JP2009095559A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光タイミング制御を行うことなく使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用レーザー光を導光できる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡装置１は、プロセッサ５０の光源７３からの通常白色光を伝達する第１ライトガイド１１を備える。鉗子チャネル２８を介して、使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用レーザー光を伝達する第２ライトガイド２７を備える。第２ライトガイド２７を介したＰＤＴ用レーザー光を検知する光センサ３０を備える。通常白色光とＰＤＴ用レーザー光の少なくとも一方が照射された被写体を撮像する撮像素子１４を備える。光センサ３０がＰＤＴ用レーザー光を検知した場合には、撮像素子１４における画像信号を得るための電荷蓄積期間が短く設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特にＰＤＴ用レーザー光を使ったＰＤＴが可能な装置に関する。

従来、レーザー光を生体に照射して病変部位の治療（光線力学的治療：ＰＤＴ）を行う内視鏡装置が提案されている。

特許文献１は、ＰＤＴが可能な内視鏡装置を開示する。
特開２００６−９４９０７号公報

しかし、特許文献１では、通常白色光、励起光用レーザー光、及びＰＤＴ用レーザー光のいずれかを照射するためのタイミング制御が必要であった。

したがって本発明の目的は、発光タイミング制御を行うことなく使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用レーザー光を導光できる内視鏡装置を提供することである。

本発明に係る内視鏡装置は、光源装置からの第１照射光を伝達する第１ライトガイドと、鉗子チャネルを介して、使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用の第２照射光を伝達する第２ライトガイドと、第２ライトガイドを介した第２照射光を検知する光センサと、第１照射光と第２照射光の少なくとも一方が照射された被写体を撮像する撮像素子とを備え、光センサが第２照射光を検知した場合には、撮像素子における画像信号を得るための電荷蓄積期間が短く設定される。

好ましくは、光センサが第２照射光を検知した場合に、短く設定された電荷蓄積期間をさらに調整するスイッチをさらに備える。

また、好ましくは、光センサによる第２照射光の検知に関する情報は、画像信号とともにデジタル信号として、撮像素子を有する電子内視鏡から、画像信号について画像処理を施すプロセッサに、伝送される。

本発明に係る内視鏡装置は、第１照射光を出射する光源装置を有するプロセッサと、使用者のオンオフ操作に基づいて発光し鉗子チャネルを介して照射するＰＤＴ用の第２照射光を検知する光センサと、第１照射光と第２照射光の少なくとも一方が照射された被写体を撮像する撮像素子とを有する電子内視鏡とを備え、光センサが第２照射光を検知した場合には、撮像素子における画像信号を得るための電荷蓄積期間が短く設定され、第１照射光の電子内視鏡への供給が停止される。

以上のように本発明によれば、発光タイミング制御を行うことなく使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用レーザー光を内視鏡装置を提供することができる。

以下、本発明にかかる実施形態について、図を用いて説明する。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。

電子内視鏡１０は、光ファイバケーブルなどの第１ライトガイド１１、配光レンズ１２、対物レンズ１３、撮像素子１４、映像信号処理部１７、励起光カットフィルタ２０、フットスイッチ２５、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６、光ファイバケーブルなどの第２ライトガイド２７、鉗子チャネル２８、光センサ３０、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励起光用レーザーダイオード８２からの励起光を第１ライトガイド１１及び配光レンズ１２を介して被写体である体内を照射し、その反射光（または蛍光）を、対物レンズ１３を介して撮像素子１４で撮像する。

また、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光を、第２ライトガイド２７を介して患部に照射する。

プロセッサ５０は、集光レンズ５１、光学ユニット５３、撮像素子ドライバ５４、前段映像信号処理部５８、画像処理部５９、後段映像信号処理部６０、システムコントロール部７１、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、励起光用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に照射光（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。

前段映像信号処理部５８は、光センサ信号取り出し部５８ａ、輝度信号取り出し部５８ｂ、明るさ検出部５８ｃ、及び比較器５８ｄを有する。

まず、電子内視鏡１０の各部について説明する。第１ライトガイド１１は、光源７３からの通常白色光又は励起光用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。第１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。ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光は、鉗子チャネル２８に挿入された第２ライトガイド２７を介して、被写体（患部）に照射される。

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、励起光用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。ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光が照射された場合、ハレーションを防止するために、撮像素子１４における画像信号を得るための電荷蓄積期間が、短く調整される（以下、ＰＤＴレーザー光が照射された際の画像をＰＤＴ画像という）。光源７３からの通常白色光を使った撮像や、励起光用レーザーダイオード１９からの励起光を使った撮像の場合は、撮像素子１４における画像信号を得るための電荷蓄積期間は、特に調整されない。電荷蓄積期間の調整については後述する。励起光カットフィルタ２０は、励起光用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）。

なお、励起光用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、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６が出力（発光）するＰＤＴ用レーザー光の波長帯域は、可視光の一部の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及びＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー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。

映像信号処理部１７は、撮像素子１４で得られた画像信号をデジタル信号に変換し、光センサ３０からの情報を重畳した上で、前段映像信号処理部５８に出力する。具体的には、デジタル信号は、同期信号Ｓ１、Ｓ２、画像信号に対応する画像データＤ１〜Ｄｎ、及び光センサ３０からの情報に対応する光センサ信号Ｐで構成され、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の前段映像信号処理部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。前段映像信号処理部５８は、同期信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、デジタル信号における画像データと光センサ信号とを分別する。

図４は、映像信号処理部１７から出力されるデジタル信号を示すタイミングチャートであり、画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、１水平期間Ｔ（１ラインまたは１フレーム）の中で２つ同期信号Ｓ１、Ｓ２の間に挟まれた映像期間に配置され、光センサ信号Ｐは、隣接する１水平期間の間（ブランキング期間）に配置される。

フットスイッチ２５は、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６の発光状態（オン状態）と消灯状態（オフ状態）とを切り替えるためのスイッチで、電子内視鏡１０の使用者などの足下に配置される。ＰＤＴ用レーザーダイオード２６は、可視光の波長帯域に含まれ励起光用レーザーダイオード８２よりも長い波長帯域を有し、励起光用レーザーダイオード８２よりも高い強度のレーザー光を出力し（図３参照）、かかるレーザー光の患部への照射に基づいてＰＤＴが行われる。第２ライトガイド２７は、鉗子チャネル２８に挿入され、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光を電子内視鏡１０の先端部分まで導光（伝達）する。

ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光は、第２ライトガイド２７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。

光センサ３０は、第２ライトガイド２７から漏れ出るＰＤＴ用レーザーダイオード２６からの出射光を検出するセンサで、これにより、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光が、電子内視鏡１０に入射されたことを検出する。検出した信号は、光センサ信号Ｐとしてデジタル信号の一部を構成し、映像信号処理部１７から前段映像信号処理部５８に送信される。例えば、光センサ信号Ｐは、ＰＤＴ用レーザー光を検出している場合は（ビット）１であり、検出していない場合は０である。デジタル信号のうち、光センサ信号Ｐに関する情報は、システムコントロール部７１に送信され、システムコントロール部７１は、光センサ３０において光が検出されている間は、内視鏡装置１をＰＤＴ用画像の１画面表示を行うモードに切り替えて、励起光用レーザーダイオード８２の発光を停止し、絞り７６ｃを全閉状態にして光源７３からの通常白色光を遮光する。これにより、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６と電子内視鏡１０との間に電気的な接続を介することなく、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６の発光状態を検知し、ＰＤＴ画像を表示するモード切り替えを行うことが可能になる。

操作部４４は、白色光照射のみによる第１撮像モードを選択するための第１操作ボタン４４ａ、及び白色光照射と励起光照射による第２撮像モードを選択するための第２操作ボタン４４ｂを備え、画像表示装置９０における表示画面切換（通常白色画像の１画面表示（第１撮像モード）や、通常白色画像と蛍光画像の２画面表示（第２撮像モード）へのモード切り替え）に使用される。第１、第２操作ボタン４４ａ、４４ｂの操作信号は、システムコントロール部７１に出力され、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。但し、後述する光センサ３０によるＰＤＴレーザー光が検知されると、ＰＤＴ画像における明るさ調整のために使用される。

次に、プロセッサ５０の各部について説明する。前段映像信号処理部５８は、電子内視鏡１０から送信されたデジタルの画像信号における画像信号Ｄ１〜Ｄｎに対応した画像データと光センサ信号Ｐに対応した光センサ３０からの情報とに分別し、画像信号を画像処理部５９に、光センサ３０からの情報をシステムコントロール部７１に、輝度情報を絞り制御ドライバ７６ａに出力する。

具体的には、前段映像信号処理部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、光センサ信号取り出し部５８ａは、光センサ信号Ｐに対応した光センサ３０からの情報を取り出し、システムコントロール部７１に出力する。

輝度信号取り出し部５８ｂは、画像信号における輝度信号を取り出し、明るさ検出部５８ｃは明るさ（輝度）を検出し、比較器５８ｄは、システムコントロール部７１で予め設定された通常白色画像用の輝度閾値と比較し、比較結果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。輝度信号取り出し部５８ｂは、画像信号を画像処理部５８に出力する。

画像処理部５９、及び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、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（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励起光用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）のための画像処理が行われる。

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。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。

システムコントロール部７１は、光センサ３０からの情報に基づいて、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６が発光していると判断した場合に、第１撮像モード及び第２撮像モードのいずれであっても、ＰＤＴ画像の１画面表示に優先的に切り替え、操作部４４の第１、第２操作ボタン４４ａ、４４ｂをＰＤＴ画像の明るさ（電荷蓄積期間）を調整するためスイッチに切り替える。操作部４４の第１、第２操作ボタン４４ａ、４４ｂは、ＰＤＴレーザーダイオード２６が発光していない場合には、画像表示装置９０における表示画面切換（通常白色画像の１画面表示（第１撮像モード）や、通常白色画像と蛍光画像の２画面表示（第２撮像モード）へのモード切り替え）に使用される。

また、システムコントロール部７１は、光センサ３０からの情報に基づいて、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６が発光していると判断した場合に、撮像素子１４における電子シャッタによる画像信号取得のための電荷蓄積期間に関する電荷蓄積期間調整信号を、タイミングコントローラ７２を介して撮像素子ドライバ５４に出力する。撮像素子ドライバ５４が有する移相器（不図示）は、電荷蓄積期間調整信号に基づいて、オン信号を出力するタイミング（位相）が調整された電荷蓄積期間調整用パルスを撮像素子１４に出力する（図５参照）。撮像素子１４は、電荷蓄積期間調整用パルスのオン信号が出力されるまでの期間に蓄積された電荷を吐き出し、オン信号が出力されてから１フィールドが終了するまでの間に蓄積された電荷を、ＰＤＴ画像の画像信号として出力する。

電荷蓄積期間調整信号に対応するＰＤＴ画像に関する画像信号の輝度が高く、ＰＤＴ画像を暗くする必要がある場合には、遅いタイミングで電荷蓄積期間調整用パルスのオン信号を出力して電荷蓄積期間を短くする。電荷蓄積期間調整信号に対応するＰＤＴ画像に関する画像信号の輝度が低く、ＰＤＴ画像を明るくする必要がある場合には、早いタイミングで電荷蓄積期間調整用パルスのオン信号を出力して電荷蓄積期間を長くする。

図５は、前半２つの１フィールド期間において、比較的長い電荷蓄積期間（１）を有し、後半３つの１フィールド期間において、操作部４４の操作によって電荷蓄積期間調整（明るさ調整）され、比較的短い電荷蓄積期間（２）を有する電荷蓄積期間調整用パルスの波形を示す。

光源７３は、キセノンランプ光源などの光源装置であり、被写体を照らす照射光（通常白色光）を発光する。光源７３から発光された照射光は、絞り７６ｃで光量調節が行われ、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、ビームスプリッタＢＳ、集光レンズ５１、第１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。

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からロータリーシャッタ７４ｃへ到達する光量を調整する。絞り制御ドライバ７６ａは、前段映像信号処理部５８からの画像信号における輝度情報（通常白色画像用の輝度閾値との比較結果）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。

ＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光が光センサ３０によって検知されている場合は、絞り７６ｃは、全閉状態にされ、光源７３からの通常白色光が遮光される。

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６参照）。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射する照射期間（１フィールド）に開口部を透過し、励起光用レーザーダイオード８２からの光で被写体を照射する遮光期間（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）。

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。

ＬＤドライバ８１は、励起光用レーザーダイオード８２を駆動する。励起光用レーザーダイオード８２が出力（発光）する照射光（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、第１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。励起光用レーザーダイオード８２の発光タイミングは、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）。

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、励起光用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、透過して第１ライトガイド１１に向けて出射される。また、励起光用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。

本実施形態では、光センサ３０によるＰＤＴ用レーザーダイオード２６からのＰＤＴ用レーザー光の検知に対応して、他の光源装置（光源７３、及び励起光用レーザーダイオード８２）からの光が第１ライトガイド１１を介して被写体に照射されるタイミングを調整する。そのため、ＰＤＴ用レーザーダイオード２６の発光タイミングを、他の光源装置に合わせて調整する必要がなく、使用者が自由にＰＤＴ用レーザーダイオード２６を発光させることが可能になる。

なお、本実施形態では、光センサ３０からの情報は、画像信号を含むデジタル信号で電子内視鏡１０からプロセッサ５０に送信される形態を説明したが、画像信号がアナログ信号で伝送され、光センサ３０からの情報は別信号線で前段映像信号処理部５８に伝達される形態であってもよい。

本実施形態における内視鏡装置の構成図である。 前段映像信号処理部の詳細、及び周辺の構成図である。 レーザーダイオードから出力される光などの波長帯域を示す図である。 電子内視鏡からプロセッサに送信されるデジタル信号のデータ構造を示す図である。 電荷蓄積期間調整用のパルスの出力タイミングを示すタイミングチャートである。 ロータリーシャッタの構成図である。

符号の説明

１ 内視鏡装置
１０ 電子内視鏡
１１ 第１ライトガイド
１２ 配光レンズ
１３ 対物レンズ
１４ 撮像素子
１７ 映像信号処理部
２０ 励起光カットフィルタ
２５ フットスイッチ
２６ ＰＤＴ用レーザーダイオード
２７ 第２ライトガイド
２８ 鉗子チャネル
３０ 光センサ
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 前段映像信号処理部
５８ａ 光センサ信号取り出し部
５８ｂ 輝度信号取り出し部
５８ｃ 明るさ検出部
５８ｄ 比較器
５９ 画像処理部
６０ 後段映像信号処理部
７１ システムコントロール部
７２ 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 励起光用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

Claims (4)

1. 光源装置からの第１照射光を伝達する第１ライトガイドと、
   鉗子チャネルを介して、使用者のオンオフ操作に基づいて発光するＰＤＴ用の第２照射光を伝達する第２ライトガイドと、
   前記第２ライトガイドを介した前記第２照射光を検知する光センサと、
   前記第１照射光と前記第２照射光の少なくとも一方が照射された被写体を撮像する撮像素子とを備え、
   前記光センサが前記第２照射光を検知した場合には、前記撮像素子における画像信号を得るための電荷蓄積期間が短く設定されることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記光センサが前記第２照射光を検知した場合に、短く設定された前記電荷蓄積期間をさらに調整するスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記光センサによる前記第２照射光の検知に関する情報は、前記画像信号とともにデジタル信号として、前記撮像素子を有する電子内視鏡から、前記画像信号について画像処理を施すプロセッサに、伝送されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 第１照射光を出射する光源装置を有するプロセッサと、
   使用者のオンオフ操作に基づいて発光し鉗子チャネルを介して照射するＰＤＴ用の第２照射光を検知する光センサと、前記第１照射光と前記第２照射光の少なくとも一方が照射された被写体を撮像する撮像素子とを有する電子内視鏡とを備え、
   前記光センサが前記第２照射光を検知した場合には、前記撮像素子における画像信号を得るための電荷蓄積期間が短く設定され、前記第１照射光の前記電子内視鏡への供給が停止されることを特徴とする内視鏡装置。
   

Images