JP4067358B2

JP4067358B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP4067358B2
Application number: JP2002231045A
Authority: JP
Inventors: 逸司南
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: JP2004065728A

Description

【０００１】
【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

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。