JP2607506B2

JP2607506B2 - 内視鏡用撮像装置

Info

Publication number: JP2607506B2
Application number: JP62047362A
Authority: JP
Inventors: 豊高橋
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-03-02
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPS63213812A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子内視鏡に適し、容易に照明光の組合せ
を変更できるようにした面順次式の内視鏡用撮像装置に
関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］近年、電荷結合素子（CCD）等の固体撮像素子を撮像
手段に用いた電子内視鏡装置が種々提案されている。

この電子内視鏡装置は、ファイバスコープに比べて解
像度が高く、画像の記録及び再生等が容易であり、ま
た、拡大や２画像の比較等の画像処理が容易である等の
利点を有する。

ところで、前記電子内視鏡装置のカラー画像の撮像方
式には、大別して照明光をＲ（赤）,G（緑）,B（青）等
に順次切換える面順次式と、固体撮像素子の前面にR,G,
B等の色光をそれぞれ透過する色フィルタをモザイク状
等に配列したフィルタアレイを設けた同時式とがある。

前記面順次式の電子内視鏡装置は、例えば、特開昭61
−50546号公報，特開昭61−2121号公報，特開昭55−549
33号公報に示されている。これらの従来例では、いずれ
も色の３原色であるR,G,Bの色光をそれぞれ透過するフ
ィルタを有する回転フィルタを、照明光の光路中に設
け、この回転フィルタを回転することによって時系列的
にR,G,B,R,…の光で照明し、それぞれの照明光による映
像を合成するものであり、なるべく忠実な色再現を得よ
うとするものである。そのため、R,G,Bの各フィルタの
分光透過率は、第５図に示すように、合成したときに比
視感度特性になるように選ぶのが一般的である。

ところで、一般的なテレビシステムでは、忠実な色再
現を得ることが大切であるが、内視鏡装置においては、
病変部を見つけやすくすることも大切である。しかしな
がら、体内は、ほとんど赤であり、極端に言えば、赤の
輝度の違い，彩度の違いしかないと言っても良く、上記
従来例では、忠実な色再現は得られるが、皮下を走行す
る微細血管等は、周囲とわずかに輝度，彩度の違うのみ
で、見落しがちであった。

これに対処するに、例えば特開昭56−3033号公報に
は、胃壁と血液とでは、第６図に示すように、赤外波長
領域で反射率（あるいは吸収係数）が大きく違うことを
利用して、例えば、緑，青，赤外（第５図おけるIR2）
の３光でそれぞれ照明して、疑似カラー表示する技術が
開示されている。この従来例によれば、赤外波長領域で
得られる不可視情報を可視情報に変換することができ、
例えば病変部と正常部の識別を迅速，容易に行うことが
可能になる。

しかしながら、上記従来例では、照明光の組合せ、す
なわち、観察波長が固定されており（例えば、緑，青，
赤外であれば、その組合せで固定されている。）、照明
光の組合せを簡単に変えることはできなかった。すなわ
ち、照明光の組合せをいろいろ変えて観察する場合、そ
の都度回転フィルタを交換したりする必要がある。とこ
ろが、全ての病変部については緑，青，赤外（IR2）の
組合せが有効とは限らない。つまり、ある患部では、胃
壁と比較し、第５図に示す赤外光IR2よりも長波長側の
波長領域での吸収係数が大きく違うということは充分考
えられる。

このような可視領域以外での特殊光観察についての医
学的研究は、まだ充分にはなされておらず、これから本
格化しようとしている段階であり、照明光の組合せをい
ろいろ変えて病変部を観察し、病変部の種類によりどの
ような照明光の組合せが周辺部との識別の上で有効か調
査し、その結果をもとに診断に応用していきたいという
ニーズが強くある。しかし、上述したように、従来は、
照明光の組合せを簡単に切換える手段がなかった。

［発明の目的］本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、面順
次式の内視鏡用撮像装置において、容易に照明光の組合
せを変更できるようにした内視鏡用撮像装置を提供する
ことを目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による内視鏡用撮像装置は、異なる波長領域の
照明光毎に被観察体を撮像手段により撮像し、カラー画
像として表示する面順次式の内視鏡用撮像装置におい
て、間欠的に照明光を出射可能な光源装置と、この光源
装置と被観察体との間に設けられ、分光透過特性の異な
る少なくとも４種類以上の透過部を有し、前記光源装置
からの照明光を前記透過部を順次透過させることが可能
な回転フィルタと、前記透過部から任意の３種類の透過
部を選択指定する選択指定手段と、前記回転フィルタの
回転に同期して前記光源装置の照明光を間欠的に出射さ
せて、前記選択指定手段での選択結果に基づいて前記回
転フィルタの選択指定された透過部のみを選択的に透過
するように、前記光源装置の照明光の出射タイミングを
制御する制御手段と、前記回転フィルタの異なる分光透
過特性を有する透過部を選択的に透過した照明光による
前記撮像手段の各出力をそれぞれ異なる色信号に任意に
割り当てて映像信号処理してカラー表示可能な映像信号
処理手段と、を設けたことを特徴とする。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第１
図は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２図は
電子内視鏡装置の全体を示す側面図、第３図は回転フィ
ルタを示す説明図、第４図は設定スイッチを示す説明
図、第５図は回転フィルタの各フィルタの分光透過率を
示す説明図である。

本実施例は、本発明を電子内視鏡装置に適用した例で
ある。

第２図に示すように、電子内視鏡１は、細長で例えば
軟性の挿入部２の後端に太径の操作部３が連設されてい
る。前記挿入部２は、口腔等から人体20の体腔内部21に
挿入できるようになっている。前記操作部３の後端部か
らは側方に可撓性のユニバーサルコード４が延設され、
このユニバーサルコード４の先端にコネクタ５が設けら
れている。前記電子内視鏡１は、前記コネクタ５を介し
て、光源装置及び映像信号処理回路が内蔵されたビデオ
プロセッサ６に接続されるようになっている。更に、こ
のビデオプロセッサ６には、カラーモニタ７が接続され
るようになっている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの
先端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部10が順次
設けられている。また、前記操作部３に設けられた湾曲
操作ノブ11を回動操作することによって、前記湾曲部10
を上下／左右方向に湾曲できるようになっている。ま
た、前記操作部３には、前記挿入部２内に設けられた処
置具チャンネルに連通する挿入口12が設けられている。

第１図に示すように、前記ビデオプロセッサ６内に
は、間欠的に照明光を出射可能な光源装置としてのスト
ロボ光源25が設けられている。このストロボ光源25は、
可視領域から赤外領域に至る広帯域の波長の光を発光す
るようになっている。また、このストロボ光源25は、照
明光の出射タイミングを制御する制御手段としてのタイ
ミングコントロール回路30によって、点灯のタイミング
が制御されるようになっている。前記ストロボ光源25の
前方には、集光レンズ26、及び駆動部27によって回転駆
動される回転フィルタ28が配設されており、前記ストロ
ボ光源25から出射された光は、前記レンズ26を通って、
前記回転フィルタ28に入射するようになっている。

前記回転フィルタ28は、第３図に示すように構成され
ている。

すなわち、円周方向に９分割さており、この分割され
た各部には、それぞれ第５図に示すような分光透過特性
を有する第１の赤色光R1,第２の赤色光R2,第３の赤色光
R3,第４の赤色光R4,緑色光G,青色光B,第１の赤色光IR1,
第２の赤色光IR2,第３の赤色光IR3を透過する透過部で
ある。フィルタ28a〜28iがこの順に配列されている。

第５図に示すように、第１の赤色光R1は、通常の赤色
光であり、この第１の赤色光R1、緑色光G,青色光Ｂは、
合成すると比視感度特性になるような分光透過率になっ
ている。また、第３の赤色光R3は、前記第１の赤色光R1
と略同じ波長にピークを有するが、バンド幅は、第１の
赤色光R1に比べ狭くなっている。また、第２の赤色光R2
は、第３の赤色光R3よりも短波長側にピークを有し、第
４の赤色光R4は、第３の赤色光R3よりも長波長側にピー
クを有し、それぞれバンド幅は、第３の赤色光R3と略同
じになっている。また、第１ないし第３の赤色光IR1〜I
R3は、互いに異なる波長にピークを有し、IR1,IR2,IR3
の順にピーク波長が長くなっている。

尚、前記各フィルタ28a〜28iの各間には、遮光部が設
けられている。

また、前記回転フィルタ28の各フィルタ28a〜28iの内
周側には、半径の異なる９つの同心円上であって各フィ
ルタ28a〜28iの回転方向の前方に、どのフィルタが光路
上にあるかを検知するための回転角読取りマーク29a〜2
9iが設けられている。また、第１図に示すように、前記
回転角読取りマーク29a〜29iに対向して、この回転角読
取りマーク29a〜29iを読取るセンサ31が設けられてい
る。前記回転角読取りマーク29a〜29iは透孔や他の部分
と反射率の異なる部分として形成し、前記センサ31は前
記回転フィルタ28を挟んでまたは回転フィルタ28の同一
側に配設された発光素子と受光素子を有する光学的セン
サとしても良いし、あるいは、前記回転角読取りマーク
29a〜29iは磁性材で形成し、前記センサ31はホール素子
等の磁気センサとしても良い。そして、前記センサ31に
よって、回転フィルタ28の位相、すなわち、どのフィル
タが光路上にきているかを検知し、この位相情報は、前
記タイミングコントロール回路30に入力されるようにな
っている。

尚、第１図及び第３図において矢印61は、回転フィル
タ28の回転方向を示している。

また、前記駆動部27は、例えば駆動モータとモータド
ライバとからなり、前記タイミングコントロール回路30
によって回転が制御されるようになっている。

また、本実施例では、前記ビデオプロセッサ６の例え
ば操作パネルに、前記タイミングコントロール回路30に
対して、前記フィルタ28a〜28iから任意の３種類のフィ
ルタ（透過部）を選択指定することにより、照明光の組
合せを指定する選択指定手段である設定スイッチ60が設
けられている。この設定スイッチ60は、第４図に示すよ
うに、それぞれ、B,G,R1,R2,R3,R4,IR1,IR2,IR3に対応
する押しボタンスイッチ60a〜60iを有し、この押しボタ
ンスイッチ60a〜60iのうちの任意の３つのボタンを押す
ことにより、任意の照明光の組合せを選択できるように
なっている。そして、前記タイミングコントロール回路
30は、センサ31で回転角読取りマーク29a〜29iを読取っ
て得られる位相情報と、前記設定スイッチ60で選択され
た照明光の組合せの情報とにより、ストロボ光源25の発
光のタイミングを制御し、このストロボ光源25は、前記
回転フィルタ28の各フィルタ28a〜28iのうち前記設定ス
イッチ60で選択された３つの照明光に対応するフィルタ
が光路上にきたときだけ発光するようになっている。

前記回転フィルタ28を透過した照明光は、集光レンズ
33で集光されて、コネクタ５を介して接続された電子内
視鏡１のユニバーサルコード４及び挿入部２内に挿通さ
れたライトガイド35に入射するようになっている。そし
て、この照明光は、ライトガイド35を介して先端部９に
導かれ、このライトガイド35の先端面から出射され、先
端部９に設けられた配光レンズ36を通って、被写体、例
えば第１図に示すように体腔内部21の病変部22に向けて
出射されるようになっている。

前記先端部９には、対物レンズ系41が設けられ、この
対物レンズ系41の結像位置には、撮像手段としての固体
撮像素子42が配設されている。この固体撮像素子42は、
可視領域から赤外領域に至る広い波長域で感度を有して
いる。

また、前記ビデオプロセッサ６内には、タイミングコ
ントロール回路30によって制御されるドライバ43が設け
られ、このドライバ43からの駆動信号が前記ユニバーサ
ルコード４及び挿入部２内に挿通された信号線44aを介
して、前記固体撮像素子42に供給され、この固体撮像素
子42が駆動されるようになっている。そして、この固体
撮像素子42は、照明光の切換に同期して時系列的に読出
され、この読出された信号は、前記挿入部２及びユニバ
ーサルコード４内に挿通された信号線44bを介して、前
記ビデオプロセッサ６内に設けられたプリプロセス回路
45に入力されるようになっている。そして、このプリプ
ロセス回路45で、例えばサンプルホールド回路によって
映像信号が抽出され、γ補正回路でγ補正されるように
なっている。このプリプロセス回路45の出力信号は、A/
Dコンバータ46でデジタル信号に変換され、前記タイミ
ングコントロール回路30によって切換が制御されるマル
チプレクサ47によって、面順次の照明に同期して切換え
られて、順次赤，緑，青の各色に対応したフレームメモ
リ48,49,50に記憶されるようになっている。このフリー
ムメモリ48,49,50は、モニタ７等の表示装置にマッチン
グした速度で同時に読出され、ぞれぞれD/Aコンバータ5
1,52,53でアナログ信号に変換されて、R,G,B色信号が生
成されるようになっている。このように、本実施例で
は、前記設定スイッチ60で選択された３つの照明光に対
応した固体撮像素子42の各出力信号に、それぞれ任意に
R,G,Bの各色が割り当てられ、映像信号処理がなされ
て、R,G,B色信号が生成されるようになっており、この
ようにカラー表示可能な映像信号処理手段が構成されて
いる。

このR,G,B色信号は、RGB出力端55から出力されると共
に、NTSCエンコーダ56に入力され、NTSC信号に変換され
て、NTSC出力端57から出力されるようになっている。前
記RGB出力端55には、３原色対応のカラーモニタ７が接
続でき、一方、前記NTSC出力端57には、NTSC方式のビデ
オ信号が入力されるカラーモニタ７が接続できるように
なっており、いずれの方式のモニタ７でも用いることが
できるようになっている。そして、このモニタ７に被写
体がカラー表示されるようになっている。

尚、前記RGB出力端55には、タイミングコントロール
回路30からの同期信号SYNC.を出力する端子が併設さ
れ、前記３原色対応のカラーモニタ７には、前記R,G,B
色信号と共に、前記同期信号SYNC.が入力されるように
なっている。

次に、以上の構成による実施例の作用について説明す
る。

まず、通常の色再現の忠実なカラー画像を得る場合に
は、設定スイッチ60で、R1,G,Bの各照明光に対応する押
しボタンスイッチ60c,60b,60aを押す。タイミングコン
トロール回路30は、センサ31で回転角読取りマーク29a
〜29iを読取って得られる位相情報と、前記設定スイッ
チ60で選択された照明光の組合せの情報とにより、スト
ロボ光源25の発光のタイミングを制御し、このストロボ
光源25は、前記回転フィルタ28の各フィルタ28a〜28iの
うち前記設定スイッチ60で選択されたR1,G,Bの各照明光
に対応するフィルタ28a,28e,28fが光路上にきたときだ
け発光する。そして、この各フィルタ28a,28e,28fを透
過したR1,G,Bの色光が、時系列的に被写体に照射され
る。このR1,G,Bの各照明光に対応した被写体の反射光
は、固体撮像素子42で光電変換され、照明光の切換に同
期して時系列的に読出される。

前記固体撮像素子42から読出され、プリプロセス回路
45,A/Dコンバータ46を経た、各照明光R1,G,Bに対応した
映像信号は、それぞれR,G,Bに対応するフレームメモリ4
8,49,50に記憶される。そして、このフレームメモリ48,
49,50が読出されて、R,G,B色信号と、NTSC信号とが生成
され、カラーモニタ７に被写体像がカラー表示される。

一方、通常と異なる照明光を選択した場合の動作を上
記の動作の略同様である。

例えば、設定スイッチ60で、R2,R3,R4の照明光の組合
せを選択した場合は、ストロボ光源25は、前記回転フィ
ルタ28の各フィルタ28a〜28iのうちR2,R3,R4の各照明光
に対応するフィルタ28b,28c,28dが光路上にきたときだ
け発光する。各照明光R2,R3,R4に対応した映像信号は、
それぞれR,G,Bに対応するフレームメモリ48,49,50に記
憶される。その他の動作は上述の場合と同様である。

従って、照明光R2による映像信号は通常の赤として扱
われ、照明光R3による映像信号は通常の緑として扱わ
れ、照明光R4による映像信号は通常の青として扱われ、
被写体が疑似カラー表示されることになる。

ところで、R1,G,Bの照明光の組合せによる映像では、
第５図に示す波長λ１の赤い背景の中に、波長λ２の赤
い病変部がある場合に、この病変部を周囲と識別するの
は困難である。これに対し、R2,R3,R4の照明光の組合せ
を選択した場合には、波長λ１の赤い背景は緑として、
波長λ２の赤は青として扱われ、モニタ７に表示される
ので、前記病変部を非常に識別しやすくなる。

また、例えば、設定スイッチ60で、IR2,G,Bの照明光
の組合せを選択した場合は、ストロボ光源25は、前記回
転フィルタ28の各フィルタ28a〜28iのうちIR2,G,Bの各
照明光に対応するフィルタ28h,28e,28fが光路上にきた
ときだけ発光する。各照明光IR2,G,Bに対応した映像信
号は、それぞれR,G,Bに対応するフレームメモリ48,49,5
0に記憶される。その他の動作は上述の場合と同様であ
る。

従って、照明光IR2による映像信号は通常の赤として
扱われ、照明光Ｇによる映像信号は通常の緑として扱わ
れ、照明光Ｂによる映像信号は通常の青として扱われ、
被写体が疑似カラー表示されることになる。

ところで、第６図に示すように、血管は、胃壁に比
べ、照明光IR2での反射率が低いため、IR2,G,Bの組合せ
で照明した場合、胃壁を走る血管部は周囲に比べ大幅に
赤成分の少ない色となり、周囲と充分識別できる色にな
る。

尚、選択できる証明光の組合せは、上述のものに限ら
ないことは言うまでもない。観察部位によっては、すで
に述べたR1,R2,R3やG,B,IR2の組合せの照明光が効果を
発揮する場合もあるし、他の組合せ、例えばG,B,IR1の
組合せの照明光で効果を発揮する場合もありうる。

このように、本実施例によれば、観察部位や観察目的
等に応じて、９つの照明光の内から任意の３つの照明光
を選択し、任意の色の割当てで被写体をカラー表示する
ことができる。

従って、通常の可視領域の画像では識別が困難な病変
部等の識別が容易になる。

しかも、照明光の組合せをいろいろ変えて観察する場
合等に、その都度回転フィルタを変換する等の煩雑な作
業を必要とせずに、設定スイッチ60の操作で簡単に照明
光の組合せを変えることができる。

尚、前記回転フィルタ28に設ける各フィルタの分光透
過率、配置、種類の数等は、上記実施例に限定されず任
意である。例えば、紫外領域を透過するフィルタや、Ｇ
やＢの領域を更に細分化したフィルタを設けても良い。

また、設定スイッチ60で選択された３種類の照明光に
対応する映像信号を、赤，緑，青のどの色に対応させて
も良く、どのように疑似カラー化しても良い。

また、更に、設定スイッチ60で手動で照明光の組合せ
を選択するのではなく、照明光の組合せが自動的に交互
に切換わるようにして、例えば一般的な色再現の良いモ
ードであるR1,G,B照明による映像と、特殊光観察のモー
ドであるR2,R3,R4照明による映像とを、１つのモニタ７
に２画面表示することによって、より診断しやすくする
ようにしても良い。

また、間欠的い照明光を出射可能な光源装置として、
ストロボ光源25の代りに、常時、光を出射する光源と、
この光源の光を遮るシャッタとを設け、選択された各照
明光に対応するフィルタが光路上にきたときだけ、光源
からの光を通すようにしても良い。

尚、本発明は、例えば、被観察部位に照明光を照射
し、この被観察部位を透過した光を受光する撮像装置に
も適用できる。また、撮像手段としては、内視鏡先端部
に設けられた固体撮像素子に限らず、イメージガイドに
よって観察像を伝達するファイバスコープの接眼部に取
りつけられるテレビカメラ等であっても良い。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、面順次式の内視
鏡用撮像装置において、容易に照明光の組合せを変更で
き、被観察体に応じて最適な波長領域での観察が可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第１図
は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２図は電
子内視鏡装置の全体を示す側面図、第３図は回転フィル
タを示す説明図、第４図は設定スイッチを示す説明図、
第５図は回転フィルタの各フィルタの分光透過率を示す
説明図、第６図は血液と胃壁の分光反射率を示す説明図
である。１……電子内視鏡、６……ビデオプロセッサ７……カラーモニタ、25……ストロボ光源 28……回転フィルタ 28a〜28i……フィルタ 29a〜29i……回転角読取りマーク 30……タイミングコントロール回路 31……センサ、42……固体撮像素子 43……ドライバ 45……プリプロセス回路 48,49,50……フレームメモリ 60……設定スイッチ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる波長領域の照明光毎に被観察体を撮
像手段により撮像し、カラー画像として表示する面順次
式の内視鏡用撮像装置において、間欠的に照明光を出射
可能な光源装置と、この光源装置と被観察体との間に設
けられ、分光透過特性の異なる少なくとも４種類以上の
透過部を有し、前記光源装置からの照明光を前記透過部
を順次透過させることが可能な回転フィルタと、前記透
過部から任意の３種類の透過部を選択指定する選択指定
手段と、前記回転フィルタの回転に同期して前記光源装
置の照明光を間欠的に出射させて、前記選択指定手段で
の選択結果に基づいて前記回転フィルタの選択指定され
た透過部のみを選択的に透過するように、前記光源装置
の照明光の出射タイミングを制御する制御手段と、前記
回転フィルタの異なる分光透過特性を有する透過部を選
択的に透過した照明光による前記撮像手段の各出力をそ
れぞれ異なる色信号に任意に割り当てて映像信号処理し
てカラー表示可能な映像信号処理手段と、を設けたこと
を特徴とする内視鏡用撮像装置。