧＢのすべてのＬＥＤの駆動制御を行うことができなくなるため、最悪の場合、観察対象を照明することができなくなるおそれがあった。

ところで、内視鏡装置の挿入部を体腔内に挿入し、あるいは体腔内から抜去する場合には、挿入部の位置を観察しながら的確に挿入部を操作する必要がある。すなわち、挿入部の挿抜を行う際に、ＬＥＤのすべてが消灯して観察対象を照明することができないと、挿入部を的確に操作できないおそれがあった。

また、観察対象に合わせてＲＧＢの各色光の発光強度を変化させることができれば、観察対象をより詳細に観察することができることが知られている。

しかしながら、前記特許文献１記載の内視鏡装置では、ＬＥＤ駆動回路により、ＲＧＢの各色ＬＥＤを同時点灯式とするか面順次点灯式とするかを切り替えることができるものの、ＲＧＢの各色光の発光強度を変化させるためには、別途バンドパスフィルタ等を用いる必要があった。このため、内視鏡装置の構造が複雑かつ大型化してしまい、使い勝手が悪いばかりでなく製造コストも上昇するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、発光源のすべてが同時に消灯することを防止して、常に観察対象を照明して的確な操作を行うことが可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、複数の発光源の発光強度をそれぞれ独自に変化させることにより、観察対象に適した分光画像を得ることが可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置は、上述した目的を達成するため、被検体内に挿入される挿入部の先端部から観察対象に対して照明光束を照射し、該観察対象の画像を取得する内視鏡装置であって、
互いにスペクトルが異なる光束を発光する複数の発光源と、
前記複数の発光源にそれぞれ対応し、各発光源をそれぞれ独立に制御する発光制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、前記発光源は、それぞれ赤色領域光、緑色領域光、および青色領域光を発光するＬＥＤから構成することができる。

また、前記複数の発光源からの光束を合成して前記観察対象を照射する照明光束とする照明光束合成手段を備えることが好ましく、該照明光束合成手段は、クロス型ダイクロイックプリズムから構成することができる。

また、前記複数の発光源は、前記挿入部の先端部に配設することができる。

また、前記発光制御手段により前記複数の発光源からの光束の強度パターンを変化させ、連続取得した複数の画像に基づき任意の分光画像を表示するための演算を行う演算処理手段を備えることが好ましい。

本発明の内視鏡装置は、複数の発光源から互いにスペクトルが異なる光束を発光し、各発光源は発光制御手段によりそれぞれ独立して制御される。したがって、いずれかの発光制御手段が故障したとしても、残りの発光制御手段により発光源を制御して観察対象を照明することができるため、発光源のすべてが同時に消灯するおそれがなく、常に観察対象を照明して的確な操作を行うことが可能となる。

また、本発明の内視鏡装置は、クロス型ダイクロイックプリズム等からなる照明光束合成手段により複数の発光源からの光束を合成して照明光束としている。したがって、挿入部の先端部に複数の発光源を配設した場合には、光射出面に複数の発光源を並べて配設した場合と比較して、発光源を配設するためのスペースを削減することができ、挿入部を細いものとすることができる。また、挿入部の基端側に設けた操作部等に複数の発光源を配設した場合には、挿入部内に配設するライトガイドファイバが１本となり、この場合にも挿入部を細いものとすることができる。

また、本発明の内視鏡装置は、複数の発光源からの光束の強度パターンを変化させるとともに、演算処理手段により連続取得した複数の画像に基づき任意の分光画像を表示するための演算を行う。したがって、別途バンドパスフィルタ等を用いることなく、観察対象に適した分光画像を得ることができるので、装置の構造が単純となり、小型化、低コスト化を図ることが可能になるとともに、使い勝手を向上させることが可能となる。

以下、図面に基づいて、本発明の内視鏡装置の実施形態を説明する。

図１および図２は、本発明の実施形態に係る内視鏡装置を示すもので、図１は内視鏡装置の概略構成を示す模式図、図２は発光源、発光制御部およびクロス型ダイクロイックプリズムの概略構成を示す模式図である。

＜内視鏡装置の概略構成＞
本発明の実施形態に係る内視鏡装置１０は、図１に示すように、体腔内に挿入する挿入部２０と、挿入部２０の基端部に設けられた操作部３０と、操作部３０に接続された制御部４０とを主な構成要素としている。

挿入部２０は、可撓性を有する管状の部材で、先端部に観察窓２１および照明窓２２が設けられている。また、観察窓２１の内側に位置する挿入部２０の内部には、対物光学系５０を介してイメージガイド６０が配設されており、イメージガイド６０の基端部は、操作部３０に設けられた接眼部７０（接眼レンズ７１を含む）に接続されている。

なお、図示しないが、挿入部２０の内部には、鉗子の挿入、送水、送気、およびバキューム等を行うためのチャンネルが設けられている。

また、照明窓２２の内側に位置する挿入部２０の内部には、それぞれ緑色領域光（Ｇ）、赤色領域光（Ｒ）および青色領域光（Ｂ）を発光するＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂと、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから発光した光束を合成して照明光束とするクロス型ダイクロイックプリズム９０とが配設されている。また、照明窓２２には、挿入部２０の先端を閉塞する透光性を有するカバー部材２３が取り付けられている。

操作部３０は、挿入部２０の湾曲操作等を行う部分で、図示しないが、アングルレバー、ロックつまみ部、および鉗子挿入口等が設けられている。

制御部４０は、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂへ電源を供給する電源部４１、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂをそれぞれ独立して制御する発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、および演算処理部４３を備えている。なお、図示しないが、制御部４０には、送水ポンプ、送気ポンプ、およびバキュームポンプ等が内蔵あるいは接続されている。

＜各ＬＥＤ、発光制御部、クロス型ダイクロイックプリズムの詳細な構成＞
図２を参照して、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ、各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂおよびクロス型ダイクロイックプリズム９０をさらに詳しく説明する。なお、図２において、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから発光される光束およびこれらが合成された照明光束を矢印付き太線で示しているが、この矢印付き太線は、各光束および合成された照明光束の略中心を示すものである。

各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、互いにスペクトルが異なる光束を発光する発光源であり、上述したように、それぞれ赤色領域光（Ｒ）、緑色領域光（Ｇ）、および青色領域光（Ｂ）を発光する。

発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、それぞれ独立して動作する。すなわち、発光制御部４２Ｒが赤色ＬＥＤ８０Ｒを制御し、発光制御部４２Ｇが緑色ＬＥＤ８０Ｇを制御し、発光制御部４２Ｂが青色ＬＥＤ８０Ｂを制御するようになっている。各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂでは、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂからの光束の強度パターンを変化させるような制御を行う。

クロス型ダイクロイックプリズム９０は、緑色領域光および青色領域光を透過するとともに赤色領域光を反射する第１のダイクロイック膜９１と、緑色領域光および赤色領域光を透過するとともに青色領域光を反射する第２のダイクロイック膜９２とを備えたプリズムであり、３つの光入射面９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂにそれぞれ配設された赤色ＬＥＤ８０Ｒ、緑色ＬＥＤ８０Ｇ、および青色ＬＥＤ８０Ｂからの光束を合成し、光射出面９４から照明光束として射出する。

＜演算処理部＞
演算処理手段として機能する演算処理部４３は、一般的に知られたマトリックス演算（例えば、特開２００３−９３３３６号公報参照）を行うための装置であり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を備えたコンピュータ等により構成される。なお、マトリックスとは、カラー画像を生成するために取得されるカラー画像信号から、分光画像信号を生成する際に使用される所定の係数のことである。

＜各ＬＥＤの発光制御＞
次に、発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂによる各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂの発光制御について説明する。図３および図４は、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから発光される光束の強度変化を示すもので、図３は各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから均等な強度で発光を行った場合を示す説明図、図４は赤色ＬＥＤ８０Ｒ、緑色ＬＥＤ８０Ｇ、青色ＬＥＤ８０Ｂの順で強度を弱めた場合を示す説明図である。

図３に示す例では、各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂにより、それぞれ赤色ＬＥＤ８０Ｒ、緑色ＬＥＤ８０Ｇ、青色ＬＥＤ８０Ｂの発光強度を制御し、各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂが同一の強度で発光するようにして、照明光束として白色光を照射する。

また、図４に示す例では、各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂにより、それぞれ赤色ＬＥＤ８０Ｒ、緑色ＬＥＤ８０Ｇ、青色ＬＥＤ８０Ｂの発光強度を制御し、赤色ＬＥＤ８０Ｒ、緑色ＬＥＤ８０Ｇ、青色ＬＥＤ８０Ｂの順で強度を弱めて発光するようにして、赤色領域側にピークを有する照明光束を照射する。

各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂでは、このようにして各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂから発光される光束の強度パターンを変化させることができる。そして、演算処理部４３では、上記強度パターンを変化させつつ連続取得した複数の画像に基づき任意の分光画像を表示するためのマトリックス演算を行うことにより、観察対象に適した分光画像を得ることができる。

この場合、上記イメージガイド６０により伝達された被観察体像情報は、図示しない分岐光学系および結像光学系により、図示しない固体撮像素子上に結像される。この像情報は、固体撮像素子により電気信号に変換されて演算処理部４３に入力され、所定のマトリックス演算が行われた後に、図示しない表示装置（例えば液晶表示装置、ＣＲＴ表示装置等）に分光画像として表示される。

＜他の実施形態＞
上述した実施形態では、挿入部２０内で各発光制御部４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂとを接続する配線のいずれかが切断した場合であっても、他の配線が切断していなければ、被観察部をまったく照明することができなくなるという不都合を解消することができるため、挿入部２０の先端部付近にクロス型ダイクロイックプリズム９０および各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを配設している。

しかし、内視鏡の種類および使用目的に応じて、クロス型ダイクロイックプリズム９０のみを挿入部２０の先端部付近に配設するとともに各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを制御部４０内に配設して、クロス型ダイクロイックプリズム９０と各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂとを光ファイバ等により接続してもよいし、クロス型ダイクロイックプリズム９０および各ＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂをともに制御部４０内に配設して、クロス型ダイクロイックプリズム９０の光射出面と照明窓２２とを光ファイバ等により接続してもよい。

また、消費電力が少ないとともに発熱が少なく、さらに寿命が長いという点で、発光源としてＬＥＤ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを用いることが好ましいが、内視鏡の種類および使用目的に応じて、ランプ等、他の発光手段を用いることもできる。

また、構造が簡単で製造が容易であり、かつ小型化が容易であるという点で、光合成手段としてクロス型ダイクロイックプリズム９０を用いているが、内視鏡の種類および使用目的に応じて、フィリップス型ダイクロイックプリズム等、他の種類のプリズムを用いることもできる。

さらに、本発明は、光学的な内視鏡装置だけではなく、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた電子的な内視鏡装置にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る内視鏡装置の概略構成を示す模式図本発明の実施形態に係る内視鏡装置の発光源、発光制御部およびクロス型ダイクロイックプリズムの概略構成を示す模式図各ＬＥＤから発光される光束の強度変化を示す説明図（各ＬＥＤを同一の強度で発光させた場合）各ＬＥＤから発光される光束の強度変化を示す説明図（赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの順で強度を弱めて発光させた場合）

符号の説明

１０内視鏡装置
２０挿入部
２１観察窓
２２照明窓
３０操作部
４０制御部
４１電源部
４２Ｒ赤色ＬＥＤの発光制御部
４２Ｇ緑色ＬＥＤの発光制御部
４２Ｂ青色ＬＥＤの発光制御部
４３演算処理部
５０対物光学系
６０イメージガイド
７０接眼部
７１接眼レンズ
８０Ｇ緑色ＬＥＤ
８０Ｒ赤色ＬＥＤ
８０Ｂ青色ＬＥＤ
９０クロス型ダイクロイックプリズム
９１第１のダイクロイック膜
９２第２のダイクロイック膜
９３Ｒ赤色領域光入射面
９３Ｇ緑色領域光入射面
９３Ｂ青色領域光入射面
９４光射出面

Claims

被検体内に挿入される挿入部の先端部から観察対象に対して照明光束を照射し、該観察対象の画像を取得する内視鏡装置であって、
互いにスペクトルが異なる光束を発光する複数の発光源と、
前記複数の発光源にそれぞれ対応し、各発光源をそれぞれ独立に制御する発光制御手段とを備えたことを特徴とする内視鏡装置。
前記発光源は、それぞれ赤色領域光、緑色領域光、および青色領域光を発光するＬＥＤからなることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
前記複数の発光源からの光束を合成して前記照明光束とする照明光束合成手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡装置。
前記照明光束合成手段は、クロス型ダイクロイックプリズムからなることを特徴とする請求項３記載の内視鏡装置。
前記複数の発光源は、前記挿入部の先端部に配設されてなることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の内視鏡装置。
前記発光制御手段により前記複数の発光源からの光束の強度パターンを変化させ、
連続取得した複数の画像に基づき任意の分光画像を表示するための演算を行う演算処理手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の内視鏡装置。