JP2011183099A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】術者が特定の作業を行うことなく、ゲイン調整を自動的に実行可能な電子内視鏡装置を提供する。
【解決手段】光源装置が、ランプと集光手段との間に配置され回転可能に保持されたターレットと、ターレットを所定の角度に回転移動させる駆動手段と、ターレットを通過した光の一部が入射されるよう配置された光量検出手段を備え、ビデオプロセッサが、撮像素子からの映像信号を増幅する信号増幅手段を有し、ターレットには、その回転軸周りの円周上に間隔をおいて、複数個の窓が形成されており、該複数個の窓の少なくとも２つは、それぞれ異なる周波数帯の光を透過する帯域制限フィルタが設けられた帯域制限窓となっており、制御手段は、光量検出手段が検出した帯域制限フィルタを通過した光の光量に基づいて、信号増幅手段に与える増幅率を設定するよう構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子内視鏡装置に関する。

体腔内の観察を行うためには、電子内視鏡装置が使用される。電子内視鏡装置は、先端にＣＣＤ等の撮像素子を内蔵した電子内視鏡と、撮像素子によって撮像された体腔内部の画像の映像信号を処理してモニタに出力するビデオプロセッサと、電子内視鏡の先端部に照明光を供給するための光源装置を有する。

光源装置は、キセノンランプ等の高輝度の白色光を生成するランプを内蔵しており、生成された白色光を電子内視鏡のライトガイドに送る装置である。ランプによって生成される白色光は、様々な波長の光を含む光であるが、その波長分布は一般に均一ではなく、ある程度の偏りを含む。例えば、長波長（赤色寄り）の光を多く含む。

このような白色光で照明された被検体の内視鏡画像は、実際の被検体とは色合いがやや異なったものとなる可能性がある。例えば、白色光が、長波長の光を多く含むものである場合は、内視鏡画像が全体として赤みがかったものとなる可能性がある。

そのため、ビデオプロセッサには、モニタに表示される内視鏡画像の色合いを実際の被検体の色合いに近づけるための、ゲイン調整機構が備えられている。このゲイン調整は、波長に対する反射率が一様な（例えば白色の）キャップを電子内視鏡の先端に取り付け、キャップで反射した光の光量を内視鏡に内蔵された撮像素子で検出する。

撮像素子のセルの夫々には、特定の波長域の光を主として透過させるカラーフィルタ（例えばＲＧＢのカラーフィルタ）が設けられており、カラーフィルタの夫々を透過した光の光量から、ランプが生成する光の波長分布の傾向を推定し、この推定結果に基づいて、撮像素子から出力される映像信号の増幅率（ゲイン）を自動調整する。この結果、電子内視鏡で撮像された被検体が正しい色合いでモニタに表示されるようになる。

撮像素子のセルの夫々にカラーフィルタを備えず、ランプと電子内視鏡のライトガイドとの間に回転式のカラーフィルタを備えた、所謂面順次方式の光源装置を採用した電子内視鏡装置においても、同様の手法によりゲイン調整が可能である。すなわち、電子内視鏡の先端にキャップを取り付け、カラーフィルタを通過し次いでキャップにて反射して撮像素子に入射した光の光量から、ランプが生成する光の波長分布の傾向を推定することができる。

特許第３９６５１７４号公報

光源装置に内蔵されたランプが生成する光の波長分布は、径年劣化等の原因により、経時変化する。そのため、上記のゲイン調整は、定期的、例えば電子内視鏡装置による診断を行う前に、術者が電子内視鏡にキャップを取り付けて行う必要があり、術者にとっての負担となっていた。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、術者が特定の作業を行うことなく、ゲイン調整を自動的に実行可能な電子内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡装置は、光源装置が、ランプと集光手段との間に配置され回転可能に保持されたターレットと、ターレットを所定の角度に回転移動させる駆動手段と、ターレットを通過した光の一部が入射されるよう配置された光量検出手段を備え、ビデオプロセッサが、撮像素子からの映像信号を増幅する信号増幅手段を有し、ターレットには、その回転軸周りの円周上に間隔をおいて、複数個の窓が形成されており、該複数個の窓の少なくとも２つは、それぞれ異なる周波数帯の光を透過する帯域制限フィルタが設けられた帯域制限窓となっており、制御手段は、光量検出手段が検出した帯域制限フィルタを通過した光の光量に基づいて、信号増幅手段に与える増幅率を設定するよう構成されている。

このような構成とすると、光源装置のランプが点灯している時に、波長に対する反射率が一様な（例えば白色の）キャップの電子内視鏡への取り付け等の作業を一切行うことなく、ランプからの光の波長分布を推定可能となり、自動的に信号増幅手段に与える増幅率の設定、すなわちゲイン調整を行うことが可能となる。

また、光源装置が、ターレットと前記集光手段との間に配置され、入射した光の一部を分岐して前記光量検出手段に送るビームスプリッタを有する構成としてもよい。

また、制御手段は、光源装置の電源投入時に光量検出手段の検出結果に基づいて信号増幅手段に与える増幅率を設定する構成としても良い。或いは、制御手段は、光源装置のシャットダウン処理中に光量検出手段の検出結果に基づいて信号増幅手段に与える増幅率を設定する構成としても良い。或いは、制御手段は、光源装置又はビデオプロセッサに電子内視鏡が接続された時の光量検出手段の検出結果に基づいて、信号増幅手段に与える増幅率を設定する構成としてもよい。あるいは、制御手段は、光源装置又はビデオプロセッサから電子内視鏡が取り外された時の光量検出手段の検出結果に基づいて、信号増幅手段に与える増幅率を設定する構成としてもよい。

また、ビデオプロセッサ、光源装置及び制御手段が一体の装置として形成されている構成としてもよい。

以上のように、本発明によれば、術者が特定の作業を行うことなく、ゲイン調整を自動的に実行可能な電子内視鏡装置が実現される。

図１は、本発明の実施の形態の電子内視鏡装置のブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態のターレットを示したものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡装置１のブロック図である。本実施形態の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡１００と、電子内視鏡用プロセッサ２００と、モニタ３００とを有する。

電子内視鏡１００は、体腔内に挿入される挿入管１１０を有している。挿入管１１０の先端部１１１には、対物レンズ１２１が設けられている。対物レンズ１２１による体腔内の生体組織Ｔの像は、挿入管１１０に内蔵されているＣＣＤ或いはＣＭＯＳなどの撮像素子１２２の受光面上で結像するようになっている。

撮像素子１２２は、受光面上で結像した画像を光電変換し、これを映像信号として出力するようになっている。撮像素子１２２によって生成された映像信号は、挿入管１１０内に配された信号ケーブル１２３を介して、電子内視鏡用プロセッサ２００に送られる。

本実施形態の電子内視鏡用プロセッサ２００は、電子内視鏡１００の挿入管１１０の先端近傍を照明するための照明光を生成する光源としての機能と、電子内視鏡１００の撮像素子１２２から出力された映像信号を処理してモニタ３００に表示可能なビデオ信号を生成するビデオプロセッサとしての機能を有する。

電子内視鏡用プロセッサ２００の、光源装置としての機能について以下に説明する。

電子内視鏡用プロセッサ２００には、様々な波長の光を含む白色光を生成するランプ２１１と、ターレット２１２と、ビームスプリッタ２１３と、集光レンズ２１４と、ターレット２１２を回転駆動させるモータ２１５と、フォトダイオード２１６を有する。ターレット２１２は、ランプ２１１と集光レンズ２１４の間に配置されており、また、ビームスプリッタ２１３は、ターレット２１２と集光レンズ２１４の間に配置されている。ランプ２１１によって生成される白色光は、ターレット２１２及びビームスプリッタ２１３を順次通過した後、集光レンズ２１４に入射するようになっている。

図１に示されるように、電子内視鏡１００の内部には、光ファイババンドル等のライトガイド１３１が配されている。ライトガイド１３１の先端側の端面である出射面１３１ｂは、電子内視鏡１００の挿入管１１０の先端部１１１に位置している。また、ライトガイド１３１の基端側の端部は、電子内視鏡用プロセッサ２００の内部に突出しており、ライトガイド１３１の基端側の端面である入射面１３１ａの近傍には、集光レンズ２１４が配置されている。集光レンズ２１４に入射した光は、集光レンズ２１４によって、ライトガイド１３１の入射面１３１ａに入射されるようになっている。入射面１３１ａに入射した光は、ライトガイド１３１を通って出射面１３１ｂから放射され、出射面１３１ｂの前方に配置された配光レンズ（図示せず）を介して、挿入管１１０の先端部１１１の近傍の体腔内を照明する。

ターレット２１２について、以下に説明する。図２は、ターレット２１２を示したものである。ターレット２１２は、図１に示されるように、回転可能に軸支されている円盤状の部材である。図２に示されるように、ターレット２１２の回転中心ａｘを中心とする円周Ｃ上には、時計回りに９０°おきに４つの窓２１２ａ〜２１２ｄが設けられている。窓２１２ａ、２１２ｂ及び２１２ｃには、夫々第１、第２及び第３のフィルタＦ１、Ｆ２及びＦ３が取り付けられている。フィルタＦ１、Ｆ２及びＦ３は、夫々異なる波長域の光を主として透過させる帯域制限フィルタである。窓２１２ｄにはフィルタは設けられておらず入射した白色光をそのまま透過させる。

図１に示されるように、ターレット２１２に近接してセンサ２１７が配置されている。センサ２１７は、ターレット２１２の回転角度を検出するセンサである。電子内視鏡用プロセッサ２００のコントローラ２２１は、センサ２１７の検出結果に基づいてモータ２１５を駆動し、回転角度が所望の位置となるように、ターレット２１２を回転移動させることができる。

通常の内視鏡観察を行う場合は、電子内視鏡用プロセッサ２００のコントローラ２２１がモータ２１５を制御して、ランプ２１１からの光が窓２１２ｄを通過するようにターレット２１２を回転移動させる。すると、電子内視鏡１００のライトガイド１３１の出射面１３１ｂからは、白色光が照射される。また、特定の波長域の内視鏡画像を得る場合は、電子内視鏡用プロセッサ２００のコントローラ２２１がモータ２１５を制御して、ランプ２１１からの光が窓２１２ａ、２１２ｂ又は２１２ｃのいずれかを通過するようにターレットを回転移動させる。すると、電子内視鏡１００のライトガイド１３１の出射面１３１ｂからは、フィルタＦ１、Ｆ２又はＦ３のいずれかによって帯域を制限された光が照射される。

次に、電子内視鏡用プロセッサ２００のビデオプロセッサとしての機能について説明する。

電子内視鏡用プロセッサ２００には、ＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）２３１、メモリ２３２、画像処理回路２３３及びエンコーダ２３４を有する。ＡＦＥ２３１は、信号ケーブル１２３を介して撮像素子１２２と接続されており、撮像素子１２２からの映像信号をＡ／Ｄ変換し、これを画像データとしてメモリ２３２に記憶させる。ここで、ＡＦＥ２３１は、コントローラ２２１によって制御されるようになっており、Ａ／Ｄ変換を行う際には、コントローラ２２１によって指定された増幅率（ゲイン）にて映像信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換を行うようになっている。

画像処理回路２３３は、メモリ２３２に記憶された画像データを読み出し、この画像データに対して色補間やマトリックス演算等の画像処理を行う。画像処理を行った後の画像データは、エンコーダ２３４に送信される。

エンコーダ２３４は、画像処理回路２３３から送信された画像データを、ＮＴＳＣ等のビデオ信号に変換し、モニタ３００に出力する。

以上の機構により、電子内視鏡１００の撮像素子１２２によって撮像された内視鏡画像がモニタ３００に表示されるようになる。

電子内視鏡用プロセッサ２００のケース２０１の外面には、ＵＩ（ユーザインターフェース）２４１が設けられている。ＵＩ２４１は、例えばタッチパネルモニタであり、本実施形態の電子内視鏡装置１の使用者は、ＵＩ２４１を操作することによって、各種設定を行うことができる。例えば、ランプ２１１からの光をターレット２１２の窓２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ或いは２１２ｄのいずれに通過させるか（すなわち、通常観察を行うか特定の波長域の内視鏡観察を行うか）を、ＵＩ２４１の操作によって設定することができる。

本実施形態の電子内視鏡用プロセッサ２００のコントローラ２２１は、一定の間隔Ｔ１ごとに画像が撮像されるよう、撮像素子１２２を制御している。そのため、モニタ３００に表示される内視鏡画像は、間隔Ｔ１で更新される（すなわち、フレームレートが１／Ｔ１であるような）動画となる。

本実施形態の電子内視鏡装置１は、モニタ３００に表示される画像が正しい色合いで表示されるように、電子内視鏡用プロセッサ２００のＡＦＥ２３１でのゲインを自動的に調整するよう構成されている。このゲイン調整機能について、以下に説明する。

ターレット２１２を通過した光は、ビームスプリッタ２１３に入射するようになっている。ビームスプリッタ２１３は、入射した光の大部分をそのまま透過させて集光レンズ２１４に入射させると共に、入射した光の一部を屈曲して、フォトダイオード２１６に入射させる。コントローラ２２１は、モータ２１５を制御して、ランプ２１１にて生成された光が窓２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ及び２１２ｄに順番に通過するようにするとともに、窓２１２ａ〜２１２ｄの夫々に光が通過したときのフォトダイオード２１６の出力（光量の検出結果）を取得する。そして、フォトダイオード２１６の検出結果に基づいて、ランプ２１１によって生成された白色光の波長分布を推定し、その推定結果に基づいてＡＦＥ２３１に指示するゲインの値を決定する。なお、本実施形態においては、フォトダイオード２１６の検出結果を所定の関数に代入することによって得られる指標値、或いは、所定のルックアップテーブルを参照することによって得られる指標値から、白色光の波長分布が推定されるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、電子内視鏡装置１の操作者が、電子内視鏡１にキャップを取り付ける等の特定の操作を行うことなく、自動的にゲイン調整を行うことができる。

なお、本実施形態においては、上記のゲイン調整に係る処理は、電子内視鏡用プロセッサ２００の電源投入時に実行される。ただし、本発明は上記構成に限定されるものではなく、電子内視鏡用プロセッサのシャットダウン処理が指示された時、電子内視鏡用プロセッサ２００に電子内視鏡１００が接続された時、或いは、電子内視鏡１００が電子内視鏡用プロセッサ２００から取り外された時など、他のタイミングでゲイン調整が行われる構成としても良い。

また、本実施形態においては、ビームスプリッタ２１３によって、光の一部をフォトダイオードに入射させるものであるが、ビームスプリッタ２１３を用いず、小型のフォトダイオードを光路中または光路に近接した位置に配置して、ランプ２１１が生成する光の一部をフォトダイオードに入射させる構成としても良い。また、フォトダイオードの代わりに、光量を検出可能な他のセンサ、例えば光電圧センサなどを用いる構成としても良い。

１ 電子内視鏡装置
１００ 電子内視鏡
１２２ 固体撮像素子
１３１ ライトガイド
２００ プロセッサ
２１１ ランプ
２１２ ターレット
２１３ ビームスプリッタ
２１６ フォトダイオード
２２１ コントローラ
２３３ 画像処理回路

Claims (7)

1. 体腔内挿入部先端内に設けられた撮像素子及び該撮像素子によって撮像される体腔内の被検体を照明する為の照明光を伝送するライトガイドを備えた電子内視鏡と、
   前記撮像素子からの映像信号を処理して、外部のモニタに表示させる為のビデオ信号を生成するビデオプロセッサと、
   前記ライトガイドを介して体腔内の被検体に照明光を供給する光源装置と、
   前記ビデオプロセッサ及び前記光源装置を制御する制御手段と、
   を有し、前記撮像素子によって撮像された前記被検体の映像を前記モニタに表示させる電子内視鏡装置であって、
   前記光源装置が、白色光を生成するランプと、該ランプによって生成される光を集光して前記ライトガイドに送る集光手段と、該ランプと該集光手段との間に配置され回転可能に保持されたターレットと、該ターレットを所定の角度に回転移動させる駆動手段と、該ターレットを通過した光の一部が入射されるよう配置された光量検出手段を備え、
   前記ビデオプロセッサは、前記撮像素子からの映像信号を増幅する信号増幅手段を有し、
   ターレットには、その回転軸周りの円周上に間隔をおいて、複数個の窓が形成されており、該複数個の窓の少なくとも２つは、それぞれ異なる周波数帯の光を透過する帯域制限フィルタが設けられた帯域制限窓となっており、
   前記制御手段は、前記光量検出手段が検出した前記帯域制限フィルタを通過した光の光量に基づいて、前記信号増幅手段に与える増幅率を設定する
   ことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記光源装置が、前記ターレットと前記集光手段との間に配置され、入射した光の一部を分岐して前記光量検出手段に送るビームスプリッタを有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
3. 前記制御手段は、前記光源装置の電源投入時に、前記光量検出手段の検出結果に基づいて前記信号増幅手段に与える増幅率を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子内視鏡装置。
4. 前記制御手段は、前記光源装置のシャットダウン処理中に、前記光量検出手段の検出結果に基づいて前記信号増幅手段に与える増幅率を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子内視鏡装置。
5. 前記制御手段は、前記光源装置又は前記ビデオプロセッサに前記電子内視鏡が接続された時の前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記信号増幅手段に与える増幅率を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子内視鏡装置。
6. 前記制御手段は、前記光源装置又は前記ビデオプロセッサから前記電子内視鏡が取り外された時の前記光量検出手段の検出結果に基づいて、前記信号増幅手段に与える増幅率を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子内視鏡装置。
7. 前記ビデオプロセッサ、前記光源装置及び前記制御手段が一体の装置として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。

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