JP4538141B2 - 電子内視鏡システム - Google Patents
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- A61B1/00057—Operational features of endoscopes provided with means for testing or calibration
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光により照明された被検体表面の画像及び励起光により発した自家蛍光による被検体の画像を得るための医療用の電子内視鏡システムに、関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子内視鏡システムを用いて被検体（体腔壁）の自家蛍光を観察する方法が提案されている。特定の波長の光（一般に紫外光である）が照射されて励起された体腔壁では、癌などの不健全な組織からの蛍光が健全な組織からの蛍光よりも弱い強度を有するために自家蛍光の強度分布が生じるので、このような体腔壁からの自家蛍光を電子内視鏡の固体撮像素子（ＣＣＤ）によって撮像することにより、通常の可視光の照明による体腔壁の画像とは異なる特殊な体腔壁の画像を観察することができる。
【０００３】
このような蛍光観察が行える電子内視鏡システムとして、照明光としての白色光（可視光）と励起光としての紫外光とを電子内視鏡の照明光学系から被検体（体腔壁）へ交互に照射し、白色光により照明された体腔壁の対物光学系による像と紫外光により励起されて自家蛍光を発した体腔壁の対物光学系による像とを電子内視鏡のＣＣＤによって順次撮像して電気信号に変換し、モノクロ画像信号と蛍光画像信号を時系列に生成するものがある。
【０００４】
この電子内視鏡システムにおいて、生成される各画像信号から蛍光画像信号のみを取り出してこの蛍光画像信号に基づく白黒画像をモニタに出力すると、その白黒映像では、自家蛍光を発光している位置が対物光学系から離れているために暗部が形成されているのか、患部が自家蛍光を発しないために暗部が形成されているのかが、モニタを介して被検体を観察する者にとって判別できない。そのため、上記の電子内視鏡システムでは、モノクロ画像信号を互いに同じ出力レベルとなる３つの画像信号に分配してＲＧＢ画像信号として生成するとともに、このうちのＢ画像信号に蛍光画像信号を加算することにより、白色光により照明された体腔壁の白黒画像に対して自家蛍光を発した部分を青色に着色した画像を生成している。
【０００５】
ところが、Ｂ画像信号に蛍光画像信号が加算される際にモノクロ画像信号（ＲＧＢ画像信号）と蛍光画像信号との出力レベルの比率が調整されていないと、この電子内視鏡システムからの画像信号が入力されたモニタには、臨床的に有効ではない被検体の映像が、映し出されることになる。
【０００６】
このため、モノクロ画像信号と蛍光画像信号との出力レベルの相対的なバランスをスケールを利用して調整する場合がある。このスケールには、可視帯域において所定の反射率にて白色光（可視光）を反射する反射板により構成される白色光用スケールと，励起光が照射されると所定の蛍光強度をもって発光する蛍光板により構成される蛍光用スケールとがある。
【０００７】
そして、この電子内視鏡システムは、電子内視鏡の先端部から白色光用スケールの反射板に白色光（可視光）を照明してその反射光を撮像して得られるモノクロ画像信号の出力レベルと、蛍光用スケールの蛍光板に励起光を照射してその蛍光を撮像して得られる蛍光画像信号の出力レベルとが、所定の比率となるように、各画像信号を増幅することにより、照明による体腔壁の白黒画像と自家蛍光による体腔壁の青色画像とのバランスがとれている画像を、生成することができる。これにより、モニタを介して被検体を観察する観察者は、より正確に被検体の診断を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、スケールには、白色光用スケールと蛍光用スケールとの２種類が存在するために、電子内視鏡システムが生成するモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルを調整する時に、これらスケールを取り違えて使用してしまうことがある。
【０００９】
また、各画像信号の出力レベルを調整する際には、モノクロ画像信号と蛍光画像信号とを別々に調整しなければならないので、非常に手間が掛かる。このため、需要者の間には、このようなモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行いたいという要望がある。
【００１０】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、白色光と紫外光とを交互に被検体に照射してモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを順次生成する方式の電子内視鏡システムであるにも拘わらず、これらモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行うことができる電子内視鏡システムを、提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために構成された本発明は、被検体への照明光及び励起光を先端部に導くためのライトガイドを備えるとともに被検体の像を形成する対物光学系とその像を撮像する撮像素子とを備えた電子内視鏡の前記ライトガイドの入射端に対し、開口部を有する回転シャッタを中心軸周りに回転することにより可視領域の波長からなる白色光束と紫外領域の波長からなる紫外光束とを交互に入射させる光源装置を備えた電子内視鏡システムであって、前記回転シャッタの前記開口部以外の外面における前記中心軸を中心とした環状領域に対して対向するように前記光源装置の筐体に形成され、前記電子内視鏡の前記先端部が挿入された場合には前記回転シャッタの前記環状領域に対して前記先端部が対向するようにガイドするための挿入孔と、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される白色光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記白色光束が照射されるとその光束を所定の反射率にて反射する白色光用スケールと、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される紫外光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記紫外光束が照射されると励起して所定の蛍光強度にて発光する蛍光光用スケールと、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下でバランス調整処理の開始指示が入力されると、前記白色光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルと、前記紫外光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルとが、所定の比率となるように、前記各画像信号に対する増幅率を夫々設定するとともに、設定した各増幅率にて前記各画像信号を増幅させる制御部とを備えたことを、特徴とする。
【００１２】
上記のように構成されると、電子内視鏡の先端部が挿入孔に挿入された後、バランス調整処理の開始指示が入力されたときには、回転シャッタの回転に伴って白色光束及び紫外光束が電子内視鏡の先端部から交互に射出される。このとき、先端部から射出される白色光束は、それが射出される期間のみ挿入孔に対向する回転シャッタ上の白色光用スケールを照射し、紫外光束は、それが射出される期間のみ挿入孔に対向する回転シャッタ上の蛍光用スケールを照射する。これにより、白色光束は白色光用スケールで反射されるとともに、紫外光束は蛍光用スケールを励起し、白色光用スケールからの反射光及び蛍光用スケールからの蛍光は、電子内視鏡に組み込まれる撮像素子により交互に受光されて順次モノクロ画像信号及び蛍光画像信号として繰り返し生成され、各画像信号は、それらの出力レベルが所定の比率となるように制御部によって夫々増幅される。
【００１３】
従って、作業者は、電子内視鏡の先端部を挿入孔に差し込んだ後に、バランス調整処理の開始指示を入力することにより、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整処理を、一度に簡単に手早く行うことができる。
【００１４】
本発明による電子内視鏡システムでは、回転シャッタは、円板形状であっても良いし、有底の筒形状であっても良い。前者の場合には、白色光用スケール及び蛍光用スケールは、回転シャッタの表面上における開口部よりも内側の環状領域に配置されても良いし、回転シャッタの表面上における開口部よりも外側の環状領域に配置されても良いし、回転シャッタの中心軸周りに沿った外周面上に備えられても良い。また、後者の場合であって、円筒に開口部が形成されているときには、両スケールは底部に備えられ、底部に開口部が形成されているときには、両スケールは円筒の外周面に備えられても良い。何れの場合も、両スケールが備えられる環状領域に向けて電子内視鏡の先端部をガイドするように挿入孔を形成し、また、回転シャッタ上の環状領域においては、電子内視鏡の先端部が挿入孔に挿入されているときにその先端部から射出される白色光束及び紫外光束が夫々に対応するスケールに照射されるように、白色光用スケール及び蛍光用スケールを配置する。
【００１５】
また、本発明による電子内視鏡システムでは、白色光束用の回転シャッタと紫外光束用の回転シャッタの２つの回転シャッタを有する場合には、両スケールは、何れか一方の回転シャッタに備えられると良い。この場合、両スケールが備えられる回転シャッタに向けて電子内視鏡の先端部をガイドするように挿入孔を形成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子内視鏡システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
【実施形態１】
図１は、本発明の第１の実施形態である電子内視鏡システム１の概略構成を示す説明図である。
【００１８】
この電子内視鏡システム１は、患者の体腔内に先端部１０ａから挿入される電子内視鏡１０と，この電子内視鏡１０に照明光及び励起光を供給する光源装置２０と，この光源装置２０を制御したり電子内視鏡１０からの画像信号を受信して処理する内視鏡プロセッサ３０と，各種の操作ボタンや操作スイッチ等を有する入力装置４０とを、備えている。このうちの光源装置２０，内視鏡プロセッサ３０，及び、入力装置４０は、共通の筐体内に収容されている。
【００１９】
また、図１に示すように、この筐体の外部から光源装置２０の内部へ向かって挿入孔２７が、形成されている。この挿入孔２７は、電子内視鏡１０の先端部１０ａの外径より若干太めの内径を有しており、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入されたときに、その先端部１０ａを光源装置２０の内部までガイドする。
【００２０】
さらに、内視鏡プロセッサ３０は、照明光及び励起光や画像信号などを同期させるためのタイミングコントローラ３１と，電子内視鏡１０からの画像信号を処理してＲＧＢ画像信号に変換してモニタ５０に送出する画像信号処理回路３２と，入力装置４０等から入力される指示により本システム１全体の制御を行うシステムコントローラ３３とを、備えている。
【００２１】
本例の電子内視鏡システム１を構成する電子内視鏡１０は、光源装置２０に接続されるライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」と省略する）１１と，このライトガイド１１からの照明光及び励起光を広範囲に照射するための配光レンズ１２と，被検体（体腔壁）の像を形成する対物光学系１３と，この対物光学系１３の結像面近傍に配置されて体腔壁の像を撮像する固体撮像素子（ＣＣＤ）１４と，このＣＣＤ１４へ駆動用の転送パルスを送信したり画像信号処理回路３２へ画像信号を送信するための電線１５と，先端部１０ａ近傍を湾曲させるための図示せぬ湾曲機構と，その図示せぬ湾曲機構を操作するためのハンドルやシステムコントローラ３３に入力される信号を生ずるボタンやスイッチ等を備える操作部１６と，その操作部１６からシステムコントローラ３３へ各種の信号を伝送するための電線１７とを、備えている。
【００２２】
光源装置２０は、紫外光用光源２１，第１の回転シャッタ２２，ハーフミラー２３，集光レンズ２４，白色光用光源２５，及び、第２の回転シャッタ２６から、構成されている。また、この光源装置２０には、上述したように、電子内視鏡１０の前端部１０ａをガイドするための挿入孔２７が、第１の回転シャッタ２２に向けて形成されている。
【００２３】
紫外光用光源２１は、被検体（体腔壁）の自家蛍光の励起光として紫外光を射出する紫外線ランプ（図示せず）や，この紫外線ランプから射出された紫外光が平行光となるように反射させるリフレクタ（図示せず）等により、構成されている。また、白色光用光源２５は、通常観察用の照明光としての白色光を射出するキセノンランプ（図示せず）や，このキセノンランプから射出された白色光が平行光となるように反射させるリフレクタ（図示せず）等により、構成されている。
【００２４】
そして、紫外光用光源２１から発せられる紫外領域の波長からなる平行光束（以下、「平行紫外光束」という）は、第１の回転シャッタ２２を通過し、ハーフミラー２３を透過した後、集光レンズ２４によりライトガイド１１の入射端１１ａへ収束される。
【００２５】
一方、平行紫外光束と交差するように白色光用光源２５から発せられる白色の平行光束（以下、「平行白色光束」という）は、第２の回転シャッタ２６を通過し、ハーフミラー２３により反射された後、集光レンズ２４によりライトガイド１１の入射端１１ａへ収束される。
【００２６】
図２の（ａ）は、第１の回転シャッタ２２の正面図を示し、図２の（ｂ）は、第２の回転シャッタ２６の正面図を示している。
【００２７】
図１及び図２に示すように、第１の回転シャッタ２２は、モータ２２ａの駆動軸に対して同軸に取り付けられた円板から、構成されている。また、その円板の半径よりも小さな半径の同心円により分けられた２つの領域うち、中心を含む円形状の領域内には、その中心に頂点が一致するとともにその頂角（中心角）が約６０°の角度を有する扇状の開口部２２ｃが形成され、その外側の輪帯形状の領域内には、白色光を所定の反射率で反射する白色光用スケールとしてのコーティングが施された白色光反射部２２ｄと，紫外光により励起されると所定の強度にて蛍光を発する蛍光用スケールとしてのコーティングが施された蛍光発光部２２ｅとが、備えられている。
【００２８】
これら白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅは、夫々、輪帯をその周方向における２箇所においてその中心から放射状に切断した形状に形成され、その周方向を向いた一対の端辺がなす角度は、開口部２２ｃにおける扇形の中心角と等しくなるように形成されている。このうちの白色光反射部２２ｄは、径方向に沿って形成された両端辺が、開口部２２ｃにおいて扇形の中心角を形成する２辺の延長線上に存在するように、配置され、蛍光発光部２２ｅは、円板の中心を対称点として白色光反射部２２ｄに対する対称位置に、配置されている。
【００２９】
また、これら白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが配置された第１の回転シャッタ２２の側面において各部２２ｄ，２２ｅ以外の部分には、可視光及び紫外光が照射された場合に反射させないようなコーティングが施されている。
【００３０】
この第１の回転シャッタ２２の中心軸は、同一平面内において挿入孔２７の中心軸及び平行紫外光束のビーム軸との間に挟まれた状態で各軸に対して平行となるように、配置されている。尚、この第１の回転シャッタ２２は、上記の輪帯形状の領域に対して挿入孔２７が対向する位置に、配置されている。
【００３１】
この第１の回転シャッタ２２は、モータ２２ａによって回転されることにより、紫外光用光源２１から発せられる平行紫外光束の光路へ開口部２２ｃを繰り返し挿入する。これにより、平行紫外光束は、ハーフミラー２３に繰り返し入射され、集光レンズ２４を介してライトガイド１１の入射端１１ａに順次入射される。また、この第１の回転シャッタ２２は、電子内視鏡１０が挿入孔２７に挿入されて先端部１０ａが接近している状態のときにモータ２２ａによって回転されることにより、この先端部１０ａの延長線に対して白色光反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅとを交互に横切らせる。
【００３２】
一方、図１及び図２に示すように、第２の回転シャッタ２６は、モータ２６ａの駆動軸に対して同軸に取り付けられた円板に、その円板の中心に頂点が一致する扇状の開口部２６ｃが形成されることによって、構成されている。この開口部２６ｃは、第１の回転シャッタ２２に形成される開口部２２ｃと同形状に形成され、その中心角は約６０°である。
【００３３】
これら第１及び第２の回転シャッタ２２，２６には、図１に示すように、タイミングコントローラ３１に接続されたセンサ２２ｂ，２６ｂが、それぞれ外周縁の近傍に配置されている。これらセンサ２２ｂ，２６ｂは、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転状態を検知してタイミングコントローラ３１の回転シャッタ制御回路（図３）３１２へ通知する。
【００３４】
また、このタイミングコントローラ３１の回転シャッタ制御回路（図３）３１２には、各モータ２２ａ，２６ａも接続されている。そして、各モータ２２ａ，２６ａの回転の速度と位相が、回転シャッタ制御回路（図３）３１２によって制御されることにより、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６は、同じ回転速度で回転され、また、平行白色光束と平行紫外光束とが半周期毎に交互に集光レンズ２４に入射するようなタイミングにて回転される。
【００３５】
図３は、内視鏡プロセッサ３０内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３６】
この図３に示すように、タイミングコントローラ３１は、同期パルス信号を発生するとともにこの同期パルス信号に照明光及び励起光や画像信号などを同期させるタイミング生成回路３１１と、センサ２２ｂ，２６ｂで検知された回転状態に基づいて第１及び第２の回転シャッタ２２，２６を回転させるモータ２２ａ，２６ａを制御する回転シャッタ制御回路３１２と，タイミング生成回路３１１からの同期パルス信号に応じてＣＣＤ１４に転送パルスを送出するＣＣＤドライバ３１３とを、備えている。
【００３７】
また、画像信号処理回路３２は、ＣＣＤ１４からの画像信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）３２１と，後述するモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを夫々所定の増幅率にて増幅するための電圧制御増幅器（ＶＣＡ）３２２と，画像信号に対してγ補正を行うためのγ補正回路３２３と，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３２４と，画像信号を一時記憶するためのメモリ部３２５と，デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ部３２６と，画像信号を処理するための後段信号処理回路３２７ａ，３２７ｂと，画像信号を加算するための加算器３２８とを、備えている。さらに、メモリ部３２５は、蛍光画像信号用メモリ３２５ａ及びモノクロ画像信号用メモリ３２５ｂを備えているとともに、Ｄ／Ａコンバータ部３２６は、両メモリ３２５ａ，３２５ｂに対応したＤ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂを備えている。
【００３８】
システムコントローラ３３は、システムバスＢを介して互いに接続されたＣＰＵ３３１，メモリコントロール回路３３２，Ｉ／Ｏポート３３３，ＲＡＭ３３４，及び、ＲＯＭ３３５を備えている。
【００３９】
ＣＰＵ３３１は、システムバスＢに接続される入力装置４０や電子内視鏡１０の操作部１６において入力された指示により、本システム１全体の制御を行う中央処理回路である。メモリコントロール回路３３２は、ＣＰＵ３３１からの命令に従って、画像信号処理回路３２の各メモリ３２５ａ，３２５ｂを制御する。Ｉ／Ｏポート３３３は、ＣＰＵ３３１からの命令に従って、画像処理制御回路３２からのデータを受信する。
【００４０】
ＲＡＭ３３４は、ＣＰＵ３３１の作業領域が展開されるランダムアクセスメモリである。ＲＯＭ３３５は、電子内視鏡システム１を制御するための各種のプログラムが格納されたメモリである。ＲＯＭ３３５に格納されるプログラムには、ＣＰＵ３３１によって読み込まれることによりバランス調整処理を実行するものが含まれている。このバランス調整処理を実行するためのプログラムは、ＣＰＵ３３１に対し、後述するモノクロ画像信号と蛍光画像信号をＤ／Ａコンバータ部３２６から受信させ、各画像信号の出力レベルが所定の比率となるように各画像信号に対する増幅率を設定させ、それらの増幅率にて各画像信号を増幅するようにＶＣＡ３２２に対する制御を行わせる。
【００４１】
上述した電子内視鏡システム１では、電子内視鏡１０の先端部１０ａが患者の体腔内に挿入されている場合、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転に伴って、白色光及び紫外光がライトガイド１１の入射端１１ａより交互に入射されると、ライトガイド１１を通って射出端より射出される白色光及び紫外光が、被検体（体腔壁）に照射される。すると、白色光により照明された体腔壁の対物光学系１３による像，及び、紫外光により励起されて自家蛍光を発した体腔壁の対物光学系１３による像が、ＣＣＤ１４の撮像面上に順次形成される。そのＣＣＤ１４は、タイミング生成回路３１１からの同期パルス信号を受けたＣＣＤドライバ３１３により駆動され、照明光及び励起光によって形成される被検体の像を順次撮像して電気信号に変換する。
【００４２】
ＣＣＤ１４から時系列に出力されるモノクロ画像信号及び蛍光画像信号は、ＡＭＰ３２１によりその電圧を増幅され、ＣＰＵ３３１によって制御されるＶＣＡ３２２により互いの画像信号の出力レベルが所定の比率となるように夫々増幅された後、γ補正回路３３３においてγ補正され、Ａ／Ｄコンバータ３２４によりデジタル信号に変換される。
【００４３】
Ａ／Ｄコンバータ３２４により順次デジタル信号に変換されたモノクロ画像信号及び蛍光画像信号は、ＣＰＵ３３１の命令に従ったメモリコントロール回路３３２によって各画像信号に対応するメモリ３２５ａ，３２５ｂに振り分けられ、一旦各メモリ３２５ａ，３２５ｂに格納された後、夫々Ｄ／Ａコンバータ部３２６のＤ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂへ同時に出力される。このように同期化された各メモリ３２５ａ，３２５ｂからのデジタル信号は、夫々各Ｄ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂでアナログ信号に変換される。
【００４４】
これらアナログ信号に変換されたモノクロ画像信号及び蛍光画像信号には、各画像信号に対応する後段信号処理回路３２７ａ，３２７ｂにおいて、増幅，クランプ，ブランキング，７５Ωドライバ等の処理が、施される。
【００４５】
後段信号処理回路３２７ｂで処理されたモノクロ画像信号は、互いに同じ出力となる３つの画像信号に分配されてＲＧＢ画像信号として生成されるとともに、このうちのＢ画像信号には、後段信号処理回路３２７ａで処理された蛍光画像信号が加算器３２８において加算される。
【００４６】
そして、蛍光画像信号が加算されたＢ画像信号とともにＧ画像信号及びＲ画像信号は、モニタ５０へ出力され、同時に、タイミング生成回路３１１からの同期信号SYNCも、モニタ５０へ出力される。このモニタ５０では、白色光により照明された体腔壁の白黒画像に対して自家蛍光を発した部分を青色に着色した画像が、映し出される。
【００４７】
図４は、本例の電子内視鏡システム１の調整時における使用例を示す斜視図である。また、図５は、本例の電子内視鏡システム１における光源装置の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７に挿入した時のその先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２との位置関係を示している。
【００４８】
本例の電子内視鏡システム１では、バランス調整時おいては、図４に示すように、光源装置２０と内視鏡プロセッサ３０と入力装置４０とを収容する筐体に設けられた挿入孔２７へ電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入される。そして、この筐体に設けられた操作パネル４１が有するバランス調整ボタン４１ａが押下されると、その入力信号が入力装置４０を介してＣＰＵ３３１に送られ、モノクロ画像信号（ＲＧＢ画像信号）と蛍光画像信号との出力レベルのバランス調整処理が実行される。
【００４９】
バランス調整処理の実行が開始されると、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転が開始され、第１の回転シャッタ２２に近接する状態（図５）にある電子内視鏡１０の先端部１０ａからは、タイミングコントローラ３１によって制御される第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の同期した回転に伴って、白色光（可視光）と紫外光とが、交互に射出される。
【００５０】
そして、電子内視鏡１０の先端部１０ａから交互に射出された白色光と紫外光は、第１の回転シャッタ２２の回転に伴って、この先端部１０ａの前方（即ち、ＣＣＤ１４によって撮像される空間）を交互に横切る白色反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅに対し、繰り返し照射される。このとき、白色光反射部２２ｄは、先端部１０ａの前方を横切る間のみ白色光を照射され、蛍光発光部２２ｅは、先端部１０ａの前方を横切る間のみ紫外光を照射される。
【００５１】
その後、電子内視鏡１０の先端部１０ａに組み込まれたＣＣＤ１４は、白色反射部２２ｄにおいて反射した白色光と、蛍光発光部２２ｅから発光される蛍光とを、交互に受光して、各々モノクロ画像信号及び蛍光画像信号としての電気信号に変換する。
【００５２】
Ｉ／Ｏポート３３３を介してモノクロ画像信号及び蛍光画像信号を受信したＣＰＵ３３１は、各画像信号の出力レベルが所定の比率となるように各画像信号に対する増幅率を設定してＲＡＭ３３４に記憶するとともに、設定した増幅率によってＶＣＡ３２２を制御することにより、時系列に出力されるモノクロ画像信号と蛍光画像信号を夫々増幅する。ここで、所定の比率とは、モノクロ画像信号に基づく白黒画像と蛍光画像信号に基づく青色画像とのバランスが調整されて被検体を有効に観察することができるように臨床経験に基づいて決められたものである。
【００５３】
そして、以上のバランス調整処理が行われた後、電子内視鏡１０を患者の体腔内に挿入して被検体を観察するときには、モノクロ画像信号と蛍光画像信号は、ＲＡＭ３３４に記憶された各画像信号に対する増幅率に応じてＶＣＡ３２２により増幅され、夫々の出力レベルのバランスが調整される。これにより、モノクロ画像信号と蛍光画像信号とから生成されるＲＧＢ画像信号が出力されたモニタ５０には、臨床的に有効に観察することができる被検体の映像が映し出される。
【００５４】
以上に示した第１の実施形態の電子内視鏡システム１の光源装置２０では、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入孔２７に挿入されているときにその先端部１０ａから射出される照明光及び励起光が夫々に対応するスケールに照射されるように、白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが配置され、また、操作パネル４１上のバランス調整ボタン４１ａが押下されると、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルが所定の比率となるように夫々の増幅率が設定されて各画像信号が増幅される。このように、挿入孔２７に電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入してバランス調整ボタン４１ａを押下するだけで、自動的に出力レベルのバランスが調整されるので、作業者にとっては、このような調整を簡単に手早く行うことができる。
【００５５】
【実施形態２】
図６は、本発明の第２の実施形態である電子内視鏡システム２における光源装置２０の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７に挿入した時の先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２との位置関係を示している。また、図７の（ａ）は、第１の回転シャッタ２２の正面図を示し、図７の（ｂ）は、第２の回転シャッタ２６の正面図を示している。以下、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様の構成の部分については説明を省略する。
【００５６】
第２の実施形態の電子内視鏡システム２は、第１の実施形態の電子内視鏡システム１において平行紫外光束のビーム軸に対する挿入孔２７の中心軸と第１の回転シャッタ２２の中心軸の位置を変更した構成を有している。即ち、図６に示すように、挿入孔２７の中心軸及び第１の回転シャッタ２２の中心軸によって平行紫外光束のビーム軸が挾まれるとともに各軸が同一平面内において互いに平行となるように、第１の回転シャッタ２２及び挿入孔２７が配置されている。（勿論、挿入孔２７は、第１の回転シャッタ２２における白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが備えられた輪帯形状の領域に対して垂直に対向するように、配置されている。）また、図７に示すように、本実施形態の第１の回転シャッタ２２の白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅは、第１の実施形態の第１の回転シャッタ２２においてそれらを互いに入れ替えた位置に、配置されている。
【００５７】
このように、第２の実施形態の電子内視鏡システム２では、平行紫外光束のビーム軸に対して第１の回転シャッタ２２の位置が変更されてはいるが、これに合わせて白色光反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅの位置が入れ替えられているので、バランス調整時において、電子内視鏡１０の先端部１０が挿入孔２７に挿入されるとともに、バランス調整ボタン４１ａが押下されることによって第１及び第２の回転シャッタ２２，２６が同期して回転した場合でも、やはり、蛍光発光部２２ｅは、電子内視鏡１０の先端部１０から紫外光が射出されている期間のみこの先端部１０ａの延長線を横切り、白色光反射部２２ｄは、その先端部１０ａから白色光が射出されている期間のみこの先端部１０ａの延長線を横切る。
【００５８】
従って、第２の実施形態の電子内視鏡システム２によっても、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様に、電子内視鏡１０の先端部１０ａから射出される光に対応するスケールにその光を照射でき、また、それらスケールからの光を受光できるので、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルの調整を適切に行うことができる。
【００５９】
【実施形態３】
図８は、本発明の第３の実施形態である電子内視鏡システム３における光源装置２０の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７’に挿入した時の先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２’との位置関係を示している。また、図９は、第１の回転シャッタ２２’の斜視図である。以下、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様の構成の部分については説明を省略する。
【００６０】
第３の実施形態の電子内視鏡システム３は、第１の実施形態の電子内視鏡システム１における第１の回転シャッタ２２の形状と挿入孔２７の位置及び向きとを変更した構成を有している。即ち、図８に示すように、第１の回転シャッタ２２が有底の円筒形状のものに変更されているとともに、円筒の外周面に対して垂直となるように挿入孔２７’が配置されている。
【００６１】
図９に示すように、有底の円筒形状に形成された第１の回転シャッタ２２’は、その底部には、その中心に頂点が一致する扇状に形成された開口部２２ｃを備えるとともに、その外周面（円柱面）には、中心軸周りに沿って帯状に形成された白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇを備えている。
【００６２】
これら白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇは、開口部２２ｃにける扇形の中心角と等しい内角を有する円弧と同じ周方向の長さを有するように、形成されている。このうちの白色光反射部２２ｆは、この円筒形の中心軸と平行な両端辺の延長線が、開口部２２ｃにおける扇形の中心角を形成する２辺の延長線と直交するように、配置され、蛍光発光部２２ｇは、この円筒形の中心軸を対称軸として白色光反射部２２ｆに対する対称位置に、配置されている。
【００６３】
また、これら白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇを備える第１の回転シャッタ２２’の外周面（円柱面）に対して垂直に形成される挿入孔２７’は、互いに平行に配置される第１の回転シャッタ２２’の中心軸及び平行紫外光束のビーム軸に対して直交し、且つ、第１の回転シャッタ２２’の中心軸を平行紫外光束のビーム軸との間に挟む位置に、配置される。
【００６４】
そして、バランス調整時において、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入孔２７’に挿入されるとともに、バランス調整ボタン４１ａが押下されることによって第１及び第２の回転シャッタ２２’，２６が同期して回転した場合、平行紫外光束の光路に第１の回転シャッタ２２’の開口部２２ｃが挿入されている間は、電子内視鏡１０の先端部１０ａからは紫外光が射出され、この先端部１０ａから紫外光が射出されている期間のみ、蛍光発光部２２ｇはこの先端部１０ａの延長線を横切る。また、平行白色光束の光路に第２の回転シャッタ２６の開口部２６ｃが挿入されている間は、電子内視鏡１０の先端部１０ａからは白色光（可視光）が射出され、この先端部１０ａから白色光が射出されている期間のみ、白色光反射部はこの先端部１０ａの延長線を横切る。
【００６５】
従って、第３の実施形態の電子内視鏡システム３によっても、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様に、電子内視鏡１０の先端部１０ａから射出される光に対応するスケールにその光を照射でき、また、それらスケールからの光を受光できるので、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルの調整を適切に行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電子内視鏡システムによれば、白色光と紫外光とを交互に被検体に照射してモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを順次生成する方式の電子内視鏡システムの場合であっても、これらモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態である電子内視鏡システムの概略構成を示す説明図
【図２】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる（ａ）第１の回転シャッタの正面図（ｂ）第２の回転シャッタの正面図
【図３】 本例の内視鏡プロセッサ内部の概略構成を示すブロック図
【図４】 本例の電子内視鏡システムの調整時における使用例を示す斜視図
【図５】 本例の電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図６】 本発明の第２の実施形態である電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図７】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる（ａ）第１の回転シャッタの正面図（ｂ）第２の回転シャッタの正面図
【図８】 本発明の第３の実施形態である電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図９】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる第１の回転シャッタの斜視図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ ライトガイドファイババンドル
１１ａ 入射端
１４ 固体撮像素子（ＣＣＤ）
２０ 光源装置
２１ 紫外光用光源
２２ 第１の回転シャッタ
２２ｃ 開口部
２２ｄ 白色光反射部
２２ｅ 蛍光発光部
２５ 白色光用光源
２６ 第２の回転シャッタ
２６ｃ 開口部
２７ 挿入孔
３０ 内視鏡プロセッサ
４０ 入力装置
４１ 操作パネル
４１ａ バランス調整ボタン
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光により照明された被検体表面の画像及び励起光により発した自家蛍光による被検体の画像を得るための医療用の電子内視鏡システムに、関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子内視鏡システムを用いて被検体（体腔壁）の自家蛍光を観察する方法が提案されている。特定の波長の光（一般に紫外光である）が照射されて励起された体腔壁では、癌などの不健全な組織からの蛍光が健全な組織からの蛍光よりも弱い強度を有するために自家蛍光の強度分布が生じるので、このような体腔壁からの自家蛍光を電子内視鏡の固体撮像素子（ＣＣＤ）によって撮像することにより、通常の可視光の照明による体腔壁の画像とは異なる特殊な体腔壁の画像を観察することができる。
【０００３】
このような蛍光観察が行える電子内視鏡システムとして、照明光としての白色光（可視光）と励起光としての紫外光とを電子内視鏡の照明光学系から被検体（体腔壁）へ交互に照射し、白色光により照明された体腔壁の対物光学系による像と紫外光により励起されて自家蛍光を発した体腔壁の対物光学系による像とを電子内視鏡のＣＣＤによって順次撮像して電気信号に変換し、モノクロ画像信号と蛍光画像信号を時系列に生成するものがある。
【０００４】
この電子内視鏡システムにおいて、生成される各画像信号から蛍光画像信号のみを取り出してこの蛍光画像信号に基づく白黒画像をモニタに出力すると、その白黒映像では、自家蛍光を発光している位置が対物光学系から離れているために暗部が形成されているのか、患部が自家蛍光を発しないために暗部が形成されているのかが、モニタを介して被検体を観察する者にとって判別できない。そのため、上記の電子内視鏡システムでは、モノクロ画像信号を互いに同じ出力レベルとなる３つの画像信号に分配してＲＧＢ画像信号として生成するとともに、このうちのＢ画像信号に蛍光画像信号を加算することにより、白色光により照明された体腔壁の白黒画像に対して自家蛍光を発した部分を青色に着色した画像を生成している。
【０００５】
ところが、Ｂ画像信号に蛍光画像信号が加算される際にモノクロ画像信号（ＲＧＢ画像信号）と蛍光画像信号との出力レベルの比率が調整されていないと、この電子内視鏡システムからの画像信号が入力されたモニタには、臨床的に有効ではない被検体の映像が、映し出されることになる。
【０００６】
このため、モノクロ画像信号と蛍光画像信号との出力レベルの相対的なバランスをスケールを利用して調整する場合がある。このスケールには、可視帯域において所定の反射率にて白色光（可視光）を反射する反射板により構成される白色光用スケールと，励起光が照射されると所定の蛍光強度をもって発光する蛍光板により構成される蛍光用スケールとがある。
【０００７】
そして、この電子内視鏡システムは、電子内視鏡の先端部から白色光用スケールの反射板に白色光（可視光）を照明してその反射光を撮像して得られるモノクロ画像信号の出力レベルと、蛍光用スケールの蛍光板に励起光を照射してその蛍光を撮像して得られる蛍光画像信号の出力レベルとが、所定の比率となるように、各画像信号を増幅することにより、照明による体腔壁の白黒画像と自家蛍光による体腔壁の青色画像とのバランスがとれている画像を、生成することができる。これにより、モニタを介して被検体を観察する観察者は、より正確に被検体の診断を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、スケールには、白色光用スケールと蛍光用スケールとの２種類が存在するために、電子内視鏡システムが生成するモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルを調整する時に、これらスケールを取り違えて使用してしまうことがある。
【０００９】
また、各画像信号の出力レベルを調整する際には、モノクロ画像信号と蛍光画像信号とを別々に調整しなければならないので、非常に手間が掛かる。このため、需要者の間には、このようなモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行いたいという要望がある。
【００１０】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、白色光と紫外光とを交互に被検体に照射してモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを順次生成する方式の電子内視鏡システムであるにも拘わらず、これらモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行うことができる電子内視鏡システムを、提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために構成された本発明は、被検体への照明光及び励起光を先端部に導くためのライトガイドを備えるとともに被検体の像を形成する対物光学系とその像を撮像する撮像素子とを備えた電子内視鏡の前記ライトガイドの入射端に対し、開口部を有する回転シャッタを中心軸周りに回転することにより可視領域の波長からなる白色光束と紫外領域の波長からなる紫外光束とを交互に入射させる光源装置を備えた電子内視鏡システムであって、前記回転シャッタの前記開口部以外の外面における前記中心軸を中心とした環状領域に対して対向するように前記光源装置の筐体に形成され、前記電子内視鏡の前記先端部が挿入された場合には前記回転シャッタの前記環状領域に対して前記先端部が対向するようにガイドするための挿入孔と、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される白色光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記白色光束が照射されるとその光束を所定の反射率にて反射する白色光用スケールと、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される紫外光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記紫外光束が照射されると励起して所定の蛍光強度にて発光する蛍光光用スケールと、前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下でバランス調整処理の開始指示が入力されると、前記白色光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルと、前記紫外光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルとが、所定の比率となるように、前記各画像信号に対する増幅率を夫々設定するとともに、設定した各増幅率にて前記各画像信号を増幅させる制御部とを備えたことを、特徴とする。
【００１２】
上記のように構成されると、電子内視鏡の先端部が挿入孔に挿入された後、バランス調整処理の開始指示が入力されたときには、回転シャッタの回転に伴って白色光束及び紫外光束が電子内視鏡の先端部から交互に射出される。このとき、先端部から射出される白色光束は、それが射出される期間のみ挿入孔に対向する回転シャッタ上の白色光用スケールを照射し、紫外光束は、それが射出される期間のみ挿入孔に対向する回転シャッタ上の蛍光用スケールを照射する。これにより、白色光束は白色光用スケールで反射されるとともに、紫外光束は蛍光用スケールを励起し、白色光用スケールからの反射光及び蛍光用スケールからの蛍光は、電子内視鏡に組み込まれる撮像素子により交互に受光されて順次モノクロ画像信号及び蛍光画像信号として繰り返し生成され、各画像信号は、それらの出力レベルが所定の比率となるように制御部によって夫々増幅される。
【００１３】
従って、作業者は、電子内視鏡の先端部を挿入孔に差し込んだ後に、バランス調整処理の開始指示を入力することにより、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整処理を、一度に簡単に手早く行うことができる。
【００１４】
本発明による電子内視鏡システムでは、回転シャッタは、円板形状であっても良いし、有底の筒形状であっても良い。前者の場合には、白色光用スケール及び蛍光用スケールは、回転シャッタの表面上における開口部よりも内側の環状領域に配置されても良いし、回転シャッタの表面上における開口部よりも外側の環状領域に配置されても良いし、回転シャッタの中心軸周りに沿った外周面上に備えられても良い。また、後者の場合であって、円筒に開口部が形成されているときには、両スケールは底部に備えられ、底部に開口部が形成されているときには、両スケールは円筒の外周面に備えられても良い。何れの場合も、両スケールが備えられる環状領域に向けて電子内視鏡の先端部をガイドするように挿入孔を形成し、また、回転シャッタ上の環状領域においては、電子内視鏡の先端部が挿入孔に挿入されているときにその先端部から射出される白色光束及び紫外光束が夫々に対応するスケールに照射されるように、白色光用スケール及び蛍光用スケールを配置する。
【００１５】
また、本発明による電子内視鏡システムでは、白色光束用の回転シャッタと紫外光束用の回転シャッタの２つの回転シャッタを有する場合には、両スケールは、何れか一方の回転シャッタに備えられると良い。この場合、両スケールが備えられる回転シャッタに向けて電子内視鏡の先端部をガイドするように挿入孔を形成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子内視鏡システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
【実施形態１】
図１は、本発明の第１の実施形態である電子内視鏡システム１の概略構成を示す説明図である。
【００１８】
この電子内視鏡システム１は、患者の体腔内に先端部１０ａから挿入される電子内視鏡１０と，この電子内視鏡１０に照明光及び励起光を供給する光源装置２０と，この光源装置２０を制御したり電子内視鏡１０からの画像信号を受信して処理する内視鏡プロセッサ３０と，各種の操作ボタンや操作スイッチ等を有する入力装置４０とを、備えている。このうちの光源装置２０，内視鏡プロセッサ３０，及び、入力装置４０は、共通の筐体内に収容されている。
【００１９】
また、図１に示すように、この筐体の外部から光源装置２０の内部へ向かって挿入孔２７が、形成されている。この挿入孔２７は、電子内視鏡１０の先端部１０ａの外径より若干太めの内径を有しており、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入されたときに、その先端部１０ａを光源装置２０の内部までガイドする。
【００２０】
さらに、内視鏡プロセッサ３０は、照明光及び励起光や画像信号などを同期させるためのタイミングコントローラ３１と，電子内視鏡１０からの画像信号を処理してＲＧＢ画像信号に変換してモニタ５０に送出する画像信号処理回路３２と，入力装置４０等から入力される指示により本システム１全体の制御を行うシステムコントローラ３３とを、備えている。
【００２１】
本例の電子内視鏡システム１を構成する電子内視鏡１０は、光源装置２０に接続されるライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」と省略する）１１と，このライトガイド１１からの照明光及び励起光を広範囲に照射するための配光レンズ１２と，被検体（体腔壁）の像を形成する対物光学系１３と，この対物光学系１３の結像面近傍に配置されて体腔壁の像を撮像する固体撮像素子（ＣＣＤ）１４と，このＣＣＤ１４へ駆動用の転送パルスを送信したり画像信号処理回路３２へ画像信号を送信するための電線１５と，先端部１０ａ近傍を湾曲させるための図示せぬ湾曲機構と，その図示せぬ湾曲機構を操作するためのハンドルやシステムコントローラ３３に入力される信号を生ずるボタンやスイッチ等を備える操作部１６と，その操作部１６からシステムコントローラ３３へ各種の信号を伝送するための電線１７とを、備えている。
【００２２】
光源装置２０は、紫外光用光源２１，第１の回転シャッタ２２，ハーフミラー２３，集光レンズ２４，白色光用光源２５，及び、第２の回転シャッタ２６から、構成されている。また、この光源装置２０には、上述したように、電子内視鏡１０の前端部１０ａをガイドするための挿入孔２７が、第１の回転シャッタ２２に向けて形成されている。
【００２３】
紫外光用光源２１は、被検体（体腔壁）の自家蛍光の励起光として紫外光を射出する紫外線ランプ（図示せず）や，この紫外線ランプから射出された紫外光が平行光となるように反射させるリフレクタ（図示せず）等により、構成されている。また、白色光用光源２５は、通常観察用の照明光としての白色光を射出するキセノンランプ（図示せず）や，このキセノンランプから射出された白色光が平行光となるように反射させるリフレクタ（図示せず）等により、構成されている。
【００２４】
そして、紫外光用光源２１から発せられる紫外領域の波長からなる平行光束（以下、「平行紫外光束」という）は、第１の回転シャッタ２２を通過し、ハーフミラー２３を透過した後、集光レンズ２４によりライトガイド１１の入射端１１ａへ収束される。
【００２５】
一方、平行紫外光束と交差するように白色光用光源２５から発せられる白色の平行光束（以下、「平行白色光束」という）は、第２の回転シャッタ２６を通過し、ハーフミラー２３により反射された後、集光レンズ２４によりライトガイド１１の入射端１１ａへ収束される。
【００２６】
図２の（ａ）は、第１の回転シャッタ２２の正面図を示し、図２の（ｂ）は、第２の回転シャッタ２６の正面図を示している。
【００２７】
図１及び図２に示すように、第１の回転シャッタ２２は、モータ２２ａの駆動軸に対して同軸に取り付けられた円板から、構成されている。また、その円板の半径よりも小さな半径の同心円により分けられた２つの領域うち、中心を含む円形状の領域内には、その中心に頂点が一致するとともにその頂角（中心角）が約６０°の角度を有する扇状の開口部２２ｃが形成され、その外側の輪帯形状の領域内には、白色光を所定の反射率で反射する白色光用スケールとしてのコーティングが施された白色光反射部２２ｄと，紫外光により励起されると所定の強度にて蛍光を発する蛍光用スケールとしてのコーティングが施された蛍光発光部２２ｅとが、備えられている。
【００２８】
これら白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅは、夫々、輪帯をその周方向における２箇所においてその中心から放射状に切断した形状に形成され、その周方向を向いた一対の端辺がなす角度は、開口部２２ｃにおける扇形の中心角と等しくなるように形成されている。このうちの白色光反射部２２ｄは、径方向に沿って形成された両端辺が、開口部２２ｃにおいて扇形の中心角を形成する２辺の延長線上に存在するように、配置され、蛍光発光部２２ｅは、円板の中心を対称点として白色光反射部２２ｄに対する対称位置に、配置されている。
【００２９】
また、これら白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが配置された第１の回転シャッタ２２の側面において各部２２ｄ，２２ｅ以外の部分には、可視光及び紫外光が照射された場合に反射させないようなコーティングが施されている。
【００３０】
この第１の回転シャッタ２２の中心軸は、同一平面内において挿入孔２７の中心軸及び平行紫外光束のビーム軸との間に挟まれた状態で各軸に対して平行となるように、配置されている。尚、この第１の回転シャッタ２２は、上記の輪帯形状の領域に対して挿入孔２７が対向する位置に、配置されている。
【００３１】
この第１の回転シャッタ２２は、モータ２２ａによって回転されることにより、紫外光用光源２１から発せられる平行紫外光束の光路へ開口部２２ｃを繰り返し挿入する。これにより、平行紫外光束は、ハーフミラー２３に繰り返し入射され、集光レンズ２４を介してライトガイド１１の入射端１１ａに順次入射される。また、この第１の回転シャッタ２２は、電子内視鏡１０が挿入孔２７に挿入されて先端部１０ａが接近している状態のときにモータ２２ａによって回転されることにより、この先端部１０ａの延長線に対して白色光反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅとを交互に横切らせる。
【００３２】
一方、図１及び図２に示すように、第２の回転シャッタ２６は、モータ２６ａの駆動軸に対して同軸に取り付けられた円板に、その円板の中心に頂点が一致する扇状の開口部２６ｃが形成されることによって、構成されている。この開口部２６ｃは、第１の回転シャッタ２２に形成される開口部２２ｃと同形状に形成され、その中心角は約６０°である。
【００３３】
これら第１及び第２の回転シャッタ２２，２６には、図１に示すように、タイミングコントローラ３１に接続されたセンサ２２ｂ，２６ｂが、それぞれ外周縁の近傍に配置されている。これらセンサ２２ｂ，２６ｂは、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転状態を検知してタイミングコントローラ３１の回転シャッタ制御回路（図３）３１２へ通知する。
【００３４】
また、このタイミングコントローラ３１の回転シャッタ制御回路（図３）３１２には、各モータ２２ａ，２６ａも接続されている。そして、各モータ２２ａ，２６ａの回転の速度と位相が、回転シャッタ制御回路（図３）３１２によって制御されることにより、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６は、同じ回転速度で回転され、また、平行白色光束と平行紫外光束とが半周期毎に交互に集光レンズ２４に入射するようなタイミングにて回転される。
【００３５】
図３は、内視鏡プロセッサ３０内部の概略構成を示すブロック図である。
【００３６】
この図３に示すように、タイミングコントローラ３１は、同期パルス信号を発生するとともにこの同期パルス信号に照明光及び励起光や画像信号などを同期させるタイミング生成回路３１１と、センサ２２ｂ，２６ｂで検知された回転状態に基づいて第１及び第２の回転シャッタ２２，２６を回転させるモータ２２ａ，２６ａを制御する回転シャッタ制御回路３１２と，タイミング生成回路３１１からの同期パルス信号に応じてＣＣＤ１４に転送パルスを送出するＣＣＤドライバ３１３とを、備えている。
【００３７】
また、画像信号処理回路３２は、ＣＣＤ１４からの画像信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）３２１と，後述するモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを夫々所定の増幅率にて増幅するための電圧制御増幅器（ＶＣＡ）３２２と，画像信号に対してγ補正を行うためのγ補正回路３２３と，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３２４と，画像信号を一時記憶するためのメモリ部３２５と，デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ部３２６と，画像信号を処理するための後段信号処理回路３２７ａ，３２７ｂと，画像信号を加算するための加算器３２８とを、備えている。さらに、メモリ部３２５は、蛍光画像信号用メモリ３２５ａ及びモノクロ画像信号用メモリ３２５ｂを備えているとともに、Ｄ／Ａコンバータ部３２６は、両メモリ３２５ａ，３２５ｂに対応したＤ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂを備えている。
【００３８】
システムコントローラ３３は、システムバスＢを介して互いに接続されたＣＰＵ３３１，メモリコントロール回路３３２，Ｉ／Ｏポート３３３，ＲＡＭ３３４，及び、ＲＯＭ３３５を備えている。
【００３９】
ＣＰＵ３３１は、システムバスＢに接続される入力装置４０や電子内視鏡１０の操作部１６において入力された指示により、本システム１全体の制御を行う中央処理回路である。メモリコントロール回路３３２は、ＣＰＵ３３１からの命令に従って、画像信号処理回路３２の各メモリ３２５ａ，３２５ｂを制御する。Ｉ／Ｏポート３３３は、ＣＰＵ３３１からの命令に従って、画像処理制御回路３２からのデータを受信する。
【００４０】
ＲＡＭ３３４は、ＣＰＵ３３１の作業領域が展開されるランダムアクセスメモリである。ＲＯＭ３３５は、電子内視鏡システム１を制御するための各種のプログラムが格納されたメモリである。ＲＯＭ３３５に格納されるプログラムには、ＣＰＵ３３１によって読み込まれることによりバランス調整処理を実行するものが含まれている。このバランス調整処理を実行するためのプログラムは、ＣＰＵ３３１に対し、後述するモノクロ画像信号と蛍光画像信号をＤ／Ａコンバータ部３２６から受信させ、各画像信号の出力レベルが所定の比率となるように各画像信号に対する増幅率を設定させ、それらの増幅率にて各画像信号を増幅するようにＶＣＡ３２２に対する制御を行わせる。
【００４１】
上述した電子内視鏡システム１では、電子内視鏡１０の先端部１０ａが患者の体腔内に挿入されている場合、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転に伴って、白色光及び紫外光がライトガイド１１の入射端１１ａより交互に入射されると、ライトガイド１１を通って射出端より射出される白色光及び紫外光が、被検体（体腔壁）に照射される。すると、白色光により照明された体腔壁の対物光学系１３による像，及び、紫外光により励起されて自家蛍光を発した体腔壁の対物光学系１３による像が、ＣＣＤ１４の撮像面上に順次形成される。そのＣＣＤ１４は、タイミング生成回路３１１からの同期パルス信号を受けたＣＣＤドライバ３１３により駆動され、照明光及び励起光によって形成される被検体の像を順次撮像して電気信号に変換する。
【００４２】
ＣＣＤ１４から時系列に出力されるモノクロ画像信号及び蛍光画像信号は、ＡＭＰ３２１によりその電圧を増幅され、ＣＰＵ３３１によって制御されるＶＣＡ３２２により互いの画像信号の出力レベルが所定の比率となるように夫々増幅された後、γ補正回路３３３においてγ補正され、Ａ／Ｄコンバータ３２４によりデジタル信号に変換される。
【００４３】
Ａ／Ｄコンバータ３２４により順次デジタル信号に変換されたモノクロ画像信号及び蛍光画像信号は、ＣＰＵ３３１の命令に従ったメモリコントロール回路３３２によって各画像信号に対応するメモリ３２５ａ，３２５ｂに振り分けられ、一旦各メモリ３２５ａ，３２５ｂに格納された後、夫々Ｄ／Ａコンバータ部３２６のＤ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂへ同時に出力される。このように同期化された各メモリ３２５ａ，３２５ｂからのデジタル信号は、夫々各Ｄ／Ａコンバータ３２６ａ，３２６ｂでアナログ信号に変換される。
【００４４】
これらアナログ信号に変換されたモノクロ画像信号及び蛍光画像信号には、各画像信号に対応する後段信号処理回路３２７ａ，３２７ｂにおいて、増幅，クランプ，ブランキング，７５Ωドライバ等の処理が、施される。
【００４５】
後段信号処理回路３２７ｂで処理されたモノクロ画像信号は、互いに同じ出力となる３つの画像信号に分配されてＲＧＢ画像信号として生成されるとともに、このうちのＢ画像信号には、後段信号処理回路３２７ａで処理された蛍光画像信号が加算器３２８において加算される。
【００４６】
そして、蛍光画像信号が加算されたＢ画像信号とともにＧ画像信号及びＲ画像信号は、モニタ５０へ出力され、同時に、タイミング生成回路３１１からの同期信号SYNCも、モニタ５０へ出力される。このモニタ５０では、白色光により照明された体腔壁の白黒画像に対して自家蛍光を発した部分を青色に着色した画像が、映し出される。
【００４７】
図４は、本例の電子内視鏡システム１の調整時における使用例を示す斜視図である。また、図５は、本例の電子内視鏡システム１における光源装置の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７に挿入した時のその先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２との位置関係を示している。
【００４８】
本例の電子内視鏡システム１では、バランス調整時おいては、図４に示すように、光源装置２０と内視鏡プロセッサ３０と入力装置４０とを収容する筐体に設けられた挿入孔２７へ電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入される。そして、この筐体に設けられた操作パネル４１が有するバランス調整ボタン４１ａが押下されると、その入力信号が入力装置４０を介してＣＰＵ３３１に送られ、モノクロ画像信号（ＲＧＢ画像信号）と蛍光画像信号との出力レベルのバランス調整処理が実行される。
【００４９】
バランス調整処理の実行が開始されると、第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の回転が開始され、第１の回転シャッタ２２に近接する状態（図５）にある電子内視鏡１０の先端部１０ａからは、タイミングコントローラ３１によって制御される第１及び第２の回転シャッタ２２，２６の同期した回転に伴って、白色光（可視光）と紫外光とが、交互に射出される。
【００５０】
そして、電子内視鏡１０の先端部１０ａから交互に射出された白色光と紫外光は、第１の回転シャッタ２２の回転に伴って、この先端部１０ａの前方（即ち、ＣＣＤ１４によって撮像される空間）を交互に横切る白色反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅに対し、繰り返し照射される。このとき、白色光反射部２２ｄは、先端部１０ａの前方を横切る間のみ白色光を照射され、蛍光発光部２２ｅは、先端部１０ａの前方を横切る間のみ紫外光を照射される。
【００５１】
その後、電子内視鏡１０の先端部１０ａに組み込まれたＣＣＤ１４は、白色反射部２２ｄにおいて反射した白色光と、蛍光発光部２２ｅから発光される蛍光とを、交互に受光して、各々モノクロ画像信号及び蛍光画像信号としての電気信号に変換する。
【００５２】
Ｉ／Ｏポート３３３を介してモノクロ画像信号及び蛍光画像信号を受信したＣＰＵ３３１は、各画像信号の出力レベルが所定の比率となるように各画像信号に対する増幅率を設定してＲＡＭ３３４に記憶するとともに、設定した増幅率によってＶＣＡ３２２を制御することにより、時系列に出力されるモノクロ画像信号と蛍光画像信号を夫々増幅する。ここで、所定の比率とは、モノクロ画像信号に基づく白黒画像と蛍光画像信号に基づく青色画像とのバランスが調整されて被検体を有効に観察することができるように臨床経験に基づいて決められたものである。
【００５３】
そして、以上のバランス調整処理が行われた後、電子内視鏡１０を患者の体腔内に挿入して被検体を観察するときには、モノクロ画像信号と蛍光画像信号は、ＲＡＭ３３４に記憶された各画像信号に対する増幅率に応じてＶＣＡ３２２により増幅され、夫々の出力レベルのバランスが調整される。これにより、モノクロ画像信号と蛍光画像信号とから生成されるＲＧＢ画像信号が出力されたモニタ５０には、臨床的に有効に観察することができる被検体の映像が映し出される。
【００５４】
以上に示した第１の実施形態の電子内視鏡システム１の光源装置２０では、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入孔２７に挿入されているときにその先端部１０ａから射出される照明光及び励起光が夫々に対応するスケールに照射されるように、白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが配置され、また、操作パネル４１上のバランス調整ボタン４１ａが押下されると、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルが所定の比率となるように夫々の増幅率が設定されて各画像信号が増幅される。このように、挿入孔２７に電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入してバランス調整ボタン４１ａを押下するだけで、自動的に出力レベルのバランスが調整されるので、作業者にとっては、このような調整を簡単に手早く行うことができる。
【００５５】
【実施形態２】
図６は、本発明の第２の実施形態である電子内視鏡システム２における光源装置２０の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７に挿入した時の先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２との位置関係を示している。また、図７の（ａ）は、第１の回転シャッタ２２の正面図を示し、図７の（ｂ）は、第２の回転シャッタ２６の正面図を示している。以下、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様の構成の部分については説明を省略する。
【００５６】
第２の実施形態の電子内視鏡システム２は、第１の実施形態の電子内視鏡システム１において平行紫外光束のビーム軸に対する挿入孔２７の中心軸と第１の回転シャッタ２２の中心軸の位置を変更した構成を有している。即ち、図６に示すように、挿入孔２７の中心軸及び第１の回転シャッタ２２の中心軸によって平行紫外光束のビーム軸が挾まれるとともに各軸が同一平面内において互いに平行となるように、第１の回転シャッタ２２及び挿入孔２７が配置されている。（勿論、挿入孔２７は、第１の回転シャッタ２２における白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅが備えられた輪帯形状の領域に対して垂直に対向するように、配置されている。）また、図７に示すように、本実施形態の第１の回転シャッタ２２の白色光反射部２２ｄ及び蛍光発光部２２ｅは、第１の実施形態の第１の回転シャッタ２２においてそれらを互いに入れ替えた位置に、配置されている。
【００５７】
このように、第２の実施形態の電子内視鏡システム２では、平行紫外光束のビーム軸に対して第１の回転シャッタ２２の位置が変更されてはいるが、これに合わせて白色光反射部２２ｄと蛍光発光部２２ｅの位置が入れ替えられているので、バランス調整時において、電子内視鏡１０の先端部１０が挿入孔２７に挿入されるとともに、バランス調整ボタン４１ａが押下されることによって第１及び第２の回転シャッタ２２，２６が同期して回転した場合でも、やはり、蛍光発光部２２ｅは、電子内視鏡１０の先端部１０から紫外光が射出されている期間のみこの先端部１０ａの延長線を横切り、白色光反射部２２ｄは、その先端部１０ａから白色光が射出されている期間のみこの先端部１０ａの延長線を横切る。
【００５８】
従って、第２の実施形態の電子内視鏡システム２によっても、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様に、電子内視鏡１０の先端部１０ａから射出される光に対応するスケールにその光を照射でき、また、それらスケールからの光を受光できるので、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルの調整を適切に行うことができる。
【００５９】
【実施形態３】
図８は、本発明の第３の実施形態である電子内視鏡システム３における光源装置２０の光学系の一部の拡大図であり、電子内視鏡１０の先端部１０ａを挿入孔２７’に挿入した時の先端部１０ａと第１の回転シャッタ２２’との位置関係を示している。また、図９は、第１の回転シャッタ２２’の斜視図である。以下、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様の構成の部分については説明を省略する。
【００６０】
第３の実施形態の電子内視鏡システム３は、第１の実施形態の電子内視鏡システム１における第１の回転シャッタ２２の形状と挿入孔２７の位置及び向きとを変更した構成を有している。即ち、図８に示すように、第１の回転シャッタ２２が有底の円筒形状のものに変更されているとともに、円筒の外周面に対して垂直となるように挿入孔２７’が配置されている。
【００６１】
図９に示すように、有底の円筒形状に形成された第１の回転シャッタ２２’は、その底部には、その中心に頂点が一致する扇状に形成された開口部２２ｃを備えるとともに、その外周面（円柱面）には、中心軸周りに沿って帯状に形成された白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇを備えている。
【００６２】
これら白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇは、開口部２２ｃにける扇形の中心角と等しい内角を有する円弧と同じ周方向の長さを有するように、形成されている。このうちの白色光反射部２２ｆは、この円筒形の中心軸と平行な両端辺の延長線が、開口部２２ｃにおける扇形の中心角を形成する２辺の延長線と直交するように、配置され、蛍光発光部２２ｇは、この円筒形の中心軸を対称軸として白色光反射部２２ｆに対する対称位置に、配置されている。
【００６３】
また、これら白色光反射部２２ｆ及び蛍光発光部２２ｇを備える第１の回転シャッタ２２’の外周面（円柱面）に対して垂直に形成される挿入孔２７’は、互いに平行に配置される第１の回転シャッタ２２’の中心軸及び平行紫外光束のビーム軸に対して直交し、且つ、第１の回転シャッタ２２’の中心軸を平行紫外光束のビーム軸との間に挟む位置に、配置される。
【００６４】
そして、バランス調整時において、電子内視鏡１０の先端部１０ａが挿入孔２７’に挿入されるとともに、バランス調整ボタン４１ａが押下されることによって第１及び第２の回転シャッタ２２’，２６が同期して回転した場合、平行紫外光束の光路に第１の回転シャッタ２２’の開口部２２ｃが挿入されている間は、電子内視鏡１０の先端部１０ａからは紫外光が射出され、この先端部１０ａから紫外光が射出されている期間のみ、蛍光発光部２２ｇはこの先端部１０ａの延長線を横切る。また、平行白色光束の光路に第２の回転シャッタ２６の開口部２６ｃが挿入されている間は、電子内視鏡１０の先端部１０ａからは白色光（可視光）が射出され、この先端部１０ａから白色光が射出されている期間のみ、白色光反射部はこの先端部１０ａの延長線を横切る。
【００６５】
従って、第３の実施形態の電子内視鏡システム３によっても、第１の実施形態の電子内視鏡システム１と同様に、電子内視鏡１０の先端部１０ａから射出される光に対応するスケールにその光を照射でき、また、それらスケールからの光を受光できるので、モノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルの調整を適切に行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電子内視鏡システムによれば、白色光と紫外光とを交互に被検体に照射してモノクロ画像信号と蛍光画像信号とを順次生成する方式の電子内視鏡システムの場合であっても、これらモノクロ画像信号と蛍光画像信号の出力レベルのバランス調整を一度に手早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態である電子内視鏡システムの概略構成を示す説明図
【図２】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる（ａ）第１の回転シャッタの正面図（ｂ）第２の回転シャッタの正面図
【図３】 本例の内視鏡プロセッサ内部の概略構成を示すブロック図
【図４】 本例の電子内視鏡システムの調整時における使用例を示す斜視図
【図５】 本例の電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図６】 本発明の第２の実施形態である電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図７】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる（ａ）第１の回転シャッタの正面図（ｂ）第２の回転シャッタの正面図
【図８】 本発明の第３の実施形態である電子内視鏡システムにおける光源装置の光学系の一部の拡大図
【図９】 本例の電子内視鏡システムの光源装置に備えられる第１の回転シャッタの斜視図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ ライトガイドファイババンドル
１１ａ 入射端
１４ 固体撮像素子（ＣＣＤ）
２０ 光源装置
２１ 紫外光用光源
２２ 第１の回転シャッタ
２２ｃ 開口部
２２ｄ 白色光反射部
２２ｅ 蛍光発光部
２５ 白色光用光源
２６ 第２の回転シャッタ
２６ｃ 開口部
２７ 挿入孔
３０ 内視鏡プロセッサ
４０ 入力装置
４１ 操作パネル
４１ａ バランス調整ボタン
Claims (7)
- 被検体への照明光及び励起光を先端部に導くためのライトガイドを備えるとともに被検体の像を形成する対物光学系とその像を撮像する撮像素子とを備えた電子内視鏡の前記ライトガイドの入射端に対し、開口部を有する回転シャッタを中心軸周りに回転することにより可視領域の波長からなる白色光束と紫外領域の波長からなる紫外光束とを交互に入射させる光源装置を備えた電子内視鏡システムであって、
前記回転シャッタの前記開口部以外の外面における前記中心軸を中心とした環状領域に対して対向するように前記光源装置の筐体に形成され、前記電子内視鏡の前記先端部が挿入された場合には前記回転シャッタの前記環状領域に対して前記先端部が対向するようにガイドするための挿入孔と、
前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される白色光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記白色光束が照射されるとその光束を所定の反射率にて反射する白色光用スケールと、
前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下で前記回転シャッタの回転に伴って前記先端部から射出される紫外光束が照射する前記環状領域中の箇所に配置され、前記紫外光束が照射されると励起して所定の蛍光強度にて発光する蛍光光用スケールと、
前記電子内視鏡の先端部が前記挿入孔に挿入された状態下でバランス調整処理の開始指示が入力されると、前記白色光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルと、前記紫外光束が前記電子内視鏡の先端部から射出された際に前記撮像素子から送信される画像信号の出力レベルとが、所定の比率となるように、前記各画像信号に対する増幅率を夫々設定するとともに、設定した各増幅率にて前記各画像信号を増幅させる制御部と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡システム。 - 前記回転シャッタは、前記開口部が形成された円形の板を含み、
前記白色光用スケール及び前記蛍光用スケールは、この板の表面に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。 - 前記回転シャッタは、前記環状領域の内側に前記開口部を有する
ことを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。 - 前記回転シャッタは、前記中心軸を中心とする円柱面状の外周面を有し、
前記白色光用スケール及び前記蛍光用スケールは、この外周面に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。 - 前記回転シャッタは、前記開口部が底面に形成された有底円筒形状に形成されている
ことを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。 - 紫外光束の光路のみに開口部を繰り返し挿入するための回転シャッタと、白色光束の光路のみに開口部を繰り返し挿入するための回転シャッタとを有し、
前記挿入孔は、紫外光束の光路のみに開口部を繰り返し挿入する回転シャッタに対して前記電子内視鏡の先端部をガイドするように前記光源装置の筐体に形成され、
前記白色光用スケール及び前記蛍光用スケールは、紫外光束の光路のみに開口部を繰り返し挿入する回転シャッタに、備えられている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電子内視鏡システム。 - 前記制御部は、前記各画像信号を所定の増幅率にて増幅するための信号処理回路を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電子内視鏡システム。
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