JP3809058B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光による蛍光観察が可能な電子内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体（生体の体腔壁等）のカラー画像を取得する電子内視鏡装置が、利用されている。なお、被検体のカラー画像を取得する方式の一つとして、いわゆる面順次方式が知られている。この面順次方式は、被検体が青色（Ｂ）光，緑色（Ｇ）光，及び赤色（Ｒ）光により照射されている際のモノクロ画像信号を個別に取得して、これら各モノクロ画像信号を合成することによりカラー画像信号を取得する方式である。
【０００３】
また、生体に紫外光等の励起光を照射した場合に、この生体から発せられる蛍光（自家蛍光）により、生体を観察する電子内視鏡装置が利用されている。なお、病変の生じた生体組織から発せられる自家蛍光の強度は、健康な生体組織から発せられる自家蛍光の強度よりも小さいことが知られている。従って、術者は、この自家蛍光による被検体の蛍光画像を観察（蛍光観察）することにより、その蛍光強度の小さい領域に、病変が生じている可能性が高いと、認識することができる。
【０００４】
さらに、最近では、この蛍光観察の機能が組み込まれた上記面順次方式の電子内視鏡装置が、提案されている。この電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像と被検体の自家蛍光による画像とを切り換えて、モニタに動画表示することができる。即ち、術者は、この電子内視鏡装置を、被検体のカラー画像を取得する通常観察状態と、被検体の自家蛍光による画像を取得する蛍光観察状態とに、切り換えることができる。
【０００５】
この電子内視鏡装置は、被検体への照明光を射出する光源ユニット，及び，照明光により照明された被検体を撮像するＣＣＤを、備えている。そして、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合には、その光源ユニットからは、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次繰り返し射出される。一方、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合には、その光源ユニットからは、励起光，及び白色光が、交互に繰り返し射出される。
【０００６】
図７は、光源ユニットから射出される照明光及びＣＣＤによる画像取得のタイミングチャートである。まず、図７の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合の処理について説明する。この図７の（Ａ）は、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合のＣＣＤの動作を示している。また、この図７の（Ｂ）は、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合に、光源ユニットから射出される照明光の照射期間を示している。
【０００７】
この光源ユニットからＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として出力される。
【０００８】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、光源ユニットからＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤの各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として出力される。
【０００９】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、光源ユニットからＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤの各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として出力される。
【００１０】
そして、このＣＣＤから順次出力されるＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づき、被検体のカラー画像を示すカラー画像信号が生成される。
【００１１】
次に、図７の（Ｃ）及び（Ｄ）を参照して、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合の処理について説明する。この図７の（Ｃ）は、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合のＣＣＤの動作を示している。また、この図７の（Ｄ）は、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合に、光源ユニットから射出される照明光の照射期間を示している。
【００１２】
被検体は励起光（ＵＶ光）により照射されると、自家蛍光（Ｆ光）を発する。すると、ＣＣＤは、このＦ光による被検体像を撮像する。このため、光源ユニットから励起光（ＵＶ光）が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｆ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号として出力される。
【００１３】
一方、光源ユニットから白色光（Ｗ光）が射出される「Ｗ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｗ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＷ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｗ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｗ転送」期間中に、Ｗ画像信号として出力される。
【００１４】
そして、このＣＣＤから出力されるＦ画像信号，及びＷ画像信号に基づき、被検体の診断用画像信号が生成される。即ち、Ｗ画像信号からＦ画像信号が減算されることにより、診断用画像信号が生成される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電子内視鏡装置では、図７の（Ｄ）に示されるように、「Ｗ照射」期間と「ＵＶ照射」期間とは、同じ長さになっている。従って、図７の（Ｃ）に示されるように、「Ｗ蓄積」期間と「Ｆ蓄積」期間とは、同じ長さになっている。
【００１６】
なお、被検体から発せられる自家蛍光は、極めて微弱である。このため、Ｗ画像信号及びＦ画像信号に基づいて診断用画像信号が生成されるためには、このＦ画像信号は大幅に増幅されなければならない。しかし、このＦ画像信号は、増幅の処理により、そのＳ／Ｎ比が低下してしまう。このため、得られる診断用画像信号には、ノイズが多く混入してしまう。
【００１７】
そこで、Ｓ／Ｎ比の高い画像信号を取得可能な電子内視鏡装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１９】
即ち、この電子内視鏡装置は、被検体を照明する照明光学系と、可視光を発する可視光源と、生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発する励起光源と、可視光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における所定の部分に、可視光を透過させる可視光透過部が形成された第１のロータリーシャッタと、励起光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における前記可視光透過部よりも周方向に長い部分に、励起光を透過させる励起光透過部が形成された第２のロータリーシャッタと、前記第１のロータリーシャッタが可視光を遮光しているときに、前記第２のロータリーシャッタの励起光透過部が励起光の光路中に挿入され、前記第２のロータリーシャッタが励起光を遮光しているときに、前記第１のロータリーシャッタの可視光透過部が可視光の光路中に挿入されるように、これら両ロータリーシャッタを夫々回転させる切換駆動機構とを、有する光源ユニットと、前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に可視光が導かれている期間に対応する部分に基づいて参照画像信号を生成し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を生成するプロセッサとを、備えたことを特徴とする。
【００２０】
このように構成されると、被検体へ励起光が照射される期間は、可視光が照射される期間よりも長くなる。すると、ＣＣＤ等の撮像素子に被検体の自家蛍光による電荷が蓄積される期間が長くなる。従って、この撮像素子から出力される被検体の自家蛍光による像に対応する画像信号の強度が、大きくなる。従って、その後で参照画像信号から蛍光画像信号が減算されれば、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく病変部を明確に示す診断用画像信号が生成される。
【００２２】
また、前記光源ユニットは、可視光の帯域及び励起光の帯域を含んだ光を射出する単一の光源を有していてもよい。この場合には、この光源ユニットは、可視光のみを透過させるフィルタと励起光のみを透過させるフィルタとを、光源から射出された光の光路中に交互に繰り返して挿入することにより、可視光と励起光とを切り換えて照明光学系へ入射させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態による電子内視鏡装置について、説明する。図１は、この電子内視鏡装置の構成図である。この図１に示されるように、電子内視鏡装置は、電子内視鏡１，及び，外部装置（光源・プロセッサ装置）２を、備えている。
【００２４】
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について説明する。この内視鏡１は、図１にはその形状が示されていないが、生体内に挿入される可撓管状の挿入部，この挿入部の基端側に対して一体に連結された操作部，及び，この操作部と外部装置２とを連結するライトガイド可撓管を、備えている。
【００２５】
内視鏡１の挿入部の先端は、硬質部材製の図示せぬ先端部により封止されている。また、この挿入部の先端近傍の所定領域には、図示せぬ湾曲機構が組み込まれており、当該領域を湾曲させることができる。操作部には、湾曲機構を湾曲操作するためのダイヤル，及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００２６】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの開口が開けられており、これら３つの開口のうちの２つは、配光レンズ１１，及び，対物レンズ１２により、夫々封止されている。なお、他の開口は、鉗子孔として利用される。
【００２７】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１３を有している。このライトガイド１３は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルから構成されている。そして、このライトガイド１３は、その先端面（出射面）を配光レンズ１１に対向させるとともに、挿入部，操作部及びライトガイド可撓管内を引き通され、その基端側が外部装置２内に引き込まれている。なお、これらライトガイド１３及び配光レンズ１１は、照明光学系に相当する。
【００２８】
また、内視鏡１は、撮像素子としてのＣＣＤ（charge-coupled device）エリアセンサ１４を備えている。このＣＣＤエリアセンサ（以下ＣＣＤと略記）１４の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ１２が当該被検体の像を結ぶ位置に、配置されている。なお、これら対物レンズ１２及びＣＣＤ１４間の光路中には、図示せぬ励起光カットフィルタが、挿入配置されている。この励起光カットフィルタは、生体の自家蛍光を励起する励起光を遮断するとともに、可視光を透過させる。これら対物レンズ１２及び励起光カットフィルタは、対物光学系に相当する。
【００２９】
なお、図１における符号１５は、内視鏡１の操作部に設けられた複数の操作スイッチのうちの１つを、模式的に示したものである。この操作スイッチ１５は、後述する通常観察状態と蛍光観察状態とを切り換えるために、用いられる。
【００３０】
次に、外部装置２について説明する。この外部装置２は、光源ユニット２０，並びに，タイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２及びシステムコントローラＴ３を有するプロセッサＴを、備えている。
【００３１】
この外部装置２における光源ユニット２０は、白色光源２１及び励起光源２２を、備えている。一方の白色光源２１は、図示せぬキセノンランプ及びリフレクタを、有している。そして、この白色光源２１は、そのキセノンランプが発した白色光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。なお、この白色光源２１は、可視光源に相当する。他方の励起光源２２は、図示せぬＵＶランプ及びリフレクタを、有している。なお、この励起光源２２のＵＶランプは、生体の自家蛍光を励起する紫外帯域の励起光を、発する。そして、この励起光源２２は、そのＵＶランプが発した励起光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。
【００３２】
白色光源２１から発せられた白色光の光路上には、集光レンズ２３が、配置されている。この集光レンズ２３は、入射した平行光を、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束させる。
【００３３】
この集光レンズ２３から射出された収束光の光路上におけるライトガイド１３以前の所定位置には、ＲＧＢホイール２４が挿入される。このＲＧＢホイール２４は、図２の（Ａ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、互いに同形状の３つの開口が等間隔で開けられている。これら各開口には、青色光（Ｂ光）のみを透過させるＢフィルタ２４１，緑色光（Ｇ光）のみを透過させるＧフィルタ２４２，及び，赤色光（Ｒ光）のみを透過させるＲフィルタ２４３が、夫々填め込まれている。
【００３４】
なお、図２の（Ａ）に示された例では、これら各フィルタ２４１〜２４３は、同形状であるが、当該ホイール２４の周方向に沿った長さが互いに異なっていてもよい。即ち、ホイール２４の周方向に沿った長さが長いものから順に、Ｂフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，Ｒフィルタ２４３となっていてもよい。
【００３５】
このＲＧＢホイール２４は、モータ２４Ｍに連結されている。そして、ＲＧＢホイール２４は、モータ２４Ｍに駆動されて回転し、そのＢフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，及びＲフィルタ２４３を、順次繰り返して光路中に挿入する。なお、このモータ２４Ｍは、移動機構２４Ｓに取り付けられている。そして、この移動機構２４Ｓは、モータ２４Ｍ及びＲＧＢホイール２４を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、この移動機構２４Ｓは、ＲＧＢホイール２４を、その各フィルタ２４１〜２４３を光路中に挿入可能となる挿入位置，又は，光路から退避した退避位置へ、移動させる。
【００３６】
なお、図１のＲＧＢホイール２４は、退避位置にある。そして、このＲＧＢホイール２４は、図１の状態から図１の上下方向における上向きへ移動することにより、挿入位置をとる。このＲＧＢホイール２４に連結されたモータ２４Ｍ，及び移動機構２４Ｓは、ホイール駆動機構に相当する。
【００３７】
また、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における当該白色光源２１の直後には、第１のロータリーシャッタ２５が、挿入される。このロータリーシャッタ２５は、図２の（Ｂ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、１つの開口が開けられている。この開口には、透明な平行平板状の光学部材が填め込まれている。この光学部材が、白色光を透過させる透過部（可視光透過部）２５１になっている。なお、この透過部２５１の形状は、ＲＧＢホイール２４のＧフィルタ２４２の形状と、略一致している。
【００３８】
このロータリーシャッタ２５は、モータ２５Ｍに連結されている。そして、このロータリーシャッタ２５は、モータ２５Ｍに駆動されて回転し、その透過部２５１を、間欠的に光路中に挿入する。なお、このモータ２５Ｍは、移動機構２５Ｓに取り付けられている。そして、この移動機構２５Ｓは、モータ２５Ｍ及びロータリーシャッタ２５を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、この移動機構２５Ｓは、ロータリーシャッタ２５を、その開口部２５１が光路中に挿入可能となる挿入位置，又は，光路から退避した退避位置へ、移動させる。なお、図１のロータリーシャッタ２５は、挿入位置にある。そして、このロータリーシャッタ２５は、図１の状態から図１の上下方向における上向きへ移動することにより、退避位置をとる。
【００３９】
なお、このロータリーシャッタ２５及び集光レンズ２３間の所定位置において、白色光の光路と励起光の光路とは、直交している。即ち、励起光源２２は、発した励起光が、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における上記所定位置で、当該白色光の光路と直交するように、配置されている。これら白色光及び励起光の光路同士が直交する位置には、ハーフミラー２６が、挿入される。このハーフミラー２６は、該ハーフミラー２６を透過した白色光の光路と同じ光路上を励起光が進むように、この励起光を反射させる。
【００４０】
また、励起光源２２から発せられた励起光の光路上におけるハーフミラー２６以前の位置には、第２のロータリーシャッタ２７が、挿入される。このロータリーシャッタ２７は、図２の（Ｃ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分における半周程度の領域に、１つの開口が開けられている。この開口には、透明な平行平板状の光学部材が填め込まれている。この光学部材が、励起光を透過させる透過部（励起光透過部）２７１になっている。
【００４１】
このロータリーシャッタ２７は、モータ２７Ｍに連結されている。そして、このロータリーシャッタ２７は、モータ２７Ｍに駆動されて回転し、その透過部２７１を、間欠的に光路中に挿入する。なお、この第２のロータリーシャッタ２７に連結されたモータ２７Ｍ，及び上記第１のロータリーシャッタ２５に連結されたモータ２５Ｍは、切換駆動機構に相当する。
【００４２】
これらハーフミラー２６及びモータ２７Ｍは、ステージ２８に対して固定されている。このステージ２８は、ステージ移動機構２９に連結されている。このステージ移動機構２９は、ステージ２８を移動させることにより、ハーフミラー２６，並びに，モータ２７Ｍ及びロータリーシャッタ２７を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、ステージ移動機構２９は、ステージ２８を、ハーフミラー２６が白色光の光路中に挿入された挿入位置，又は，ハーフミラー２６が白色光の光路から退避した退避位置へ、移動させる。なお、図１のステージ２８は、挿入位置にある。そして、このステージ２８は、図１に示された状態から図１の上下方向における下向きへ移動することにより、退避位置をとる。
【００４３】
また、プロセッサＴにおけるタイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２，及びシステムコントローラＴ３は、相互に接続されている。このプロセッサＴのタイミングコントローラＴ１は、各モータ２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍに夫々接続されている。そして、このタイミングコントローラＴ１は、これら各モータ２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍを夫々同期させて、等速回転させる。
【００４４】
このプロセッサＴのシステムコントローラＴ３は、各移動機構２４Ｓ，２５Ｓ，及びステージ移動機構２９と、夫々接続されている。そして、このシステムコントローラＴ３は、移動機構２４Ｓを制御することにより、ＲＧＢホイール２４を挿入位置へ移動させるとともに、移動機構２５Ｓ及びステージ移動機構２９を夫々制御することにより、第１のロータリーシャッタ２５及びステージ２８を退避位置へ移動させることができる。この状態において、光源ユニット２０が、通常観察状態にあると称される。
【００４５】
一方、図１に示されるように、システムコントローラＴ３が、移動機構２４Ｓを制御することにより、ＲＧＢホイール２４を退避位置へ移動させるとともに、移動機構２５Ｓ及びステージ移動機構２９を夫々制御することにより、第１のロータリーシャッタ２５及びステージ２８を挿入位置へ移動させることができる。この状態において、光源ユニット２０が、蛍光観察状態にあると称される。
【００４６】
なお、システムコントローラＴ３は、操作スイッチ１５の状態に応じて、光源ユニット２０を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。即ち、術者は、操作スイッチ１５を切り換えることにより、光源ユニット２０を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。
【００４７】
この光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、白色光源２１から発せられた白色光は、集光レンズ２３へ入射する。一方、ステージ２８は、退避位置にあるので、励起光源２２から発せられた励起光は、集光レンズ２３へは入射しない。また、第１のロータリーシャッタ２５も、退避位置にある。従って、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合には、集光レンズ２３には、常時、白色光のみが入射する。
【００４８】
この集光レンズ２３を透過した白色光は、ＲＧＢホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３により、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光に順次変換される。これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光は、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束する。そして、これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光は、このライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、繰り返し射出される。
【００４９】
この配光レンズ１１から射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、被検体を照射している際に、内視鏡１の対物レンズ１２は、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。なお、ＣＣＤ１４は、プロセッサＴのタイミングコントローラＴ１に接続されており、このタイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４に接続されており、このＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。
【００５０】
図３は、本実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャートである。なお、この図３の（Ａ）は、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４への駆動信号を示している。また、この図３の（Ｂ）は、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光の照射期間を示している。
【００５１】
この図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、配光レンズ１１からＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５２】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５３】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５４】
そして、画像信号処理回路Ｔ２は、後述の如く、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づき、被検体のカラー画像を示すカラー画像信号を生成する。なお、画像信号処理回路Ｔ２は、モニタ３に接続されている。そして、この画像信号処理回路Ｔ２は、生成したカラー画像信号に基づいて、被検体のカラー画像をモニタ３に表示させる。
【００５５】
次に、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合について、説明する。この場合に、白色光源２１から発せられた白色光は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されている期間中にのみ、ハーフミラー２６へ向けて射出される。一方、励起光源２２から射出された励起光は、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されている期間中にのみ、ハーフミラー２６へ向けて射出される。
【００５６】
なお、タイミングコントローラＴ１は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されていない期間中に、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されるように、かつ、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されていない期間中に、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されるように、各モータ２５Ｍ，２７Ｍを夫々等速回転させている。
【００５７】
このため、ハーフミラー２６へは、白色光と励起光とが、交互に繰り返し入射する。このハーフミラー２６を透過した白色光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の入射面に収束される。一方、このハーフミラー２６により反射された励起光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の入射面に収束される。そして、これら白色光及び励起光は、交互に、ライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これら白色光及び励起光が、交互に繰り返し射出される。なお、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１よりも、周方向における長さが長いので、励起光は、白色光よりも長時間射出される。
【００５８】
そして、被検体が白色光に照明されている期間中には、この被検体表面において反射された光は、対物レンズ１２により収束されて、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。
【００５９】
一方、この被検体に対して励起光が照射されている期間中には、この被検体は、自家蛍光を発する。このため、対物レンズ１２へは、この被検体から発せられた自家蛍光，及び，この被検体表面において反射された励起光が、入射する。但し、励起光は、図示せぬ励起光カットフィルタにより遮断されるので、ＣＣＤ１４の撮像面近傍には、被検体の自家蛍光のみによる被検体像が形成される。
【００６０】
なお、ＣＣＤ１４は、タイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。図３の（Ｃ）は、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合に、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４の駆動信号を示している。また、この図３の（Ｄ）は、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合に、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出された励起光（ＵＶ光），及び白色光（Ｗ光）の照射期間を示している。
【００６１】
この図３の（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、配光レンズ１１からＷ光が射出される「Ｗ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｗ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＷ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｗ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｗ転送」期間中に、Ｗ画像信号（参照画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００６２】
一方、配光レンズ１１からＵＶ光が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、自家蛍光（Ｆ光）による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号（蛍光画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。なお、図３の（Ｄ）に示されるように、「ＵＶ照射」期間は、「Ｗ照射」期間に比べて長くなっている。このため、図３の（Ｃ）に示されるように、「Ｆ蓄積」期間は、「Ｗ蓄積」期間に比べて長くなっている。
【００６３】
そして、画像信号処理回路Ｔ２は、後述の如く、これらＷ画像信号，及びＦ画像信号に基づき、被検体の診断用画像信号を生成する。この画像信号処理回路Ｔ２は、生成した診断用画像信号に基づいて、モニタ３に診断用画像を表示させる。
【００６４】
以下、図４を参照して、この画像信号処理回路Ｔ２における処理について説明する。この画像信号処理回路Ｔ２は、タイミングコントローラＴ１に夫々接続された前段信号処理回路Ｔ２１，Ａ／ＤコンバータＴ２２，３つのメモリＴ２３〜Ｔ２５，及び，３つのＤ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８を、備えている。
【００６５】
前段信号処理回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４に接続されている。そして、この前段信号処理回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得して、増幅及びγ補正等の処理を施した後に、出力する。Ａ／ＤコンバータＴ２２は、前段信号処理回路Ｔ２１から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像データとして出力する。
【００６６】
３つのメモリＴ２３〜Ｔ２５は、いずれも、ＣＣＤ１４の画素毎に所定の複数ビットのデータを記憶可能な記憶領域を、有する。これら各メモリＴ２３〜Ｔ２５は、Ａ／ＤコンバータＴ２２に夫々接続されている。そして、これら各メモリＴ２３〜Ｔ２５には、タイミングコントローラＴ１により夫々指定された期間中に、Ａ／ＤコンバータＴ２２から出力された画像データが格納される。
【００６７】
３つのＤ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８は、夫々、各メモリＴ２３〜Ｔ２５に接続されている。そして、第１のＤ／ＡコンバータＴ２６は、第１のメモリＴ２３から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。第２のＤ／ＡコンバータＴ２７は、第２のメモリＴ２４から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。第３のＤ／ＡコンバータＴ２８は、第３のメモリＴ２５から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。
【００６８】
さらに、この画像信号処理回路Ｔ２は、システムコントローラＴ３に夫々接続された一対のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を、備えている。そして、システムコントローラＴ３は、以下に説明するように、これら各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々切り換えて、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８から出力された画像信号を３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３へ出力させる。
【００６９】
なお、これら各出力端子Ｐ１〜Ｐ３は、夫々、モニタ３に接続されている。このモニタ３は、カラー画像のＢ成分用の入力端子，Ｇ成分用の入力端子，及びＲ成分用の入力端子を、有する。そして、画像信号処理回路Ｔ２の第１の出力端子Ｐ１は、モニタ３のＢ成分用の入力端子に接続されている。また、画像信号処理回路Ｔ２の第２の出力端子Ｐ２は、モニタ３のＧ成分用の入力端子に接続されている。また、画像信号処理回路Ｔ３の第３の出力端子Ｐ３は、モニタ３のＲ成分用の入力端子に接続されている。
【００７０】
さらに、画像信号処理回路Ｔ２は、動画表示用の所定の仕様に従って出力する同期信号用の図示せぬ出力端子を、有する。一方、モニタ３は、この同期信号用の図示せぬ入力端子を有する。これら画像信号処理回路Ｔ２の同期信号用の出力端子，及び，モニタ３の同期信号用の入力端子は、互いに接続されている。そして、このモニタ３は、そのＢ成分用，Ｇ成分用，Ｒ成分用，及び同期信号用の各入力端子に入力した信号に基づき、カラー画像をその画面に動画表示する。
【００７１】
第１のスイッチＳＷ１は、第１の出力端子Ｐ１への出力を選択するためのものである。即ち、第１のスイッチＳＷ１は、第１の出力端子Ｐ１へ、第１のＤ／ＡコンバータＴ２６から出力された画像信号を出力する通常観察状態，又は，第２のＤ／ＡコンバータＴ２７から出力された画像信号と第１のＤ／ＡコンバータＴ２６から出力された画像信号との差を出力する蛍光観察状態に、切り換えられる。但し、図４における第１のスイッチＳＷ１は、通常観察状態になっている。
【００７２】
第２のスイッチＳＷ２は、第３の出力端子Ｐ３への出力を選択するためのものである。即ち、第２のスイッチＳＷ２は、第３の出力端子Ｐ３へ、第３のＤ／ＡコンバータＴ２８から出力された画像信号を出力する通常観察状態，又は，第２のＤ／ＡコンバータＴ２７から出力された画像信号を出力する蛍光観察状態に、切り換えられる。但し、図４における第２のスイッチＳＷ２は、通常観察状態になっている。
【００７３】
なお、第１の出力端子Ｐ１，及び第３の出力端子Ｐ３へ夫々出力される画像信号は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって切り換えられるのに対し、第２の端子Ｐ２へは、常に、第２のＤ／ＡコンバータＴ２７からの画像信号が、出力される。
【００７４】
以下に説明するように、システムコントローラＴ３は、光源ユニット２０を通常観察状態に設定するとともに、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々通常観察状態に切り換えることにより、被検体のカラー画像を示す通常画像信号を、モニタ３へ送信させることができる。図５は、通常観察状態における処理の説明図である。
【００７５】
一方、システムコントローラＴ３は、光源ユニット２０を蛍光観察状態に設定するとともに、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々蛍光観察状態に切り換えることにより、被検体のＷ画像信号及びＦ画像信号から生成された画像信号（診断用画像信号）を、モニタ３へ送信させることができる。図６は、蛍光観察状態における処理の説明図である。
【００７６】
なお、システムコントローラＴ３は、操作スイッチ１５の状態に応じて、光源ユニット２０とともに各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。即ち、術者は、操作スイッチ１５を切り換えることにより、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を、通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。
【００７７】
まず、図４及び図５を参照して、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、通常観察状態に設定された場合の処理について説明する。この場合には、ＣＣＤ１４からＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号が、順次繰り返して出力される。これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、夫々、前段信号処理回路Ｔ２１及びＡ／ＤコンバータＴ２２により処理されることにより、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データに変換される。即ち、Ａ／ＤコンバータＴ２２からは、これらＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データが、順次出力される。
【００７８】
そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＢ画像データが出力されている期間中に、第１のメモリＴ２３には、このＢ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＧ画像データが出力されている期間中に、第２のメモリＴ２４には、このＧ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＲ画像データが出力されている期間中に、第３のメモリＴ２５には、このＲ画像データが格納される。
【００７９】
これらＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、各メモリＴ２３〜Ｔ２５から所定のタイミングで読み出されるとともに、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８によりＤ／Ａ変換される。そして、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が通常観察状態にあるので、各出力端子Ｐ１〜Ｐ３へは、夫々、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号が、出力される。即ち、図５に示されるように、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８から夫々出力されたＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、各出力端子Ｐ１，Ｐ２，及びＰ３へ出力される。
【００８０】
これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、同期信号とともに、通常画像信号としてモニタ３へ送信される。すると、モニタ３には、被検体のカラー画像が動画表示される。
【００８１】
次に、図４及び図６を参照して、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、蛍光観察状態に設定された場合の処理について説明する。この場合には、ＣＣＤ１４からＷ画像信号，及びＦ画像信号が、交互に繰り返して出力される。これらＷ画像信号，及びＦ画像信号は、夫々、前段信号処理回路Ｔ２１及びＡ／ＤコンバータＴ２２により処理されることにより、Ｗ画像データ，及びＦ画像データに変換される。即ち、Ａ／ＤコンバータＴ２２からは、これらＷ画像データ，及びＦ画像データが、交互に出力される。
【００８２】
そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＷ画像データが出力されている期間中に、第２のメモリＴ２４には、このＷ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＦ画像データが出力されている期間中に、第１のメモリＴ２３には、このＦ画像データが格納される。なお、第３のメモリＴ２５は、使用されていない。
【００８３】
これらＷ画像データ，及びＦ画像データは、夫々、各メモリＴ２４，Ｔ２３から所定のタイミングで読み出されるとともに、各Ｄ／ＡコンバータＴ２７，Ｔ２６によりＤ／Ａ変換される。そして、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が蛍光観察状態にあるので、図６に示されるように、第２の出力端子Ｐ２，及び第３の出力端子Ｐ３へは、Ｗ画像信号が出力される。但し、第１の出力端子Ｐ１へは、このＷ画像信号からＦ画像信号が減算された画像信号が、出力される。
【００８４】
これら各出力端子Ｐ１〜Ｐ３から出力された画像信号は、同期信号とともに、診断用画像信号としてモニタ３へ送信される。すると、モニタ３には、被検体の診断用画像が動画表示される。
【００８５】
仮に、各出力端子Ｐ１〜Ｐ３へＷ画像データのみが出力されるならば、モニタ３には、白色光が照射された状態における被検体のモノクロ画像が、表示されることになる。しかし、実際には、上記のように第１の出力端子Ｐ１へは、Ｗ画像信号からＦ画像信号が減算された画像信号が出力される。このため、モニタ３に表示された診断用画像において、被検体の自家蛍光が発せられていない部分に対応する領域は、当該部分のモノクロ画像と同等になっている。一方、モニタ３に表示された画像において、被検体の自家蛍光が発せられている部分に対応する領域は、その自家蛍光の強度に応じて着色された状態になっている。
【００８６】
従って、術者は、このモニタ３に表示された診断用画像を観察することにより、被検体の形状を正確に知ることができるとともに、その自家蛍光の強度分布を知ることができる。即ち、術者は、被検体における自家蛍光の強い正常な部分と、自家蛍光の弱くなった病変部分とを、見分けることができる。
【００８７】
上述のように、本実施形態の光源ユニット２０における第２のロータリーシャッタ２７は、その透過部２７１が、当該ロータリーシャッタ２７の周方向における半周程度の長さになっている。このため、被検体に対して照射される励起光の照射時間が、長くなっている。従って、ＣＣＤ１４におけるＦ蓄積期間が長くなるため、このＣＣＤ１４から出力されるＦ画像信号の強度が大きくなる。
【００８８】
なお、生体からの自家蛍光は極めて微弱であるが、上記の如く、配光レンズ１１から射出される白色光の照射時間に比べて、励起光の照射時間が長く設定されることにより、ＣＣＤ１４から出力されるＷ画像信号とＦ画像信号のレベルは、同等程度になる。
【００８９】
従って、このＦ画像信号は、必要以上に増幅されることなく、Ｗ画像信号から減算されて、診断用画像信号が生成される。このため、Ｓ／Ｎ比の高い良好なＦ画像信号，及び，診断用画像信号が得られる。この診断用画像信号は、モニタ３において、ノイズの少ない鮮明な診断用画像として表示される。そして、術者は、この鮮明な診断用画像を観察することにより、正確な診断を行うことができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の電子内視鏡装置によると、被検体に対する励起光の照射時間が長くなるので、被検体の自家蛍光による画像信号の信号強度が大きくなる。このため、この画像信号に基づいて生成される画像は、ノイズの少ない鮮明な画像になる。従って、この画像に基づいてなされる診断の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の電子内視鏡装置を示す構成図
【図２】 本発明の一実施形態のホイール及びロータリーシャッタを示す図
【図３】 本発明の一実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャート
【図４】 本発明の一実施形態の画像信号処理回路を示すブロック図
【図５】 通常観察状態における処理の説明図
【図６】 蛍光観察状態における処理の説明図
【図７】 従来技術による照明及び画像取得のタイミングチャート
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ ＣＣＤエリアセンサ
２ 外部装置（光源・プロセッサ装置）
２０ 光源ユニット
２１ 白色光源
２２ 励起光源
２４ ホイール
２５，２７ ロータリーシャッタ
２４Ｓ，２５Ｓ 移動機構
２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍ モータ
２６ ハーフミラー
２８ ステージ
２９ ステージ移動機構
Ｔ プロセッサ
Ｔ１ タイミングコントローラ
Ｔ２ 画像信号処理回路
Ｔ３ システムコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光による蛍光観察が可能な電子内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体（生体の体腔壁等）のカラー画像を取得する電子内視鏡装置が、利用されている。なお、被検体のカラー画像を取得する方式の一つとして、いわゆる面順次方式が知られている。この面順次方式は、被検体が青色（Ｂ）光，緑色（Ｇ）光，及び赤色（Ｒ）光により照射されている際のモノクロ画像信号を個別に取得して、これら各モノクロ画像信号を合成することによりカラー画像信号を取得する方式である。
【０００３】
また、生体に紫外光等の励起光を照射した場合に、この生体から発せられる蛍光（自家蛍光）により、生体を観察する電子内視鏡装置が利用されている。なお、病変の生じた生体組織から発せられる自家蛍光の強度は、健康な生体組織から発せられる自家蛍光の強度よりも小さいことが知られている。従って、術者は、この自家蛍光による被検体の蛍光画像を観察（蛍光観察）することにより、その蛍光強度の小さい領域に、病変が生じている可能性が高いと、認識することができる。
【０００４】
さらに、最近では、この蛍光観察の機能が組み込まれた上記面順次方式の電子内視鏡装置が、提案されている。この電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像と被検体の自家蛍光による画像とを切り換えて、モニタに動画表示することができる。即ち、術者は、この電子内視鏡装置を、被検体のカラー画像を取得する通常観察状態と、被検体の自家蛍光による画像を取得する蛍光観察状態とに、切り換えることができる。
【０００５】
この電子内視鏡装置は、被検体への照明光を射出する光源ユニット，及び，照明光により照明された被検体を撮像するＣＣＤを、備えている。そして、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合には、その光源ユニットからは、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次繰り返し射出される。一方、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合には、その光源ユニットからは、励起光，及び白色光が、交互に繰り返し射出される。
【０００６】
図７は、光源ユニットから射出される照明光及びＣＣＤによる画像取得のタイミングチャートである。まず、図７の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合の処理について説明する。この図７の（Ａ）は、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合のＣＣＤの動作を示している。また、この図７の（Ｂ）は、電子内視鏡装置が通常観察状態にある場合に、光源ユニットから射出される照明光の照射期間を示している。
【０００７】
この光源ユニットからＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として出力される。
【０００８】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、光源ユニットからＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤの各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として出力される。
【０００９】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、光源ユニットからＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤの各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として出力される。
【００１０】
そして、このＣＣＤから順次出力されるＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づき、被検体のカラー画像を示すカラー画像信号が生成される。
【００１１】
次に、図７の（Ｃ）及び（Ｄ）を参照して、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合の処理について説明する。この図７の（Ｃ）は、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合のＣＣＤの動作を示している。また、この図７の（Ｄ）は、電子内視鏡装置が蛍光観察状態にある場合に、光源ユニットから射出される照明光の照射期間を示している。
【００１２】
被検体は励起光（ＵＶ光）により照射されると、自家蛍光（Ｆ光）を発する。すると、ＣＣＤは、このＦ光による被検体像を撮像する。このため、光源ユニットから励起光（ＵＶ光）が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｆ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号として出力される。
【００１３】
一方、光源ユニットから白色光（Ｗ光）が射出される「Ｗ照射」期間が、ＣＣＤの「Ｗ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＷ光が照射された状態において、ＣＣＤの各画素には、Ｗ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｗ転送」期間中に、Ｗ画像信号として出力される。
【００１４】
そして、このＣＣＤから出力されるＦ画像信号，及びＷ画像信号に基づき、被検体の診断用画像信号が生成される。即ち、Ｗ画像信号からＦ画像信号が減算されることにより、診断用画像信号が生成される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電子内視鏡装置では、図７の（Ｄ）に示されるように、「Ｗ照射」期間と「ＵＶ照射」期間とは、同じ長さになっている。従って、図７の（Ｃ）に示されるように、「Ｗ蓄積」期間と「Ｆ蓄積」期間とは、同じ長さになっている。
【００１６】
なお、被検体から発せられる自家蛍光は、極めて微弱である。このため、Ｗ画像信号及びＦ画像信号に基づいて診断用画像信号が生成されるためには、このＦ画像信号は大幅に増幅されなければならない。しかし、このＦ画像信号は、増幅の処理により、そのＳ／Ｎ比が低下してしまう。このため、得られる診断用画像信号には、ノイズが多く混入してしまう。
【００１７】
そこで、Ｓ／Ｎ比の高い画像信号を取得可能な電子内視鏡装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１９】
即ち、この電子内視鏡装置は、被検体を照明する照明光学系と、可視光を発する可視光源と、生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発する励起光源と、可視光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における所定の部分に、可視光を透過させる可視光透過部が形成された第１のロータリーシャッタと、励起光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における前記可視光透過部よりも周方向に長い部分に、励起光を透過させる励起光透過部が形成された第２のロータリーシャッタと、前記第１のロータリーシャッタが可視光を遮光しているときに、前記第２のロータリーシャッタの励起光透過部が励起光の光路中に挿入され、前記第２のロータリーシャッタが励起光を遮光しているときに、前記第１のロータリーシャッタの可視光透過部が可視光の光路中に挿入されるように、これら両ロータリーシャッタを夫々回転させる切換駆動機構とを、有する光源ユニットと、前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に可視光が導かれている期間に対応する部分に基づいて参照画像信号を生成し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を生成するプロセッサとを、備えたことを特徴とする。
【００２０】
このように構成されると、被検体へ励起光が照射される期間は、可視光が照射される期間よりも長くなる。すると、ＣＣＤ等の撮像素子に被検体の自家蛍光による電荷が蓄積される期間が長くなる。従って、この撮像素子から出力される被検体の自家蛍光による像に対応する画像信号の強度が、大きくなる。従って、その後で参照画像信号から蛍光画像信号が減算されれば、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく病変部を明確に示す診断用画像信号が生成される。
【００２２】
また、前記光源ユニットは、可視光の帯域及び励起光の帯域を含んだ光を射出する単一の光源を有していてもよい。この場合には、この光源ユニットは、可視光のみを透過させるフィルタと励起光のみを透過させるフィルタとを、光源から射出された光の光路中に交互に繰り返して挿入することにより、可視光と励起光とを切り換えて照明光学系へ入射させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態による電子内視鏡装置について、説明する。図１は、この電子内視鏡装置の構成図である。この図１に示されるように、電子内視鏡装置は、電子内視鏡１，及び，外部装置（光源・プロセッサ装置）２を、備えている。
【００２４】
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について説明する。この内視鏡１は、図１にはその形状が示されていないが、生体内に挿入される可撓管状の挿入部，この挿入部の基端側に対して一体に連結された操作部，及び，この操作部と外部装置２とを連結するライトガイド可撓管を、備えている。
【００２５】
内視鏡１の挿入部の先端は、硬質部材製の図示せぬ先端部により封止されている。また、この挿入部の先端近傍の所定領域には、図示せぬ湾曲機構が組み込まれており、当該領域を湾曲させることができる。操作部には、湾曲機構を湾曲操作するためのダイヤル，及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００２６】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの開口が開けられており、これら３つの開口のうちの２つは、配光レンズ１１，及び，対物レンズ１２により、夫々封止されている。なお、他の開口は、鉗子孔として利用される。
【００２７】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１３を有している。このライトガイド１３は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルから構成されている。そして、このライトガイド１３は、その先端面（出射面）を配光レンズ１１に対向させるとともに、挿入部，操作部及びライトガイド可撓管内を引き通され、その基端側が外部装置２内に引き込まれている。なお、これらライトガイド１３及び配光レンズ１１は、照明光学系に相当する。
【００２８】
また、内視鏡１は、撮像素子としてのＣＣＤ（charge-coupled device）エリアセンサ１４を備えている。このＣＣＤエリアセンサ（以下ＣＣＤと略記）１４の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ１２が当該被検体の像を結ぶ位置に、配置されている。なお、これら対物レンズ１２及びＣＣＤ１４間の光路中には、図示せぬ励起光カットフィルタが、挿入配置されている。この励起光カットフィルタは、生体の自家蛍光を励起する励起光を遮断するとともに、可視光を透過させる。これら対物レンズ１２及び励起光カットフィルタは、対物光学系に相当する。
【００２９】
なお、図１における符号１５は、内視鏡１の操作部に設けられた複数の操作スイッチのうちの１つを、模式的に示したものである。この操作スイッチ１５は、後述する通常観察状態と蛍光観察状態とを切り換えるために、用いられる。
【００３０】
次に、外部装置２について説明する。この外部装置２は、光源ユニット２０，並びに，タイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２及びシステムコントローラＴ３を有するプロセッサＴを、備えている。
【００３１】
この外部装置２における光源ユニット２０は、白色光源２１及び励起光源２２を、備えている。一方の白色光源２１は、図示せぬキセノンランプ及びリフレクタを、有している。そして、この白色光源２１は、そのキセノンランプが発した白色光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。なお、この白色光源２１は、可視光源に相当する。他方の励起光源２２は、図示せぬＵＶランプ及びリフレクタを、有している。なお、この励起光源２２のＵＶランプは、生体の自家蛍光を励起する紫外帯域の励起光を、発する。そして、この励起光源２２は、そのＵＶランプが発した励起光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。
【００３２】
白色光源２１から発せられた白色光の光路上には、集光レンズ２３が、配置されている。この集光レンズ２３は、入射した平行光を、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束させる。
【００３３】
この集光レンズ２３から射出された収束光の光路上におけるライトガイド１３以前の所定位置には、ＲＧＢホイール２４が挿入される。このＲＧＢホイール２４は、図２の（Ａ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、互いに同形状の３つの開口が等間隔で開けられている。これら各開口には、青色光（Ｂ光）のみを透過させるＢフィルタ２４１，緑色光（Ｇ光）のみを透過させるＧフィルタ２４２，及び，赤色光（Ｒ光）のみを透過させるＲフィルタ２４３が、夫々填め込まれている。
【００３４】
なお、図２の（Ａ）に示された例では、これら各フィルタ２４１〜２４３は、同形状であるが、当該ホイール２４の周方向に沿った長さが互いに異なっていてもよい。即ち、ホイール２４の周方向に沿った長さが長いものから順に、Ｂフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，Ｒフィルタ２４３となっていてもよい。
【００３５】
このＲＧＢホイール２４は、モータ２４Ｍに連結されている。そして、ＲＧＢホイール２４は、モータ２４Ｍに駆動されて回転し、そのＢフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，及びＲフィルタ２４３を、順次繰り返して光路中に挿入する。なお、このモータ２４Ｍは、移動機構２４Ｓに取り付けられている。そして、この移動機構２４Ｓは、モータ２４Ｍ及びＲＧＢホイール２４を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、この移動機構２４Ｓは、ＲＧＢホイール２４を、その各フィルタ２４１〜２４３を光路中に挿入可能となる挿入位置，又は，光路から退避した退避位置へ、移動させる。
【００３６】
なお、図１のＲＧＢホイール２４は、退避位置にある。そして、このＲＧＢホイール２４は、図１の状態から図１の上下方向における上向きへ移動することにより、挿入位置をとる。このＲＧＢホイール２４に連結されたモータ２４Ｍ，及び移動機構２４Ｓは、ホイール駆動機構に相当する。
【００３７】
また、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における当該白色光源２１の直後には、第１のロータリーシャッタ２５が、挿入される。このロータリーシャッタ２５は、図２の（Ｂ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、１つの開口が開けられている。この開口には、透明な平行平板状の光学部材が填め込まれている。この光学部材が、白色光を透過させる透過部（可視光透過部）２５１になっている。なお、この透過部２５１の形状は、ＲＧＢホイール２４のＧフィルタ２４２の形状と、略一致している。
【００３８】
このロータリーシャッタ２５は、モータ２５Ｍに連結されている。そして、このロータリーシャッタ２５は、モータ２５Ｍに駆動されて回転し、その透過部２５１を、間欠的に光路中に挿入する。なお、このモータ２５Ｍは、移動機構２５Ｓに取り付けられている。そして、この移動機構２５Ｓは、モータ２５Ｍ及びロータリーシャッタ２５を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、この移動機構２５Ｓは、ロータリーシャッタ２５を、その開口部２５１が光路中に挿入可能となる挿入位置，又は，光路から退避した退避位置へ、移動させる。なお、図１のロータリーシャッタ２５は、挿入位置にある。そして、このロータリーシャッタ２５は、図１の状態から図１の上下方向における上向きへ移動することにより、退避位置をとる。
【００３９】
なお、このロータリーシャッタ２５及び集光レンズ２３間の所定位置において、白色光の光路と励起光の光路とは、直交している。即ち、励起光源２２は、発した励起光が、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における上記所定位置で、当該白色光の光路と直交するように、配置されている。これら白色光及び励起光の光路同士が直交する位置には、ハーフミラー２６が、挿入される。このハーフミラー２６は、該ハーフミラー２６を透過した白色光の光路と同じ光路上を励起光が進むように、この励起光を反射させる。
【００４０】
また、励起光源２２から発せられた励起光の光路上におけるハーフミラー２６以前の位置には、第２のロータリーシャッタ２７が、挿入される。このロータリーシャッタ２７は、図２の（Ｃ）に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分における半周程度の領域に、１つの開口が開けられている。この開口には、透明な平行平板状の光学部材が填め込まれている。この光学部材が、励起光を透過させる透過部（励起光透過部）２７１になっている。
【００４１】
このロータリーシャッタ２７は、モータ２７Ｍに連結されている。そして、このロータリーシャッタ２７は、モータ２７Ｍに駆動されて回転し、その透過部２７１を、間欠的に光路中に挿入する。なお、この第２のロータリーシャッタ２７に連結されたモータ２７Ｍ，及び上記第１のロータリーシャッタ２５に連結されたモータ２５Ｍは、切換駆動機構に相当する。
【００４２】
これらハーフミラー２６及びモータ２７Ｍは、ステージ２８に対して固定されている。このステージ２８は、ステージ移動機構２９に連結されている。このステージ移動機構２９は、ステージ２８を移動させることにより、ハーフミラー２６，並びに，モータ２７Ｍ及びロータリーシャッタ２７を、図１の上下方向へ移動させる。即ち、ステージ移動機構２９は、ステージ２８を、ハーフミラー２６が白色光の光路中に挿入された挿入位置，又は，ハーフミラー２６が白色光の光路から退避した退避位置へ、移動させる。なお、図１のステージ２８は、挿入位置にある。そして、このステージ２８は、図１に示された状態から図１の上下方向における下向きへ移動することにより、退避位置をとる。
【００４３】
また、プロセッサＴにおけるタイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２，及びシステムコントローラＴ３は、相互に接続されている。このプロセッサＴのタイミングコントローラＴ１は、各モータ２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍに夫々接続されている。そして、このタイミングコントローラＴ１は、これら各モータ２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍを夫々同期させて、等速回転させる。
【００４４】
このプロセッサＴのシステムコントローラＴ３は、各移動機構２４Ｓ，２５Ｓ，及びステージ移動機構２９と、夫々接続されている。そして、このシステムコントローラＴ３は、移動機構２４Ｓを制御することにより、ＲＧＢホイール２４を挿入位置へ移動させるとともに、移動機構２５Ｓ及びステージ移動機構２９を夫々制御することにより、第１のロータリーシャッタ２５及びステージ２８を退避位置へ移動させることができる。この状態において、光源ユニット２０が、通常観察状態にあると称される。
【００４５】
一方、図１に示されるように、システムコントローラＴ３が、移動機構２４Ｓを制御することにより、ＲＧＢホイール２４を退避位置へ移動させるとともに、移動機構２５Ｓ及びステージ移動機構２９を夫々制御することにより、第１のロータリーシャッタ２５及びステージ２８を挿入位置へ移動させることができる。この状態において、光源ユニット２０が、蛍光観察状態にあると称される。
【００４６】
なお、システムコントローラＴ３は、操作スイッチ１５の状態に応じて、光源ユニット２０を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。即ち、術者は、操作スイッチ１５を切り換えることにより、光源ユニット２０を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。
【００４７】
この光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、白色光源２１から発せられた白色光は、集光レンズ２３へ入射する。一方、ステージ２８は、退避位置にあるので、励起光源２２から発せられた励起光は、集光レンズ２３へは入射しない。また、第１のロータリーシャッタ２５も、退避位置にある。従って、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合には、集光レンズ２３には、常時、白色光のみが入射する。
【００４８】
この集光レンズ２３を透過した白色光は、ＲＧＢホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３により、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光に順次変換される。これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光は、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束する。そして、これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光は、このライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これらＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、繰り返し射出される。
【００４９】
この配光レンズ１１から射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、被検体を照射している際に、内視鏡１の対物レンズ１２は、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。なお、ＣＣＤ１４は、プロセッサＴのタイミングコントローラＴ１に接続されており、このタイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４に接続されており、このＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。
【００５０】
図３は、本実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャートである。なお、この図３の（Ａ）は、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４への駆動信号を示している。また、この図３の（Ｂ）は、光源ユニット２０が通常観察状態にある場合に、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光の照射期間を示している。
【００５１】
この図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、配光レンズ１１からＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５２】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５３】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００５４】
そして、画像信号処理回路Ｔ２は、後述の如く、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づき、被検体のカラー画像を示すカラー画像信号を生成する。なお、画像信号処理回路Ｔ２は、モニタ３に接続されている。そして、この画像信号処理回路Ｔ２は、生成したカラー画像信号に基づいて、被検体のカラー画像をモニタ３に表示させる。
【００５５】
次に、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合について、説明する。この場合に、白色光源２１から発せられた白色光は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されている期間中にのみ、ハーフミラー２６へ向けて射出される。一方、励起光源２２から射出された励起光は、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されている期間中にのみ、ハーフミラー２６へ向けて射出される。
【００５６】
なお、タイミングコントローラＴ１は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されていない期間中に、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されるように、かつ、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１が光路中に挿入されていない期間中に、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１が光路中に挿入されるように、各モータ２５Ｍ，２７Ｍを夫々等速回転させている。
【００５７】
このため、ハーフミラー２６へは、白色光と励起光とが、交互に繰り返し入射する。このハーフミラー２６を透過した白色光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の入射面に収束される。一方、このハーフミラー２６により反射された励起光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の入射面に収束される。そして、これら白色光及び励起光は、交互に、ライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これら白色光及び励起光が、交互に繰り返し射出される。なお、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、第２のロータリーシャッタ２７の透過部２７１は、第１のロータリーシャッタ２５の透過部２５１よりも、周方向における長さが長いので、励起光は、白色光よりも長時間射出される。
【００５８】
そして、被検体が白色光に照明されている期間中には、この被検体表面において反射された光は、対物レンズ１２により収束されて、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。
【００５９】
一方、この被検体に対して励起光が照射されている期間中には、この被検体は、自家蛍光を発する。このため、対物レンズ１２へは、この被検体から発せられた自家蛍光，及び，この被検体表面において反射された励起光が、入射する。但し、励起光は、図示せぬ励起光カットフィルタにより遮断されるので、ＣＣＤ１４の撮像面近傍には、被検体の自家蛍光のみによる被検体像が形成される。
【００６０】
なお、ＣＣＤ１４は、タイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。図３の（Ｃ）は、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合に、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４の駆動信号を示している。また、この図３の（Ｄ）は、光源ユニット２０が蛍光観察状態にある場合に、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出された励起光（ＵＶ光），及び白色光（Ｗ光）の照射期間を示している。
【００６１】
この図３の（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、配光レンズ１１からＷ光が射出される「Ｗ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｗ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＷ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｗ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｗ転送」期間中に、Ｗ画像信号（参照画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００６２】
一方、配光レンズ１１からＵＶ光が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、自家蛍光（Ｆ光）による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号（蛍光画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。なお、図３の（Ｄ）に示されるように、「ＵＶ照射」期間は、「Ｗ照射」期間に比べて長くなっている。このため、図３の（Ｃ）に示されるように、「Ｆ蓄積」期間は、「Ｗ蓄積」期間に比べて長くなっている。
【００６３】
そして、画像信号処理回路Ｔ２は、後述の如く、これらＷ画像信号，及びＦ画像信号に基づき、被検体の診断用画像信号を生成する。この画像信号処理回路Ｔ２は、生成した診断用画像信号に基づいて、モニタ３に診断用画像を表示させる。
【００６４】
以下、図４を参照して、この画像信号処理回路Ｔ２における処理について説明する。この画像信号処理回路Ｔ２は、タイミングコントローラＴ１に夫々接続された前段信号処理回路Ｔ２１，Ａ／ＤコンバータＴ２２，３つのメモリＴ２３〜Ｔ２５，及び，３つのＤ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８を、備えている。
【００６５】
前段信号処理回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４に接続されている。そして、この前段信号処理回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得して、増幅及びγ補正等の処理を施した後に、出力する。Ａ／ＤコンバータＴ２２は、前段信号処理回路Ｔ２１から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像データとして出力する。
【００６６】
３つのメモリＴ２３〜Ｔ２５は、いずれも、ＣＣＤ１４の画素毎に所定の複数ビットのデータを記憶可能な記憶領域を、有する。これら各メモリＴ２３〜Ｔ２５は、Ａ／ＤコンバータＴ２２に夫々接続されている。そして、これら各メモリＴ２３〜Ｔ２５には、タイミングコントローラＴ１により夫々指定された期間中に、Ａ／ＤコンバータＴ２２から出力された画像データが格納される。
【００６７】
３つのＤ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８は、夫々、各メモリＴ２３〜Ｔ２５に接続されている。そして、第１のＤ／ＡコンバータＴ２６は、第１のメモリＴ２３から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。第２のＤ／ＡコンバータＴ２７は、第２のメモリＴ２４から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。第３のＤ／ＡコンバータＴ２８は、第３のメモリＴ２５から出力された画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。
【００６８】
さらに、この画像信号処理回路Ｔ２は、システムコントローラＴ３に夫々接続された一対のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を、備えている。そして、システムコントローラＴ３は、以下に説明するように、これら各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々切り換えて、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８から出力された画像信号を３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３へ出力させる。
【００６９】
なお、これら各出力端子Ｐ１〜Ｐ３は、夫々、モニタ３に接続されている。このモニタ３は、カラー画像のＢ成分用の入力端子，Ｇ成分用の入力端子，及びＲ成分用の入力端子を、有する。そして、画像信号処理回路Ｔ２の第１の出力端子Ｐ１は、モニタ３のＢ成分用の入力端子に接続されている。また、画像信号処理回路Ｔ２の第２の出力端子Ｐ２は、モニタ３のＧ成分用の入力端子に接続されている。また、画像信号処理回路Ｔ３の第３の出力端子Ｐ３は、モニタ３のＲ成分用の入力端子に接続されている。
【００７０】
さらに、画像信号処理回路Ｔ２は、動画表示用の所定の仕様に従って出力する同期信号用の図示せぬ出力端子を、有する。一方、モニタ３は、この同期信号用の図示せぬ入力端子を有する。これら画像信号処理回路Ｔ２の同期信号用の出力端子，及び，モニタ３の同期信号用の入力端子は、互いに接続されている。そして、このモニタ３は、そのＢ成分用，Ｇ成分用，Ｒ成分用，及び同期信号用の各入力端子に入力した信号に基づき、カラー画像をその画面に動画表示する。
【００７１】
第１のスイッチＳＷ１は、第１の出力端子Ｐ１への出力を選択するためのものである。即ち、第１のスイッチＳＷ１は、第１の出力端子Ｐ１へ、第１のＤ／ＡコンバータＴ２６から出力された画像信号を出力する通常観察状態，又は，第２のＤ／ＡコンバータＴ２７から出力された画像信号と第１のＤ／ＡコンバータＴ２６から出力された画像信号との差を出力する蛍光観察状態に、切り換えられる。但し、図４における第１のスイッチＳＷ１は、通常観察状態になっている。
【００７２】
第２のスイッチＳＷ２は、第３の出力端子Ｐ３への出力を選択するためのものである。即ち、第２のスイッチＳＷ２は、第３の出力端子Ｐ３へ、第３のＤ／ＡコンバータＴ２８から出力された画像信号を出力する通常観察状態，又は，第２のＤ／ＡコンバータＴ２７から出力された画像信号を出力する蛍光観察状態に、切り換えられる。但し、図４における第２のスイッチＳＷ２は、通常観察状態になっている。
【００７３】
なお、第１の出力端子Ｐ１，及び第３の出力端子Ｐ３へ夫々出力される画像信号は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２によって切り換えられるのに対し、第２の端子Ｐ２へは、常に、第２のＤ／ＡコンバータＴ２７からの画像信号が、出力される。
【００７４】
以下に説明するように、システムコントローラＴ３は、光源ユニット２０を通常観察状態に設定するとともに、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々通常観察状態に切り換えることにより、被検体のカラー画像を示す通常画像信号を、モニタ３へ送信させることができる。図５は、通常観察状態における処理の説明図である。
【００７５】
一方、システムコントローラＴ３は、光源ユニット２０を蛍光観察状態に設定するとともに、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を夫々蛍光観察状態に切り換えることにより、被検体のＷ画像信号及びＦ画像信号から生成された画像信号（診断用画像信号）を、モニタ３へ送信させることができる。図６は、蛍光観察状態における処理の説明図である。
【００７６】
なお、システムコントローラＴ３は、操作スイッチ１５の状態に応じて、光源ユニット２０とともに各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。即ち、術者は、操作スイッチ１５を切り換えることにより、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を、通常観察状態又は蛍光観察状態に切り換える。
【００７７】
まず、図４及び図５を参照して、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、通常観察状態に設定された場合の処理について説明する。この場合には、ＣＣＤ１４からＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号が、順次繰り返して出力される。これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、夫々、前段信号処理回路Ｔ２１及びＡ／ＤコンバータＴ２２により処理されることにより、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データに変換される。即ち、Ａ／ＤコンバータＴ２２からは、これらＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データが、順次出力される。
【００７８】
そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＢ画像データが出力されている期間中に、第１のメモリＴ２３には、このＢ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＧ画像データが出力されている期間中に、第２のメモリＴ２４には、このＧ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＲ画像データが出力されている期間中に、第３のメモリＴ２５には、このＲ画像データが格納される。
【００７９】
これらＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、各メモリＴ２３〜Ｔ２５から所定のタイミングで読み出されるとともに、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８によりＤ／Ａ変換される。そして、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が通常観察状態にあるので、各出力端子Ｐ１〜Ｐ３へは、夫々、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号が、出力される。即ち、図５に示されるように、各Ｄ／ＡコンバータＴ２６〜Ｔ２８から夫々出力されたＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、各出力端子Ｐ１，Ｐ２，及びＰ３へ出力される。
【００８０】
これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号は、同期信号とともに、通常画像信号としてモニタ３へ送信される。すると、モニタ３には、被検体のカラー画像が動画表示される。
【００８１】
次に、図４及び図６を参照して、光源ユニット２０及び各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、蛍光観察状態に設定された場合の処理について説明する。この場合には、ＣＣＤ１４からＷ画像信号，及びＦ画像信号が、交互に繰り返して出力される。これらＷ画像信号，及びＦ画像信号は、夫々、前段信号処理回路Ｔ２１及びＡ／ＤコンバータＴ２２により処理されることにより、Ｗ画像データ，及びＦ画像データに変換される。即ち、Ａ／ＤコンバータＴ２２からは、これらＷ画像データ，及びＦ画像データが、交互に出力される。
【００８２】
そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＷ画像データが出力されている期間中に、第２のメモリＴ２４には、このＷ画像データが格納される。次に、Ａ／ＤコンバータＴ２２からＦ画像データが出力されている期間中に、第１のメモリＴ２３には、このＦ画像データが格納される。なお、第３のメモリＴ２５は、使用されていない。
【００８３】
これらＷ画像データ，及びＦ画像データは、夫々、各メモリＴ２４，Ｔ２３から所定のタイミングで読み出されるとともに、各Ｄ／ＡコンバータＴ２７，Ｔ２６によりＤ／Ａ変換される。そして、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が蛍光観察状態にあるので、図６に示されるように、第２の出力端子Ｐ２，及び第３の出力端子Ｐ３へは、Ｗ画像信号が出力される。但し、第１の出力端子Ｐ１へは、このＷ画像信号からＦ画像信号が減算された画像信号が、出力される。
【００８４】
これら各出力端子Ｐ１〜Ｐ３から出力された画像信号は、同期信号とともに、診断用画像信号としてモニタ３へ送信される。すると、モニタ３には、被検体の診断用画像が動画表示される。
【００８５】
仮に、各出力端子Ｐ１〜Ｐ３へＷ画像データのみが出力されるならば、モニタ３には、白色光が照射された状態における被検体のモノクロ画像が、表示されることになる。しかし、実際には、上記のように第１の出力端子Ｐ１へは、Ｗ画像信号からＦ画像信号が減算された画像信号が出力される。このため、モニタ３に表示された診断用画像において、被検体の自家蛍光が発せられていない部分に対応する領域は、当該部分のモノクロ画像と同等になっている。一方、モニタ３に表示された画像において、被検体の自家蛍光が発せられている部分に対応する領域は、その自家蛍光の強度に応じて着色された状態になっている。
【００８６】
従って、術者は、このモニタ３に表示された診断用画像を観察することにより、被検体の形状を正確に知ることができるとともに、その自家蛍光の強度分布を知ることができる。即ち、術者は、被検体における自家蛍光の強い正常な部分と、自家蛍光の弱くなった病変部分とを、見分けることができる。
【００８７】
上述のように、本実施形態の光源ユニット２０における第２のロータリーシャッタ２７は、その透過部２７１が、当該ロータリーシャッタ２７の周方向における半周程度の長さになっている。このため、被検体に対して照射される励起光の照射時間が、長くなっている。従って、ＣＣＤ１４におけるＦ蓄積期間が長くなるため、このＣＣＤ１４から出力されるＦ画像信号の強度が大きくなる。
【００８８】
なお、生体からの自家蛍光は極めて微弱であるが、上記の如く、配光レンズ１１から射出される白色光の照射時間に比べて、励起光の照射時間が長く設定されることにより、ＣＣＤ１４から出力されるＷ画像信号とＦ画像信号のレベルは、同等程度になる。
【００８９】
従って、このＦ画像信号は、必要以上に増幅されることなく、Ｗ画像信号から減算されて、診断用画像信号が生成される。このため、Ｓ／Ｎ比の高い良好なＦ画像信号，及び，診断用画像信号が得られる。この診断用画像信号は、モニタ３において、ノイズの少ない鮮明な診断用画像として表示される。そして、術者は、この鮮明な診断用画像を観察することにより、正確な診断を行うことができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の電子内視鏡装置によると、被検体に対する励起光の照射時間が長くなるので、被検体の自家蛍光による画像信号の信号強度が大きくなる。このため、この画像信号に基づいて生成される画像は、ノイズの少ない鮮明な画像になる。従って、この画像に基づいてなされる診断の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の電子内視鏡装置を示す構成図
【図２】 本発明の一実施形態のホイール及びロータリーシャッタを示す図
【図３】 本発明の一実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャート
【図４】 本発明の一実施形態の画像信号処理回路を示すブロック図
【図５】 通常観察状態における処理の説明図
【図６】 蛍光観察状態における処理の説明図
【図７】 従来技術による照明及び画像取得のタイミングチャート
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ ＣＣＤエリアセンサ
２ 外部装置（光源・プロセッサ装置）
２０ 光源ユニット
２１ 白色光源
２２ 励起光源
２４ ホイール
２５，２７ ロータリーシャッタ
２４Ｓ，２５Ｓ 移動機構
２４Ｍ，２５Ｍ，２７Ｍ モータ
２６ ハーフミラー
２８ ステージ
２９ ステージ移動機構
Ｔ プロセッサ
Ｔ１ タイミングコントローラ
Ｔ２ 画像信号処理回路
Ｔ３ システムコントローラ
Claims (4)
- 被検体を照明する照明光学系と、
可視光を発する可視光源と、生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発する励起光源と、可視光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における所定の部分に、可視光を透過させる可視光透過部が形成された第１のロータリーシャッタと、励起光を遮光する円板状の部材の周方向に沿った領域における前記可視光透過部よりも周方向に長い部分に、励起光を透過させる励起光透過部が形成された第２のロータリーシャッタと、前記第１のロータリーシャッタが可視光を遮光しているときに、前記第２のロータリーシャッタの励起光透過部が励起光の光路中に挿入され、前記第２のロータリーシャッタが励起光を遮光しているときに、前記第１のロータリーシャッタの可視光透過部が可視光の光路中に挿入されるように、これら両ロータリーシャッタを夫々回転させる切換駆動機構とを、有する光源ユニットと、
前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、
前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に可視光が導かれている期間に対応する部分に基づいて参照画像信号を生成し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を生成するプロセッサと
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサは、参照画像信号から蛍光画像信号を減算することにより、診断用画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。 - 前記光源ユニットは、円板状に形成されるとともに、青色光のみを透過させるＢフィルタ，緑色光のみを透過させるＧフィルタ，及び赤色光のみを透過させるＲフィルタが、周方向に沿って夫々配列されたホイールと、
このホイールを回転させるとともにその各フィルタを、順次繰り返して可視光の光路中に挿入させるか，又は，このホイールを可視光の光路から退避させるホイール駆動機構とを、有し、
前記プロセッサは、前記光源ユニットを、可視光と励起光とを交互に切り換えて繰り返し前記照明光学系へ導く蛍光観察状態，又は，可視光のみを前記照明光学系へ導く通常観察状態に設定可能であり、前記光源ユニットを蛍光観察状態に設定した場合には、前記ホイール駆動機構を制御して前記ホイールを可視光の光路から退避させるとともに、参照画像信号から蛍光画像信号を減算することにより、診断用画像信号を生成し、前記光源ユニットを通常観察状態に設定した場合には、前記ホイール駆動機構を制御して前記ホイールの各フィルタを可視光の光路中に順次挿入させるとともに、前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記Ｂフィルタが可視光の光路中に挿入されている期間に対応する部分に基づいてＢ画像信号を生成し、前記Ｇフィルタが可視光の光路中に挿入されている期間に対応する部分に基づいてＧ画像信号を生成し、前記Ｒフィルタが可視光の光路中に挿入されている期間に対応する部分に基づいてＲ画像信号を生成し、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号に基づいて、被検体のカラー画像に対応した通常画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサから出力された画像信号を表示するモニタを、
さらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
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