JP4067358B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡装置、特に被観察体の血管等の微細な構造を観察可能とする内視鏡における照明光の出力構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
内視鏡装置(例えば電子内視鏡装置)は、照明光によって対物光学系を介して捉えられた被観察体を、固体撮像素子である例えばCCD(Charge Coupled Device)で撮像し、この被観察体像をモニタ等に表示している。また、近年では、上記対物光学系に可動レンズを組み込み、この可動レンズを変倍機構により前後移動させ、被観察体像を光学的に拡大することが行われる。この拡大像は、画像処理されてモニタ等に表示されることになり、この拡大画像によって注目部位の細部を観察することが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の内視鏡装置では、観察対象が消化器官等、生体内であることが多く、この生体内の粘膜の表面近傍に存在する血管(毛細血管)やその他の組織の観察が重要となる。即ち、生体内における血管の新生、走行状態や粘膜の微細構造等から有用な診断情報を得ることができる。しかし、血中のヘモグロビンは周辺組織にも存在するため、生体内全体が赤みを帯びており、粘膜の中において血管やその他の組織の区別が不明瞭になるという問題がある。
【0004】
特に、血管と粘膜の区別の不明瞭さは、次に示す分光反射率で把握することができる。図5(A)には、正常胃粘膜の分光反射率(曲線C1−波長400〜700nm)、図5(B)にはヒト血液の分光反射率(曲線C2)が示され、図5(C)にはこれら正常胃粘膜と血液の分光反射率の特性曲線を重ねたものが示されており、図5(C)の各曲線C1,C2から分かるように、波長400〜600nmでは正常胃粘膜の分光反射率(曲線C1)が血液の分光反射率(曲線C2)よりも大きく、波長600nmを過ぎると血液の分光反射率の方が正常胃粘膜の分光反射率よりも大きくなる。
【0005】
このような図5の分光反射率特性で考えると、波長400nmから600nm手前の曲線C1とC2で囲まれた領域S1は、被観察体像において粘膜と血液やその他の組織のコントラストに寄与する成分であるが、赤色の波長である600nm以上(〜650nm近傍)では、赤色成分が多いために、血液及びその他の組織と粘膜とのコントラストの低下をもたらすという問題があった。
【0006】
また、光の波長が青から赤へと長くなる程、粘膜下層での散乱が生じ易くなるという特性があり、赤成分が多いと光の散乱が助長され、粘膜近傍に存在する血管の撮影状態が低下するという不都合もある。なお、赤外線については赤外カット光学フィルタが使用されており、例えば680nm以上の赤外線を除去することにより、CCDが赤外線によって飽和状態となるのを避けている。なお、本発明の特徴事項を示すものではないが、照度の向上を図るために、通常の照明窓に加えて第3の照明窓を設けるものとして、特開平11−342105号に示される従来例がある。
【0007】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被観察体像の赤みを帯びた状態を改善し、粘膜と血管及びその他の組織とを十分なコントラストの下で観察することができる内視鏡装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明に係る内視鏡装置は、光源からの照明光がライトガイドを介してスコープ先端へ導かれ、このスコープ先端から照射された照明光に基づき被観察体像を対物光学系にて結像させる内視鏡装置において、上記光源からの照明光とは別個に、少なくとも血管を強調するために赤色に対し補色関係にある色成分の光を出力する血管強調用発光素子を設け、この血管強調用発光素子を点灯制御することを特徴とする。上記血管強調用発光素子において補色関係にある色成分の光とは、赤色に対して補色関係にあるシアン色光(緑色と青色を均等に混合した色光)、これを構成する緑色光又は青色光、この緑色と青色を均等ではない任意の比率で混合した色光である。
請求項2に係る発明は、上記対物光学系に光学変倍のための可動レンズを配置し、この光学変倍が行われているときに、上記血管強調用発光素子を点灯することを特徴とする。
【0009】
請求項3に係る発明は、上記スコープに血管強調用操作スイッチを設け、この血管強調用操作スイッチの操作に基づいて上記血管強調用発光素子を点灯することを特徴とする。
【0010】
上記の構成によれば、例えばシアン色光の発光ダイオードが内視鏡の先端又は光源装置に配置され、この発光ダイオードは光学変倍が行われたとき、又はスコープの血管強調用操作スイッチが押されたとき点灯することになり、このシアン光はライトガイドから供給される通常のランプ光と共に、被観察体に照射される。このシアン色光は、赤色に対して補色関係にあるので、赤みを帯びている被観察体の赤成分を減らすことができ、これによって粘膜下層での赤色光の散乱も抑制され、粘膜、血管、その他の組織を良好なコントラストで捉えることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1及び図2には、第1実施例に係る電子内視鏡装置の主な構成が示されており、この電子内視鏡装置は、スコープ(電子内視鏡)10、光源装置12、プロセッサ装置13、モニタ14等を有している。上記スコープ10の先端部10Aには、図2の先端面にも示されるように、通常の白色光用の照明窓16A,16B、本発明で特徴となる血管強調用光の照明窓17、観察窓18、この観察窓18に洗浄水を噴射するためのノズル19、処置具を導くための処置具挿通チャンネル20等が設けられる。
【0012】
図1に示されるように、上記照明窓16A,16Bにはライトガイド22が連結され、このライトガイド22がコネクタ23を介して光源装置12へ光学的に接続される。この光源装置12では、集光レンズ25、光量絞り26、赤外カットフィルタ27、キセノンランプ、ハロゲンランプ等からなる光源28が設けられており、この光源28は点灯回路29によって点灯制御される。
【0013】
一方、上記観察窓18には、固定レンズ31及び可動レンズ32からなる対物光学系が設けられ、この対物光学系の結像位置に固体撮像素子であるCCD33が配置される。このCCD33の後段には、相関二重サンプリング等を行い、またデジタル信号としてガンマ補正等の映像処理を施す映像処理回路34が接続されており、この映像処理回路34から出力された映像信号は、更に各種の映像処理を施すプロセッサ装置13を介してモニタ14へ供給される。
【0014】
また、変倍機構を備えた電子内視鏡装置では、上記対物光学系の一部である可動レンズ32を前後移動させる駆動部材36が配置されており、この駆動部材36としては、例えばリニアアクチュエータを用いることができ、また線状伝達部材をモータで回転させ、この回転運動を直線運動に変換させるものを用いてもよい。この駆動部材36には、ドライバ37が接続され、このドライバ37にはスコープ操作部10Bに配置された変倍スイッチ38の操作信号を入力するように構成される。従って、この変倍スイッチ38の操作に基づき、ドライバ37、駆動部材36を介して可動レンズ32を例えば前方向へ動かすことにより、光学的拡大像が得られる。
【0015】
そして、第1実施例では、上述した血管強調用光の照明窓17に例えばシアン色光の発光ダイオード(LED)40が設けられ、この発光ダイオード40にはこれを点灯制御する点灯回路41が接続される。一方、操作部10Bに血管強調スイッチ42が配置されており、この血管強調スイッチ42の操作信号は上記点灯回路41へ供給される。即ち、当該例では、上記ドライバ37から光学拡大時であることを示す信号を点灯回路41へ供給し、このときに発光ダイオード40を点灯させるが、上記血管強調スイッチ42の操作によっても発光ダイオード40を点灯できるように構成されている。
【0016】
図3には、上記発光ダイオード40のCCD33における分光感度が示されており、シアン(Cy)色光の場合は、ピークが500nm近傍にあって600nm以下において比較的広い範囲の波長となる。また、この発光ダイオード40としては、緑色(G)を発光するものを用いてもよく、この緑色光の場合は、図示されるように、ピークが525nm近傍にある光となる。
【0017】
第1実施例は以上の構成からなり、光源28のみによる観察では、点灯回路29の制御によって光源28が点灯されると、この光源28の光が赤外線カットフィルタ27から集光レンズ25を介してライトガイド22へ供給される。このライトガイド22を通った光は、先端部10Aの照明窓16A,16Bから被観察体へ照射され、これによって対物光学系を介して得られた像がCCD33で撮像される。
【0018】
一方、操作部10Bの変倍スイッチ38が操作されると、ドライバ37によって駆動部材36が駆動し、可動レンズ32を前側へ移動させることになり、これによって被観察体の光学的な拡大像が得られ、この拡大像がCCD33によって撮像される。このCCD33からの出力信号は、映像処理回路34及びプロセッサ装置13にて相関二重サンプリング、増幅、ガンマ補正等の各種の処理が行われることにより、被観察体の拡大映像等がモニタ14へ表示される。
【0019】
そして、このような光学拡大時には、ドライバ37からの光学拡大時であることを示す信号が点灯回路41に供給され、この点灯回路41の制御によって発光ダイオード40が点灯することになる。即ち、ライトガイド22から供給される光に加えて、発光ダイオード40(照明窓17)から出力されるシアン色光によって被観察体が照明される。このシアン色は、赤色の補色関係にあるから、被観察体からの反射光の赤成分を減らす役目をすることになり、図5で説明した波長600〜650近傍の赤成分を減少させる。従って、赤みを帯びた状態が解消され、また粘膜下層での赤色光の散乱も抑制され、モニタ14上に表示された被観察体映像においては、粘膜と血管を良好なコントラストで捉えることが可能となる。
【0020】
また、当該例では、光学拡大が行われていない場合でも、操作部10Bに配置された血管強調スイッチ42が操作されたときには、点灯回路41の制御によって発光ダイオード40が点灯される。
【0021】
図4には、第2実施例に係る電子内視鏡装置の構成が示されており、この第2実施例は、血管強調のための光を光源光と混合しライトガイドを介して供給するものである。図4において、スコープ50では、図1で説明した血管強調用光の照明窓17と発光ダイオード40が設けられておらず、その他の構成は、第1実施例と同様となる。即ち、固定レンズ31と共に対物光学系を構成する変倍のための可動レンズ32には、駆動部材36及び変倍スイッチ38が設けられ、照射窓16にはライトガイド22が光学的に接続される。
【0022】
そして、光源装置52には、集光レンズ25、光量絞り26、赤外カットフィルタ27及び光源28が設けられるが、この赤外カットフィルタ27と光源28との間に(他の部材間でもよい)、ハーフミラー等を用いた光混合器54とシアン色光(又は緑色光)を出力する発光ダイオード55が設けられる。この光混合器54は、光源28からの白色光と発光ダイオード55からのシアン色光を混合し、この混合光を赤外カットフィルタ27等を通してライトガイド22へ供給する。また、上記の光源28と発光ダイオード55を点灯制御する点灯回路56が設けられ、スコープ操作部50Bに配置された血管強調スイッチ42からの操作信号がこの点灯回路56に供給される。
【0023】
第2実施例は以上の構成からなり、この場合も、変倍スイッチ38による拡大時であることを示す信号が点灯回路56へ供給され、これによって発光ダイオード55が点灯される。そうすると、光混合器54では、光源28からの白色光にシアン色光が混合され、この混合光はライトガイド22によって先端部50Aへ供給されて被観察体へ照射される。従って、この第2実施例においても、シアン色によって反射光の赤成分を減少させ、モニタ14上に表示された被観察体映像では、粘膜と血管及びその他の組織とを良好なコントラストで観察することが可能となる。
【0024】
上記各実施例では、光学拡大時に発光ダイオード40,55を点灯させると共に、上記血管強調スイッチ42によっても点灯制御ができるようにしたが、光学拡大による自動的な点灯をせずに、血管強調スイッチ42のみの操作制御によって上記発光ダイオード40,55を点灯させるようにしてもよい。
【0025】
また、上記の発光ダイオード40,55として、シアン(Cy)色光又は緑色光のいずれかを発光させる例を説明したが、青色の発光ダイオード、或いは緑色と青色を均等ではない比率で混合させた光を用いるようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源からの照明光とは別個に、赤色に対して補色関係にある色成分、例えばシアン色光を出力する血管強調用発光素子を設け、この血管強調用発光素子を光学拡大時に点灯させ又は血管強調用スイッチによって点灯させるようにしたので、反射光の赤色成分が減少して被観察体像の赤みを帯びた状態が改善され、粘膜の中に存在する血管及びその他の組織を十分なコントラストの下で観察できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る電子内視鏡装置の主要構成を示す図である。
【図2】第1実施例のスコープ先端面の構成を示す図である。
【図3】実施例で用いられる発光ダイオードのシアン色と緑色の波長領域を示す特性図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る電子内視鏡装置の主要構成を示す図である。
【図5】正常胃粘膜の分光反射率特性(波長400〜700nm)[図(A)]、ヒト血液の分光反射率特性[図(B)]、及びこれら正常胃粘膜と血液の分光反射率の特性曲線を重ねたもの[図(C)]を示す図である。
【符号の説明】
10,50…スコープ(電子内視鏡)、
12,52…光源装置、 13…プロセッサ装置、
22…ライトガイド、 28…光源、
29,41,56…点灯回路、
32…可動レンズ、 33…CCD、
36…駆動部材、 34…映像処理回路、
37…ドライバ、 38…変倍スイッチ、
40,55…発光ダイオード、
42…血管強調スイッチ、
54…光混合器。
Claims (3)
- 光源からの照明光がライトガイドを介してスコープ先端へ導かれ、このスコープ先端から照射された照明光に基づき被観察体像を対物光学系にて結像させる内視鏡装置において、
上記光源からの照明光とは別個に、血管を強調するために赤色に対し補色関係にある色成分の光を出力する血管強調用発光素子を設け、この血管強調用発光素子を点灯制御することを特徴とする内視鏡装置。 - 上記対物光学系に光学変倍のための可動レンズを配置し、この光学変倍が行われているときに、上記血管強調用発光素子を点灯することを特徴とする上記請求項1記載の内視鏡装置。
- 上記スコープに血管強調用操作スイッチを設け、この血管強調用操作スイッチの操作に基づいて上記血管強調用発光素子を点灯することを特徴とする上記請求項1又は2記載の内視鏡装置。
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