JP3820156B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内視鏡システム、詳しくは、被写体を撮像する撮像装置を内蔵、または外付けで設けた内視鏡と、この内視鏡に照明光を供給する光源機能と前記撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能とを併設してなる制御装置とからなる内視鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、体腔内臓器の観察および必要に応じて処置を行うことのできる医療用内視鏡やエンジン、ボイラー内に挿入されて内部の亀裂やひび割れの観察等ができる工業用内視鏡が広く普及しており、これらの内視鏡として、特に最近は、挿入部の先端部に固体撮像素子を備え、ライトガイドによって照明された患部を撮像して、その画像をモニタに表示する、所謂、電子内視鏡装置が数多く使用されている。
【０００３】
また、体腔内に挿入され画像を体外に伝達する光学系を有する硬性鏡と、固体撮像素子を備えた医用テレビカメラ(以下、ＴＶカメラと記す)とを組み合わせ、ＴＶカメラで捉えた体腔内画像をモニタに表示し、その画像を観察しながら体腔内に挿入した処置具によって処理を行う内視鏡外科手術も広く行われるようになってきている。
【０００４】
そこで、このような状況下において、セットアップの容易化と省スペース化を狙って、従来はそれぞれ別体になっている電子内視鏡や医用ＴＶカメラのコントロールユニットと、体腔内に照明光を伝達する光源装置を一体化するようにしたものが、特開平６−１５４１６２号公報に開示されている。
【０００５】
この特開平６−１５４１６２号公報に開示されている発明は、映像信号処理機能と光源機能とを併せ持った一体型コントロールユニットと、内視鏡から延出し、映像信号の伝送および照明光の伝送を行う伝送ケーブルの端部に設けられた１個のコネクタを有する内視鏡とで構成され、内視鏡を前記１個のコネクタで一体型コントローラに接続するようにしたものである。
【０００６】
このように構成すると、内視鏡とコントロールユニットとの接続は、コネクタ一箇所のみであり、従来のようにそれぞれ別体に構成されているカメラのコントロールユニットと光源装置に対して内視鏡を別々のケーブルで接続する必要がなく、スムーズなセッティングが行えるというメリットがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成した前記特開平６−１５４１６２号公報に開示されている発明では、セッティングが容易な反面、内視鏡は一体型コントロールユニットからのみ照明光の供給を受けるようになっているので、従来からある光源装置と組み合わせて使用することができず、汎用性に欠けるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、従来からある汎用の光源装置と組み合わせて使用することができると共に、コンパクトな構成でセットアップも簡単にできる、一体型コントロールユニットを有する内視鏡システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】
前述した目的を達成するために、本発明による内視鏡システムは、被写体を撮像する撮像装置を内蔵、または外付けで設けた内視鏡と、この内視鏡に接続され、内視鏡に照明光を供給する光源機能と内視鏡の前記撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能とを併設してなる制御装置と、からなる内視鏡システムにおいて、
前記内視鎖に外部光源装置からの照明光を供給可能とするための外部光源接続手段を設けたことを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示の例によって説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施の形態を示した内視鏡システムの構成図である。
【００１１】
図１に示す内視鏡システム１は、電子内視鏡２と一体型コントロールユニット３で構成されている。前記電子内視鏡２は、挿入部の先端部に配設された、被写体を撮像するための固体撮像装置である、例えばＣＣＤ４と、挿入部内に挿通され被写体に照明光を伝送する光ファイバー束からなるライトガイド５とを備えており、前記一体型コントロールユニット３は、電子内視鏡２に接続され、前記ＣＣＤ４の出力信号を処理してＮＴＳＣやＰＡＬ等の標準的な映像信号を生成する映像信号処理機能と、内視鏡に照明光を供給する光源機能とを併設してなる制御装置で構成されている。
【００１２】
前記電子内視鏡２からは、内部に、前記ライトガイドおよび前記固体撮像装置からの撮像信号の伝送線を有する伝送ケーブルが延出しており、この伝送ケーブルのケーブル端には、前記一体型コントロールユニット３に電子内視鏡２を接続するコネクタ６が設けられている。
【００１３】
このコネクタ６には、前記ＣＣＤ４を駆動する駆動信号とＣＣＤ４の出力信号の伝達を行う伝送線の接続端子である接点ピン（図示されず）と、前記ライトガイド５に照明光を入射するためのライトガイド光入射端８とが配設されており、更に、このコネクタ６内には、前記ライトガイドの光入射端８の近傍から分岐した外部光源接続手段である外部光源接続用ライトガイド光入射端９が配設されている。
【００１４】
前記ライトガイド光入射端８は、コネクタ６内から若干突出していて、電子内視鏡２の前記コネクタ６を一体型コントロールユニット３のコネクタ受け７に接続した状態では、一体型コントロールユニット３内の光源ランプ１７の照明光が絞りユニット１６を介して入射されるようになっており、この状態では、外部光源接続用ライトガイド光入射端９には、何も接続されない。そして、内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能のみを有する制御装置が接続された場合には、前記コネクタ６のライトガイド光入射端９には、後述する外部光源装置からの照明光が入射されるようになっている。なお、この外部光源接続用ライトガイド光入射端９は、平生は外界からの光が入らないように、図示しない遮光蓋で覆われている。
【００１５】
一方、前記一体型コントロールユニット３内には、上記のように映像信号処理機能と光源機能とが併設されている。映像信号処理機能は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０と、映像信号処理回路１１と、ＣＣＤ４を駆動するパルスを生成するＣＣＤ駆動回路１２と、これらの回路の動作のベースとなる同期信号を供給する同期信号生成回路１３と、前記映像信号処理回路１１で生成される映像信号に基づいて光量を制御する調光信号を生成する調光信号生成回路１４とから構成されている。
【００１６】
そして、光源機能は、キセノンランプやハロゲンランプ等からなる光源ランプ１７と、この光源ランプ１７から発せられ前記ライトガイドの光入射端８に入射する照明光の光量を調節する絞りユニット１６と、調光信号を受けて絞りユニット１６を駆動する信号を生成する絞り駆動回路１５とで構成されている。前記絞りユニット１６は、絞り羽根とモータ（いずれも図示せず）から構成され、また、前記映像信号処理回路１１で生成された画像信号は、図示しない表示モニタに出力されるようになっている。
【００１７】
このように構成された内視鏡システム１の作用を説明すると、電子内視鏡２のコネクタ６を一体型コントロールユニット３のコネクタ受け７に接続すれば、一体型コントロールユニット３のＣＣＤ駆動回路１２は、同期信号生成回路１３より出力される同期信号に基づいて、電子内視鏡２のＣＣＤ４を駆動するための駆動パルス（水平駆動パルス／垂直駆動パルス／リセットパルス）をＣＣＤ４に出力する。この駆動パルスによって駆動されたＣＣＤ４より出力される撮像信号は、ＣＤＳ回路１０により相関２重サンプリング処理を施され、サンプリングされた信号は、映像信号処理回路１１に人力され、Ａ／Ｄ変換、γ変換、ホワイトバランス、ＡＧＣ、エンハンス（輪郭強調）、ペインティング（色調節）、スケーリング（画素数変換）等の処理がなされた後、エンコード処理を施されて、ＮＴＳＣやＰＡＬ等の標準的な映像信号として一体型コントロールユニット３からモニタに出力される。
【００１８】
また、調光信号生成回路１４は、映像信号処理回路１１により生成される映像信号から輝度成分を抽出し、モニタに表示される映像の明るさが所望の値となるように絞りユニット１６を駆動制御するための調光信号を生成し、この調光信号によって絞り駆動回路１５が絞りユニット１６を駆動することにより、電子内視鏡２から被写体に向けて光源ランプ１７から出射される照明光の光量を制御し、モニタに表示される映像が設定されている明るさとなるように調光する。
【００１９】
以上の信号処理動作は、従来から行われている公知の内視鏡の映像信号処理動作と変わらないものであり、詳細な説明は省略する。
【００２０】
このように内視鏡システム１を使用する場合は、内視鏡２のコネクタ６を一体型コントロールユニット３のコネクタ受け７にワンタッチで接続するのみで、体腔内に向けて照射される照明光の光量制御も含めた内視鏡システムを構築できるため、ケーブル接続等の準備作業が極めて簡単なコンパクトなシステムが実現できる。
【００２１】
図２は、本発明による内視鏡システムの使用態様の一例を示したものであって、この内視鏡システム１８は、前記電子内視鏡２と、映像信号処理を行うＣＣＵ（カメラコントロールユニット）１９および照明光を供給する光源装置２０とで構成されている。なお、前記ＣＣＵ１９は、内視鏡２との組み合わせを可能とするために、後述するように内視鏡２に設けられた前記コネクタ６が接続可能な構造を採っているが、光源装置２０は特定の内視鏡との接続を達成するための構造を採っていない汎用の装置である。
【００２２】
前記ＣＣＵ１９には、ＣＤＳ回路２１と、映像信号処理回路２２と、ＣＣＤ４を駆動するパルスを生成するＣＣＤ駆動回路２３と、これらの回路の動作のベースとなる同期信号を供給する同期信号生成回路２４と、前記映像信号処理回路２２で生成される映像信号に基づいて光量を制御する調光信号を生成する調光信号生成回路２５とが設けられているほか、コネクタ受け２６が配設されている。
【００２３】
このコネクタ受け２６の形状は、前記一体型コントロールユニット３に備えられているコネクタ受け７と同一であり、電子内視鏡２のコネクタ６はコネクタ受け２６に接続可能であるが、ＣＣＵ１９には、光源機能は備わっておらず、従って、コネクタ６のライトガイド光入射端８には、照明光は入射されない。
【００２４】
前記光源装置２０には、光源ランプ２９と、照明光の光量を調節する絞りユニット２８と、調光信号を受けて絞りユニット２８を駆動する信号を生成する絞り駆動回路２７とが配設されている。そして、この光源装置２０と前記電子内視鏡２のコネクタ６とがライトガイドケーブル３０によって接続されるようになっている。
【００２５】
即ち、前記光源装置２０には、前記絞りユニット２８に対向してライトガイドコネクタ３１が配設されていて、このライトガイドコネクタ３１に一端を接続されたライトガイドケーブル３０の他端は、コネクタ６の前記外部光源接続用ライトガイド光入射端９に接続される。従って、光源装置２０内の光源ランプ２９の照明光は、ライトガイドケーブル３０を通じて電子内視鏡２のコネクタ６内のライトガイド光入射端９に入射され、ライトガイド５を伝送されて体腔内の患部に向けて出射される。
【００２６】
また、前記ＣＣＵ１９と光源装置２０とは、それぞれに設けられた図示しないコネクタを介して調光ケーブル３２によって接続されており、前記調光信号生成回路２５で生成された調光信号は、光源装置２０内の絞り駆動回路２７に入力するようになっている。
【００２７】
このように構成された内視鏡システム１８においては、電子内視鏡２のコネクタ６をＣＣＵ１９のコネクタ受け２６に接続すると同時に、ライトガイドケーブル３０の一端を光源装置２０のライトガイドコネクタ３１に接続し、ライトガイドケーブル３０の他端をコネクタ６の前記外部光源接続用ライトガイド光入射端９に接続することによって、電子内視鏡２とＣＣＵ１９と光源装置２０とが接続される。また、これと共に、調光ケーブル３２の一端をＣＣＵ１９に接続すると共に、他端を光源装置２０に接続する。
【００２８】
このように接続すると、ＣＣＵ１９内には、光源機能が備えられていないため、内視鏡２のコネクタ６をＣＣＵ１９と接続しても、ライトガイドの光入射端８には照明光は入射されず、コネクタ６内のライトガイド光入射端９には、外部光源装置２０から照明光が入射され、内視鏡２に体腔内を照明する照明光が供給される。
【００２９】
また、ＣＣＵ１９内で映像信号に基づいて調光信号生成回路２５にて生成される調光信号は、調光ケーブル３２を介して光源装置２０に備えられた絞り駆動回路２７に供給され、絞り駆動回路２７は絞りユニット２８を駆動して内視鏡２から出射される照明光の光量を制御する。
【００３０】
即ち、この内視鏡システム１８の照明光の光量制御に関しては、前記内視鏡システム１とは調光ケーブル３２にて調光信号を伝達するという点のみが異なるだけで、動作は全く同一である。また、内視鏡システム１８における、モニタに出力する映像信号を生成する処理に関しては、ＣＣＵ１９の構成と内視鏡システム１の一体型コントロールユニット３に備わっている映像信号処理手段の構成は同一であり、その動作も同じである。
【００３１】
よって、内視鏡システム１８においては、映像信号処理機能と光源機能を併せ持った一体型コントロールユニット３に接続されることを意図した電子内視鏡２と、この内視鏡２が接続されるようにコネクタ受け２６が形成されているＣＣＵ１９に、汎用の光源装置２０を組み合わせることが可能であり、拡張性の高い内視鏡システムを構成することができる。
【００３２】
図３は、本発明による内視鏡システムの使用態様の別の例を示したものであって、前記電子内視鏡２に代えて、硬性内視鏡を用いたものである。
【００３３】
硬性内視鏡は、硬性鏡３３と、この硬性鏡３３内に挿通された図示しないライトガイドに照明光を供給するライトガイドケーブル３４と、医用ＴＶカメラ３５を組み合わせたものであり、硬性鏡３３には、先端部に入射した光学像を接服部まで伝送するリレーレンズ、および照明光を先端部まで伝送するライトガイド（いずれも図示されず）が内部に配設されている。
【００３４】
前記医用ＴＶカメラ３５は、硬性鏡３３の接眼部にアダプタ３６を介して結合されており、このＴＶカメラ３５は、ＣＣＤ３７が内蔵されているヘッド３８と、ＣＣＤ３７の出力信号および駆動信号を伝送する信号線３９、および硬性鏡３３に照明光を供給するライトガイドケーブル３４とを内蔵する統合ケーブル４０とからなり、この統合ケーブル４０の端部には、前記一体型コントロールユニット３またはＣＣＵ１９に接続するコネクタ４１が設けられている。
【００３５】
そして、このコネクタ４１には、前記ライトガイドの光入射端８と同様の構成を有するライトガイド光入射端４３と、このライトガイド光入射端４３から分岐して設けられた、前記外部光源接続用ライトガイド光入射端９と同様の構成を有する外部光源接続用ライトガイド光入射端４４とが配設されている。
【００３６】
また、前記ライトガイドケーブル３４は、統合ケーブル４０の途中から分岐しており、硬性鏡３３の挿入部に設けられたライトガイドロ金４２に接続されている。
【００３７】
また、図４は、前記図３の硬性内視鏡の変形例であって、この硬性内視鏡では、ライトガイドケーブル４８が統合ケーブル５０に内蔵されているものである。この硬性内視鏡では、硬性鏡４５の接服部に、硬性鏡４５の先端部に入射した光学像を医用ＴＶカメラ４６に設けられたＣＣＤ４７に伝送する接眼レンズ（図示されず）と、医用ＴＶカメラ４６のライトガイド４８から伝送される照明光が入射されるライトガイド端が設けられている。従って、この硬性内視鏡では、ライトガイド４８およびＣＣＤ４７の出力信号、駆動信号を伝送するケーブル４９は、完全に統合ケーブル５０に内蔵されている。その他の構成は、前記図３の硬性内視鏡と同様である。
【００３８】
このように構成された前記図３，４の硬性内視鏡においては、映像信号処理機能と光源機能とが一体化されたコントロールユニットとの接続を簡略化するために、コントロールユニットヘの映像信号の伝送機能とコントロールユニットから供給される照明光の伝送機能とを備えた内視鏡のコネクタに、汎用の外部光源装置からの照明光も伝送可能とするための外部光源接続用ライトガイド光入射端を設けたことにより、一体型コントロールユニットとの組み合わせで得られるコンパクトさに加え、汎用光源装置との組み合わせ可能によりシステムに拡張性を持たせることができる。
【００３９】
図５と図６は、本発明の第２実施の形態を示した内視鏡システムの構成図である。従来、内視鏡が映像信号処理を行うコントロールユニットに出力する映像信号は、搭載されているＣＣＤの出力信号であり、ＣＣＤの画素数の違いにより異なる映像信号がコントロールユニットに人力されていたため、ＣＣＤの種類に応じて信号処理の手法を変える必要があった。
【００４０】
そこで、この第２実施の形態を示す内視鏡システムでは、内視鏡とコントロールユニットとの映像信号のやり取りを規定の映像信号に設定することで、異なるＣＣＤが搭載されている内視鏡に対して、単一の映像信号処理回路構成や処理方式を有するコントロールユニットを組み合わせることができるようにしたものである。
【００４１】
この内視鏡システムでは、一体型コントロールユニット５１との接続を行うために、電子内視鏡５２に備えられているコネクタ５３に、前記第１実施の形態で示したコネクタ６の構成に加え、１次映像信号生成回路５４が設けられている。
【００４２】
また、一体型コントロールユニット５１には、前記１次映像信号生成回路５４から出力される映像信号を受け、モニタに出力される映像信号の生成を行う２次映像信号生成回路５５および前記第１実施の形態で示した一体型コントロールユニット３に備えられている調光信号生成回路１４、光源ランプ１７、絞りユニット１６、絞り駆動回路１５が設けられている。
【００４３】
図６は、前記１次映像信号生成回路５４の内部の構成をブロック回路で示したものである。この１次映像信号生成回路５４は、前記第１実施の形態で示した一体型コントロールユニット３およびＣＣＵ１９に備えられている映像信号処理機能のうち、ＣＣＤ駆動信号生成部６２、ＣＤＳ部５６、Ａ／Ｄ変換部５７、γ変換部５８、ホワイトバランス処理部５９、エンコード処理部６０、および基準クロック信号を受けて、これら各部の動作のベースとなる同期信号を生成、供給する同期信号生成部６１を、高集積化したＬＳＩ技術を用いて１チップに収めたものであり、従来同様の機能を実現するために個別部品にて構成されていた回路のサイズに比べて大幅に小型であるため、コネクタ５３に内蔵可能となっているものである。
【００４４】
一方、一体型コントロールユニット５１に備えられている２次映像信号生成回路５５は、１次映像信号生成回路５４に基準クロック信号の供給を行うと共に、基本的な映像信号処理のなされた映像信号を受けて、ＡＧＣ、エンハンス、ペインティング、スケーリング等の画像処理的な信号処理を行い、モニタに映像信号を出力するようになっている。その他の構成は、前記第１実施の形態と同様である。
【００４５】
このように構成された第２実施の形態の内視鏡システムの作用を説明すると、電子内視鏡５２は、内蔵されている１次映像信号生成回路５４にて、ＣＣＤ４の映像信号に対してＣＤＳ、Ａ／Ｄ変換、γ変換、ホワイトバランス処理を行った後、ＮＴＳＣやＰＡＬ等の規定の映像信号を形成するエンコード処理を施して、一体型コントロールユニット５１に備えられている２次映像信号生成回路５５に信号を出力する。２次映像信号生成回路５５は、入力された信号に対し、ＡＧＣ、エンハンス、ペインティング、スケーリング等の処理を行って、モニタに映像信号を出力する。それ以外の作用は、前記第１の実施態様と同じである。
【００４６】
このように構成した第２実施の形態の内視鏡システムでは、電子内視鏡５２にて基本的な映像信号処理を施し、規定の映像信号フオーマツトの出力を得られるようにしたことで、異なる種類のＣＣＤが搭載されている内視鏡に対して、組み合わされる一体型コントロールユニットまたはＣＣＵの映像信号処理側の構成を簡素化でき、コンパクトな構成で、より拡張性を向上させた内視鏡システムを実現することができる。
【００４７】
『付記』
以上、詳述した本発明の実施態様によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００４８】
１．被写体の照明光を伝送する光ファイバー束からなるライトガイドおよび被写体を撮像する撮像装置を内蔵、または外付けで設けた内視鏡と、この内視鏡に照明光を供給する光源機能と内視鏡の前記撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能とを併設してなる制御装置と、前記内視鏡から延出し内部に、前記ライトガイドおよび前記撮像信号の伝送線を有する伝送ケーブルと、この伝送ケーブル端に設けられ、前記ライトガイドの光入射端および前記撮像信号の伝送線接続端子が配設され、前記制御装置に接続されるコネクタと、
からなる内視鏡システムにおいて、
前記コネクタに、前記ライトガイドの光入射端の近傍から分岐した外部光源接続用ライトガイド光入射端を設けたことを特徴とする。
【００４９】
２．付記１において
前記コネクタは、内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能のみを有する制御装置に接続された場合には、前記コネクタの外部光源接続用ライトガイド光入射端は、外部光源装置からの照明光が入射される。
【００５０】
３．付記１において
前記内視鏡を、体腔内画像を体外に伝達する光学系を有する硬性鏡と医用テレビカメラとを組み合わせた硬性内視鏡で構成したことを特徴とする内視鏡システム。
【００５１】
４．付記１において
前記コネクタに、前記ライトガイドの光入射端の近傍から分岐した外部光源接続用ライトガイド光入射端を設けると共に、制御装置内に配設される映像信号生成回路の一部を、高集積化した１チップで形成して配設したことを特徴とする内視鏡システム。
【００５２】
５．付記４において
映像信号生成回路の一部は、ＣＣＤ駆動信号生成部、ＣＤＳ部、Ａ／Ｄ変換部、γ変換部、ホワイトバランス処理部、エンコード処理部、および同期信号生成部である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンパクトな構成でセットアップも簡単である、一体型コントロールユニットを有する内視鏡システムに、従来からある汎用の光源装置を組み合わせ可能としたので、拡張性を増強した内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す内視鏡システムの構成図、
【図２】上記図１の内視鏡システムの使用態様の一例を示す構成図、
【図３】上記図１の内視鏡システムにおける内視鏡を硬性内視鏡とした場合の硬性内視鏡の構成図、
【図４】上記図３の硬性内視鏡の変形例を示す硬性内視鏡の構成図、
【図５】本発明の第２の実施形態を示す内視鏡システムの構成図、
【図６】上記第２の実施形態の内視鏡システムにおける１次映像信号生成回路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
2,33,45,52・・・内視鏡
3,5１・・・・・ 一体型コントロールユニット（制御装置）
4,37,47・・・・ ＣＣＤ（撮像装置）
6,41,53・・・・ コネクタ
7,26・・・・・・コネクタ受け
9,44・・・・・・外部光源接続用ライトガイド光入射端（外部光源接続手段）
19・・・・・・・ＣＣＵ
20・・・・・・・外部光源装置
54・・・・・・・１次映像信号生成回路
55・・・・・・・２次映像信号生成回路

Claims (1)

1. 被写体を撮像する撮像装置を内蔵、または外付けで設けた内視鏡と、この内視鏡に接続され、内視鏡に照明光を供給する光源機能と内視鏡の前記撮像装置からの撮像信号を信号処理する映像信号処理機能とを併設してなる制御装置と、からなる内視鏡システムにおいて、
   前記内視鏡に外部光源装置からの照明光を供給可能とするための外部光源接続手段を設けたことを特徴とする内視鏡システム。

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