JP2012183193A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸強調された動画像を出力可能な電子内視鏡装置を提供する。
【解決手段】先端部に被写体を撮像する撮像手段を有し、撮像手段から出力される画像を映像信号として出力する電子内視鏡と、モニタと、映像信号を処理してモニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置が、電子内視鏡の先端部から複数の照明光を出射する照明手段を有し、撮像手段は、電子内視鏡の先端部を前面から見た場合に該先端部の中央に配置され、複数の照明光の出射口は撮像手段を中心とした円周上に均等な角度で配置され、複数の照明光は所定の出射角度で前記出射口から出射され、複数の照明光によって照明される照明領域は、それぞれ撮像手段によって撮像される撮像領域を含み、複数の照明光は、撮像手段のフィールド周期又はフレーム周期に基づいて順次切り換えられ、複数の照明光のうちの１つが出射される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、照明光を内視鏡先端から被写体に照射する電子内視鏡装置であって、特に被写体の凹凸強調機能を有する電子内視鏡装置に関する。

内視鏡の挿入管の先端部に対物光学系及び撮像素子を内蔵した電子内視鏡と、該電子内視鏡から出力される映像信号を処理してモニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置が、体腔内の診断等に広く利用されている。

電子内視鏡装置による診断においては、胃内壁や大腸内壁が全体的に赤橙系色を呈し、その微妙な凹凸を観察し難いことから、例えば、インジゴカルミン溶液等の青色系の色素溶液を散布して粘膜壁面の微妙な凹凸を強調して観察することが行われている。しかし、このような色素溶液を散布する方法では、一旦色素溶液を散布した直後には元の状態での観察ができないといった問題があるため、近年、画像処理によってあたかも色素散布したかのような色コントラストでカラー画像を再現しうる電子内視鏡装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００３−８８４９８号公報

特許文献１の構成は、凹部に相当する画素の信号レベルが凸部に相当する画素の信号レベルよりも相対的に小さくなることを利用し、凹部に相当する画素について青色成分を強調することで、あたかもインジゴカルミン溶液を散布したかのようなカラー画像を得ている。しかしながら、特許文献１の構成は、取得される各色の画像データを演算処理し、更に凹部に相当する画素について画像処理を行う構成であるため、処理が重く、動画像に適用するためには高速のＣＰＵを用いる必要があった。

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、画像処理などの重い処理を組み込むことなく簡単な構成で凹凸強調を行うことにより、凹凸強調された動画像を出力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、先端部に体腔内の被写体を撮像する撮像手段を有し、該撮像手段から出力される内視鏡画像を映像信号として出力する電子内視鏡と、モニタと、映像信号を処理してモニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、電子内視鏡の先端部から複数の照明光を出射する照明手段を有し、撮像手段は、電子内視鏡の先端部を前面から見た場合に、該先端部の中央に配置され、複数の照明光の出射口は、撮像手段を中心とした円周上に均等な角度で配置され、複数の照明光のそれぞれは、所定の出射角度で出射口から出射され、複数の照明光によって照明される照明領域は、それぞれ撮像手段によって撮像される撮像領域を含み、複数の照明光は、撮像手段のフィールド周期又はフレーム周期に基づいて順次切り換えられ、複数の照明光のうちの１つが出射されることを特徴とする。

このような構成によれば、撮像手段の１フィールド又は１フレーム毎に複数の照明光が切り換わり、複数の照明光によって照明されて撮像される撮像領域内の被写体の凸部の影が１フレーム毎に異なる方向にできるため、モニタ上で動画像として見た場合、被写体の凸部が強調されて観察される。

また、複数の照明光は、撮像手段を中心とした円周上に略１８０度の間隔で配置された２つの照明光であり、撮像手段のフィールド周期又はフレーム周期に基づいて交互に切り換えられて出射される構成とすることができる。

また、複数の照明光は、撮像手段を中心とした円周上に略９０度の間隔で配置された４つの照明光であり、４つの照明光を円周方向時計回り又は反時計回りに第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光とした場合に、第１の照明光、第３の照明光、第２の照明光、第４の照明光の順に順次切り換えられて出射される構成とすることができる。このような構成にすると、被写体の凸部の影が凸部の上下左右方向にできるため、より一層凸部が強調されて観察される。

複数の照明光は、撮像手段を中心とした円周上に略９０度の間隔で配置された４つの照明光であり、４つの照明光を円周方向時計回り又は反時計回りに第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光とした場合に、第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光の順に順次切り換えられて出射される構成とすることができる。

また、照明手段は、照明光を生成する光源と、光源からの照明光を電子内視鏡の先端部に導光する複数の導光手段と、光源と複数の導光手段の間に配置され、光源から複数の導光手段に入射される光源からの照明光を制御するシャッタ手段とを有し、複数の照明光は、複数の導光手段の出射端から出射される照明光であることが望ましい。

また、照明手段は、照明光を生成する複数の光源を有し、複数の照明光は、複数の光源によって生成された照明光であることが望ましい。また、この場合、複数の光源が、発光ダイオードであることが望ましい。このような構成とすると、電子内視鏡の先端部をより細径化することが可能となる。

また、照明領域は、撮像手段が被写体に合焦している時に、撮像領域においてそれぞれ重なる構成とすることができる。

以上のように、本発明によれば、凹凸強調された動画像を出力可能な電子内視鏡装置が実現される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１のブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１で用いられる電子内視鏡１００の先端部の正面図である。 図３は、図１及び図２における電子内視鏡１００の先端部を側面から見た時の側面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理のフローチャートである。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍのブロック図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで用いられる電子内視鏡１００Ｍの先端部の正面図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理のフローチャートである。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。 図１４は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１から図６を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置１を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡装置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。また、図２は、電子内視鏡１００の先端部の正面図である。

電子内視鏡用プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡装置１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡装置１内の各種回路に出力する。

ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、白色光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されつつシャッタ２１２を介して適正な光量に制限されて、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。

ＬＣＢ１０２は、右側ＬＣＢ１０２ａと左側ＬＣＢ１０２ｂとにより構成されており、ランプ２０８からの照明光の入射端位置で１つに束ねられている。右側ＬＣＢ１０２ａと左側ＬＣＢ１０２ｂは、電子内視鏡１００内に延設されており、右側ＬＣＢ１０２ａと左側ＬＣＢ１０２ｂの入射端に入射した照明光は、右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂ内を全反射を繰り返すことによって伝播する。右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂ内を伝播した照明光は、電子内視鏡１００の先端に配された右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂの出射端から出射する。右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂの出射端から出射した照明光は、それぞれ右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４を介して被写体を照明する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０７を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。図２に示すように、電子内視鏡１００の先端部は円筒形状をしており、対物レンズ１０７は電子内視鏡１００の先端部の中心部分に配置され、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４は、対物レンズ１０７を中心として径方向右側及び左側に配置される。

シャッタ２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばステッピングモータであり、ドライバ２１６の制御下で駆動する。シャッタ２１２は、複数の羽絞りで構成され、右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂに入射される照明光の光量を制御する。具体的には、シャッタ２１２は、モニタ３００に表示される映像が適正な明るさとなるように、ランプ２０８から右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂに入射される照明光の光量を制限する。通常の内視鏡画像を観察する場合（以下、「通常観察」と称する）には、ＬＣＢ１０２の入射端には左側ＬＣＢ１０２ａと右側ＬＣＢ１０２ｂのそれぞれに同じ光量の照明光が入射されるようにシャッタ２１２が制御され、後述する凹凸強調処理が行われる場合には、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光が所定のタイミングで切り換わるようにシャッタ２１２が制御される。

固体撮像素子１０８は、ＩＲ（InfraRed）カットフィルタ１０８ａ、ベイヤ配列カラーフィルタ１０８ｂの各種フィルタが受光面前面に配置された単板式カラーＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に応じた撮像信号に変換する。変換された撮像信号は、アンプ１１０で増幅された後、ドライバ信号処理回路１１２に入力されＡＤ変換、信号増幅等の処理後、信号処理回路２２０に出力される。なお、本実施形態の固体撮像素子１０８は、ＮＴＳＣ方式のインターレース型イメージセンサであり、１フレームの画像は、１／６０秒毎に交互に読み出される奇数フィールド（ＯＤＤフィールド）の画像と偶数フィールド（ＥＶＥＮフィールド）の画像によって構成される。また、別の実施形態では、固体撮像素子１０８は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサであってもよい。

ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４にアクセスして電子内視鏡１００の固有情報を読み出す。電子内視鏡１００の固有情報には、例えば固体撮像素子１０８の画素数や感度、対応可能なレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４から読み出した固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。

システムコントローラ２０２は、電子内視鏡１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、不図示のメモリに格納されたプログラム（後述の凹凸強調処理を含む）に従い、生成された制御信号を用いて、電子内視鏡用プロセッサ２００に接続中の電子内視鏡１００に適した処理がなされるように電子内視鏡用プロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを統括的に制御する。

タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８を電子内視鏡用プロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。

信号処理回路２２０は、ドライバ信号処理回路１１２から出力されるデジタルの画像データを画像メモリ２２１に記憶する。また、信号処理回路２２０は、画像メモリ２２１に記憶された画像データを所定の（すなわち、モニタ３００の水平及び垂直同期周波数に対応した）タイミングで読み出し、読み出した画像データに所定の画像処理（例えば、エンハンス処理など）を行い、画像処理が行われた後の画像データを、所定の形式のビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ形式）に変換し、モニタ３００に出力する。この結果、電子内視鏡１００の固体撮像素子１０８によって撮像された被写体の内視鏡画像が、モニタ３００に表示されることになる。なお、上述の信号処理回路２２０の各動作は、タイミングコントローラ２０４及びシステムコントローラ２０２の制御によって行われる。

また、信号処理回路２２０は、後述する凹凸強調処理時、システムコントローラ２０２からの指示に基づいてドライバ２１６を制御し、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光を所定のタイミングで切り換える。

次に、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理について説明する。図３は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理時の電子内視鏡１００と被写体Ｘとの相対的な位置関係を示す図であり、電子内視鏡１００の先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている場合を示している。なお、図３は、図１及び図２における電子内視鏡１００の先端部を側面から見た時の図であり、図１及び図２と共通する構成要素には共通する符号を付している。

右側ＬＣＢ１０２ａ及び左側ＬＣＢ１０２ｂによって導光された照明光は、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から所定の照射角度で出射される（図３中、点線で示す）。ここで、右側配光レンズ１０３から出射される照明光によって照射される被写体Ｘの範囲を照明エリアＡとし、左側配光レンズ１０４から出射される照明光によって照射される被写体Ｘの範囲を照明エリアＢとした場合、照明エリアＡと照明エリアＢとは、電子内視鏡１００の先端部の前面で重なり、電子内視鏡１００の先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている場合には、照明エリアＡと照明エリアＢとが重なる領域は、対物レンズ１０７を介して固体撮像素子１０８で撮像できる撮像エリアと略一致するように構成されている。上述したように、通常観察時には、右側ＬＣＢ１０２ａと左側ＬＣＢ１０２ｂのそれぞれに同じ光量の照明光が入射されるようにシャッタ２１２が制御されるため、撮像エリアは、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光で一様に照明される。一方、凹凸強調処理時には、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光が所定のタイミングで切り換わるようにシャッタ２１２が制御されるため、撮像エリア内における被写体Ｘは、右側配光レンズ１０３からの照明光又は左側配光レンズ１０４からの照明光のいずれか一方で照明される。本実施形態においては、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光は、固体撮像素子１０８で撮像される１フレームの画像毎（すなわち、１／３０秒）に切り換わるように構成されている。そして、撮像エリア内の被写体Ｘの凸部に対し、右側配光レンズ１０３からの照明光が照射された場合、その凸部の頂点から右側の領域は一様に照明されるものの、凸部の左側には凸部の影が形成されることとなる。また同様に、左側配光レンズ１０４からの照明光が照射された場合、その凸部の頂点から左側の領域は一様に照明されるものの、凸部の右側には凸部の影が形成されることとなる。従って、被写体Ｘの凸部の頂点部分は、右側配光レンズ１０３からの照明光と左側配光レンズ１０４からの照明光との両方によって照明されるため明るく観察されるが、凸部の周辺は、凸部の影の影響により凸部の頂点部分と比較して暗くなる。すなわち、被写体Ｘの凸部及び凹部が強調された画像が得られることとなる。このように、本実施形態の凹凸強調処理は、電子内視鏡１００の先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている状態において、撮像エリア内の被写体Ｘに対し、異なる角度から照明光を照射し、凸部の頂点部分が明るく、凸部周辺が暗く観察されることを利用して凹凸強調された動画像を得るものである。本実施形態の場合、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光が、固体撮像素子１０８で撮像される１フレームの画像毎に切り換わるため、被写体Ｘの凸部の影が１フレーム毎に異なる方向にでき、動画像として見た場合、被写体Ｘの凸部が強調されて観察される。

図４は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される凹凸強調処理のフローチャートである。本実施形態の凹凸強調処理は、通常観察によって被写体Ｘに合焦している時（すなわち、電子内視鏡１００の先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている時）に、ユーザがフロントパネル２１８を操作し、凹凸強調処理を開始するための入力を行うことによって実行される。なお、以下の説明においては、説明の便宜のため、右側配光レンズ１０３から出射される照明光による照明を「右側照明」、左側配光レンズ１０４から出射される照明光による照明を「左側照明」と称する。

凹凸強調処理が実行されると、ステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、右側照明がオンされ、左側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が右側ＬＣＢ１０２ａにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、左側照明がオンされ、右側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が左側ＬＣＢ１０２ｂにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ステップＳ１２と同様、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ステップＳ１３と同様、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、システムコントローラ２０２は、凹凸強調処理を終了するための入力の有無（すなわち、ユーザがフロントパネル２１８を操作したか否か）を判断し、凹凸強調処理を終了するための入力が無い場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、処理はＳ１１に戻り、Ｓ１１からＳ１６までの処理が繰り返し実行される。また、ステップＳ１７において、凹凸強調処理を終了するための入力が有ると判断された場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、凹凸強調処理は終了する。

以上のように、本実施形態の凹凸強調処理は、電子内視鏡１００の先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている状態で、１フレーム毎に右側照明と左側照明とを切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示している。このような構成により、被写体Ｘの凸部の影が１フレーム毎に異なる方向にでき、動画像として見た場合、被写体Ｘの凸部が強調されて観察される。

以上が本発明の第１の実施形態の説明であるが、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。以下、第１の実施形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例の説明においては、重複した説明を避けるため、主に第１の実施形態との相違点について説明する。

（第１の実施形態の変形例）
本発明の第１の実施形態の凹凸強調処理においては、１フレーム毎に右側照明と左側照明とを切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示する構成としたが、例えば、１フィールド毎に右側照明と左側照明とを切り換える構成とすることも可能である。

図５は、第１の実施形態の凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。本変形例は、ＯＤＤフィールド及びＥＶＥＮフィールドの画像の読み出し（すなわち、ステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８）毎に右側照明と左側照明とを切り換える（ステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７）点で第１の実施形態の凹凸強調処理と異なる。すなわち、本変形例では、ＯＤＤフィールド及びＥＶＥＮフィールドの画像の読み出し時間（１／６０秒）毎に右側照明と左側照明とが切り換わる。本変形例の凹凸強調処理においては、右側照明と左側照明との切り換わり周期が第１の実施形態の凹凸強調処理に比べて短くなるため、被写体Ｘが振動する場合（例えば、声帯を撮影する場合）や電子内視鏡１００の先端部が移動している場合であっても被写体Ｘの凸部が強調されて観察される点で有効である。

また、本発明の第１の実施形態においては、インターレース方式の固体撮像素子１０８を用い、１フレーム毎に右側照明と左側照明とを切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示する構成としたが、例えば、全画素読み出し方式の固体撮像素子１０８を適用することも可能である。

図６は、第１の実施形態の凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートであり、全画素読み出し方式の固体撮像素子１０８を使用した場合の凹凸強調処理を示している。本変形例は、フィールド単位で画像の読み出しを行うのではなく、フレーム単位で画像の読み出しを行う点で第１の実施形態の凹凸強調処理とは異なる。すなわち、図４のステップＳ１２及びＳ１３に代えて図６のステップＳ３２が実行され、図４のステップＳ１５及びＳ１６に代えて図６のステップＳ３４が実行される。ステップＳ３２では、右側照明のみオンしている状態（ステップＳ３１）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。また、ステップＳ３４では、左側照明のみオンしている状態（ステップＳ３３）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。本変形例の凹凸強調処理においては、固体撮像素子１０８の全画素を一度に読み出す構成であるため、被写体Ｘが振動する場合（例えば、声帯を撮影する場合）や電子内視鏡１００の先端部が移動している場合にコーミングノイズの影響が出ない点で有効である。

（第２の実施形態）
次に、図７から図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍを説明する。本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍは、ランプ２０８からの照明光を導光するＬＣＢ１０２Ｍが上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄを有し、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄの出射端前面に上側配光レンズ１０５及び下側配光レンズ１０６を有する点で第１の実施形態とは異なる。以下、第１の実施形態と異なる点について詳述する。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡装置１Ｍのブロック図である。また、図８は、本実施形態の電子内視鏡１００Ｍの先端部の正面図である。

図７に示されるように、本実施形態の電子内視鏡装置１Ｍに内蔵されるＬＣＢ１０２Ｍは、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄによって構成されており、第１の実施形態と同様、これらはランプ２０８からの照明光の入射端位置で１つに束ねられている。右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄは、電子内視鏡１００Ｍ内に延設されており、各ＬＣＢの入射端に入射した照明光は、各ＬＣＢ内を全反射を繰り返すことによって伝播する。そして、各ＬＣＢ内を伝播した照明光は、電子内視鏡１００の先端に配された各ＬＣＢの出射端から出射する。右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄの各出射端から出射した照明光は、それぞれ右側配光レンズ１０３、左側配光レンズ１０４、上側配光レンズ１０５及び下側配光レンズ１０６を介して被写体を照明する。第１の実施形態と同様、被写体からの反射光は、対物レンズ１０７を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。図８に示すように、電子内視鏡１００Ｍの先端部は円筒形状をしており、対物レンズ１０７は電子内視鏡１００Ｍの先端部の中心部分に配置され、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４は、対物レンズ１０７を中心として径方向右側及び左側に配置され、上側配光レンズ１０５及び下側配光レンズ１０６は、対物レンズ１０７を中心として径方向上側及び下側に配置される。

第１の実施形態と同様、電子内視鏡用プロセッサ２００Ｍに内蔵されるランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されつつシャッタ２１２Ｍを介して適正な光量に制限されて、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄの各入射端に入射する。シャッタ２１２Ｍは、複数の羽絞りで構成され、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄに入射される照明光の光量を制御する。シャッタ２１２Ｍの具体的な動作は、第１の実施形態と同様であり、通常観察時、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄの各入射端には各ＬＣＢに同じ光量の照明光が入射されるようにシャッタ２１２Ｍが制御され、後述する凹凸強調処理が行われる場合には、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄから出射される照明光が所定のタイミングで切り換わるようにシャッタ２１２Ｍが制御される。

次に、本実施形態の電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理について説明する。本実施形態の凹凸強調処理の基本原理は、上述した第１の実施形態の凹凸強調処理と同様である。すなわち、本実施形態の凹凸強調処理は、電子内視鏡１００Ｍの先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている状態において、撮像エリア内の被写体Ｘに対し、異なる角度から照明光を照射し、凸部の頂点部分が明るく、凸部周辺が暗く観察されることを利用して凹凸強調された動画像を得るものである。本実施形態の場合、右側ＬＣＢ１０２ａ、左側ＬＣＢ１０２ｂ、上側ＬＣＢ１０２ｃ及び下側ＬＣＢ１０２ｄから出射される照明光が、固体撮像素子１０８で撮像される１フレームの画像毎に切り換わるように構成されることにより、第１の実施形態と同様、被写体Ｘの凸部が強調されて観察される。

図９は、本実施形態の電子内視鏡装置１Ｍで実行される凹凸強調処理のフローチャートである。本実施形態の凹凸強調処理は、通常観察によって被写体Ｘに合焦している時（すなわち、電子内視鏡１００Ｍの先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている時）に、ユーザがフロントパネル２１８を操作し、凹凸強調処理を開始するための入力を行うことによって実行される。なお、以下の説明においては、説明の便宜のため、右側配光レンズ１０３から出射される照明光による照明を「右側照明」、左側配光レンズ１０４から出射される照明光による照明を「左側照明」、上側配光レンズ１０５から出射される照明光による照明を「上側照明」、下側配光レンズ１０６から出射される照明光による照明を「下側照明」と称する。

凹凸強調処理が実行されると、ステップＳ１０１が実行される。ステップＳ１０１では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、右側照明がオンされ、左側照明、上側照明及び下側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が右側ＬＣＢ１０２ａにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、左側照明がオンされ、右側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が左側ＬＣＢ１０２ｂにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２と同様、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３と同様、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、上側照明がオンされ、左側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が上側ＬＣＢ１０２ｃにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０２、Ｓ１０５と同様、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０３、Ｓ１０６と同様、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、固体撮像素子１０８のフレーム周期のタイミングで、下側照明がオンされ、上側照明がオフされる。すなわち、システムコントローラ２０２は、信号処理回路２２０及びドライバ２１６を介してモータ２１４を制御し、ランプ２０８からの照明光が下側ＬＣＢ１０２ｄにのみ入射するようにシャッタ２１２の羽絞りを駆動する。次いで、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１０８と同様、固体撮像素子１０８のＯＤＤフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０９と同様、固体撮像素子１０８のＥＶＥＮフィールドの画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。次いで、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、システムコントローラ２０２は、凹凸強調処理を終了するための入力の有無（すなわち、ユーザがフロントパネル２１８を操作したか否か）を判断し、凹凸強調処理を終了するための入力が無い場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、処理はＳ１０１に戻り、Ｓ１０１からＳ１１２までの処理が繰り返し実行される。また、ステップＳ１１３において、凹凸強調処理を終了するための入力が有ると判断された場合には（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、凹凸強調処理は終了する。

以上のように、本実施形態の凹凸強調処理は、電子内視鏡１００Ｍの先端部と被写体Ｘとが対物レンズ１０７の焦点距離に相当する距離だけ離れている状態で、１フレーム毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示している。このような構成により、被写体Ｘの凸部の影が１フレーム毎に異なる方向にでき、動画像として見た場合、被写体Ｘの凸部が強調されて観察される。また、本実施形態においては、被写体Ｘの凸部の影が凸部の上下左右方向にできるため、第１の実施形態と比較して、より一層凸部が強調されて観察される。なお、本実施形態においては、１フレーム毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換える構成として説明したが、切り換え順序を入れ替え、例えば、１フレーム毎に右側照明、左側照明、下側照明、上側照明を順次切り換える構成としても同様の効果が得られる。

以上が本発明の第２の実施形態の説明であるが、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。以下、第２の実施形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例の説明においては、重複した説明を避けるため、主に第２の実施形態との相違点について説明する。

（第２の実施形態の変形例）
本発明の第２の実施形態の凹凸強調処理においては、１フレーム毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示する構成としたが、例えば、１フレーム毎に右側照明、上側照明、左側照明、下側照明の順で切り換える（すなわち、対物レンズ１０７を中心として反時計回りの順で切り換える）構成とすることも可能である。

図１０は、第２の実施形態の凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。本変形例は、照明光の切り換え順が右側照明、上側照明、左側照明、下側照明の順となっている点で第２の実施形態の凹凸強調処理と異なる。すなわち、本変形例では、図９のステップＳ１０４とＳ１０７とが入れ替えられて実行される。また、本変形例の構成に限定されず、例えば、１フレーム毎に右側照明、下側照明、左側照明、上側照明の順で切り換える（すなわち、対物レンズ１０７を中心として時計回りの順で切り換える）構成としてもよい。

また、本発明の第２の実施形態の凹凸強調処理においては、１フレーム毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示する構成としたが、例えば、１フィールド毎に順次切り換える構成とすることも可能である。

図１１は、第２の実施形態の凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートである。本変形例は、ＯＤＤフィールド及びＥＶＥＮフィールドの画像の読み出し（すなわち、ステップＳ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８）毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換える（ステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７）点で第２の実施形態の凹凸強調処理と異なる。すなわち、本変形例では、ＯＤＤフィールド及びＥＶＥＮフィールドの画像の読み出し時間（１／６０秒）毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明が順次切り換わる。本変形例の凹凸強調処理においては、各照明の切り換わり周期が第２の実施形態の凹凸強調処理に比べて短くなるため、被写体Ｘが振動する場合（例えば、声帯を撮影する場合）や電子内視鏡１００Ｍの先端部が移動している場合であっても被写体Ｘの凸部が強調されて観察される点で有効である。また、図１２は、図１０と同様、照明光の切り換え順を右側照明、上側照明、左側照明、下側照明の順とした場合の更なる変形例である。すなわち、本変形例では、図１１のステップＳ２０３とＳ２０５とが入れ替えられて実行される。

また、本発明の第２の実施形態においては、インターレース方式の固体撮像素子１０８を用い、１フレーム毎に右側照明、左側照明、上側照明、下側照明を順次切り換えながら撮像エリア内の被写体Ｘの画像をモニタ３００に表示する構成としたが、例えば、全画素読み出し方式の固体撮像素子１０８を適用することも可能である。

図１３は、第２の実施形態の凹凸強調処理の変形例を示すフローチャートであり、全画素読み出し方式の固体撮像素子１０８を使用した場合の凹凸強調処理を示している。本変形例は、フィールド単位で画像の読み出しを行うのではなく、フレーム単位で画像の読み出しを行う点で第２の実施形態の凹凸強調処理とは異なる。すなわち、図９のステップＳ１０２及びＳ１０３に代えて図１３のステップＳ３０２が実行され、図９のステップＳ１０５及びＳ１０６に代えて図１３のステップＳ３０４が実行され、図９のステップＳ１０８及びＳ１０９に代えて図１３のステップＳ３０６が実行され、図９のステップＳ１１１及びＳ１１２に代えて図１３のステップＳ３０８が実行される。ステップＳ３０２では、右側照明のみオンしている状態（ステップＳ３０１）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。ステップＳ３０４では、左側照明のみオンしている状態（ステップＳ３０３）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。ステップＳ３０６では、上側照明のみオンしている状態（ステップＳ３０５）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。ステップＳ３０８では、下側照明のみオンしている状態（ステップＳ３０７）で、固体撮像素子１０８の１フレーム（全画素）の画像が画像メモリ２２１に読み出された後、信号処理回路２２０によって所定の画像処理が行われ、モニタ３００に出力される。本変形例の凹凸強調処理においては、固体撮像素子１０８の全画素を一度に読み出す構成であるため、被写体Ｘが振動する場合（例えば、声帯を撮影する場合）や電子内視鏡１００の先端部が移動している場合にコーミングノイズの影響が出ない点で有効である。また、図１４は、図１０と同様、照明光の切り換え順を右側照明、上側照明、左側照明、下側照明の順とした場合の更なる変形例である。すなわち、本変形例では、図１３のステップＳ３０３とＳ３０５とが入れ替えられて実行される。

本発明の第１の実施形態及びその変形例並びに第２の実施形態及びその変形例においては、電子内視鏡用プロセッサ２００（又は２００Ｍ）に内蔵されるランプ２０８からの照明光をＬＣＢ１０２（又は１０２Ｍ）によって電子内視鏡１００（又は１００Ｍ）の先端部に導光する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、ランプ２０８とＬＣＢ１０２（又は１０２Ｍ）に代えて、電子内視鏡１００（又は１００Ｍ）の先端部に発光ダイオード（ＬＥＤ）を複数配置し、これによって各照明を行うように構成することも可能である。

また、本発明の第１の実施形態及びその変形例においては、右側配光レンズ１０３及び左側配光レンズ１０４から出射される照明光によって凹凸強調処理を行う構成とし、第２の実施形態及びその変形例においては、右側配光レンズ１０３、左側配光レンズ１０４、上側配光レンズ１０５及び下側配光レンズ１０６から出射される照明光によって凹凸強調処理を行う構成としたが、これらの構成に限定されるものではなく、対物レンズ１０７を中心とした円周上に均等な角度で複数の光源が配置されていればよい。

１、１Ｍ 電子内視鏡装置
１００、１００Ｍ 電子内視鏡
１０２、１０２Ｍ ＬＣＢ
１０２ａ 右側ＬＣＢ
１０２ｂ 左側ＬＣＢ
１０２ｃ 上側ＬＣＢ
１０２ｄ 下側ＬＣＢ
１０３ 右側配光レンズ
１０４ 左側配光レンズ
１０５ 上側配光レンズ
１０６ 下側配光レンズ
１０７ 対物レンズ
１０８ 固体撮像素子
１１０ アンプ
１１２ ドライバ信号処理回路
１１４ メモリ
２００、２００Ｍ 電子内視鏡用プロセッサ
２０２ システムコントローラ
２０４ タイミングコントローラ
２０６ ランプ電源イグナイタ
２０８ ランプ
２１０ 集光レンズ
２１２、２１２Ｍ シャッタ
２１４ モータ
２１６ ドライバ
２２０ 信号処理回路
２２１ 画像メモリ
３００ モニタ

Claims (8)

1. 先端部に体腔内の被写体を撮像する撮像手段を有し、該撮像手段から出力される内視鏡画像を映像信号として出力する電子内視鏡と、モニタと、前記映像信号を処理して前記モニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、
   前記電子内視鏡の先端部から複数の照明光を出射する照明手段を有し、
   前記撮像手段は、前記電子内視鏡の先端部を前面から見た場合に、該先端部の中央に配置され、
   前記複数の照明光の出射口は、前記撮像手段を中心とした円周上に均等な角度で配置され、
   前記複数の照明光のそれぞれは、所定の出射角度で前記出射口から出射され、
   前記複数の照明光によって照明される照明領域は、それぞれ前記撮像手段によって撮像される撮像領域を含み、
   前記複数の照明光は、前記撮像手段のフィールド周期又はフレーム周期に基づいて順次切り換えられ、前記複数の照明光のうちの１つが出射される
   ことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記複数の照明光は、前記撮像手段を中心とした円周上に略１８０度の間隔で配置された２つの照明光であり、前記撮像手段のフィールド周期又はフレーム周期に基づいて交互に切り換えられて出射され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. 前記複数の照明光は、前記撮像手段を中心とした円周上に略９０度の間隔で配置された４つの照明光であり、前記４つの照明光を前記円周方向時計回り又は反時計回りに第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光とした場合に、第１の照明光、第３の照明光、第２の照明光、第４の照明光の順に順次切り換えられて出射されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
4. 前記複数の照明光は、前記撮像手段を中心とした円周上に略９０度の間隔で配置された４つの照明光であり、前記４つの照明光を前記円周方向時計回り又は反時計回りに第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光とした場合に、第１の照明光、第２の照明光、第３の照明光、第４の照明光の順に順次切り換えられて出射されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
5. 前記照明手段は、
   照明光を生成する光源と、
   前記光源からの照明光を前記電子内視鏡の先端部に導光する複数の導光手段と、
   前記光源と前記複数の導光手段の間に配置され、前記光源から前記複数の導光手段に入射される前記光源からの照明光を制御するシャッタ手段と、
   を有し、
   前記複数の照明光は、前記複数の導光手段の出射端から出射される照明光であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
6. 前記照明手段は、照明光を生成する複数の光源を有し、
   前記複数の照明光は、前記複数の光源によって生成された照明光であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
7. 前記複数の光源が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡装置。
8. 前記照明領域は、前記撮像手段が前記被写体に合焦している時に、前記撮像領域においてそれぞれ重なることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
   

Images