JP5508959B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
被検体内に挿入される内視鏡先端部から照明光を出射する照明手段と、前記照明光の照射された被検体内の被観察領域からの反射光を撮像する撮像素子を有する撮像手段と、を備えた内視鏡装置であって、
前記照明手段が、
白色光を出射する第1の光源と、
該第1の光源とは異なるスペクトルの光を出射する第2の光源と、
前記第1の光源からの出射光を透過させて波長成分の異なる光に色分解するカラーフィルタと、
前記第1の光源からの出射光が前記カラーフィルタを通して出射される透過光と、前記第2の光源からの出射光との出射光量の比率を変更する色調制御手段と、
を備え、
前記カラーフィルタからの透過光をそのまま光路後方に出射させ、前記第2の光源からの出射光を前記光路後方に向けて反射する反射部材を更に備えた内視鏡装置。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の概念的なブロック構成図、図2は図1に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。
内視鏡装置100は、内視鏡11と、この内視鏡11が接続される制御装置13とを有する。制御装置13には、画像情報等を表示する表示部15と、入力操作を受け付ける入力部17が接続されている。内視鏡11は、内視鏡挿入部19の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子21を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。
まず、被観察領域と内視鏡先端部との距離に応じて色調を変更する構成例を説明する。被観察領域と内視鏡先端部35(図1参照)との距離である観察距離は、拡大観察する場合には短く、広い視野で観察する場合は長くなる。つまり、観察倍率が高いほど観察距離が短くなる。この観察倍率は、対物レンズユニット39のズーム機構により内視鏡の術者が任意に設定する。ここで、対物レンズユニット39の一構成例を図4に示した。
図1に示す光源制御部49は、制御部67からの指示に基づいて各光源45,47の出射光量を制御する。各光源45,47は、図9に示すような印加電流と発光量との関係R1を有しており、各光源45,47への印加電流を制御することで所望の発光量が得られる。例えば、発光量Laを得るためには、印加電流をIbとして関係R1に基づく発光量Lbを確保し、更に、微調整代としての発光量LbとLaとの差ΔLを、印加電流に、パルス変調されたパルス電流を重畳することで得る。
次に、被観察領域と内視鏡先端部35との接近度情報に応じて照明光の色調を変更する他の例であって、撮像素子21から出力される撮像信号に対する被観察領域からの光量に応じて色調を変更する構成例を説明する。図13に示すように、被観察領域と内視鏡先端部との距離が離れる場合は、撮像素子21の受光量が減少し、距離が短い場合は受光量が増加する傾向がある。つまり、被観察領域と内視鏡先端部35との距離は、撮像素子21の受光量から推定できる。そこで、撮像素子21からの出力信号から、反射光の光量を示す信号(以下、A/E信号と称する)を生成して、この輝度情報であるA/E信号に基づいて光源45,47の出射光量比を変更する。
次に、被観察領域の部位に応じて照明光の色調を変更する構成例を説明する。図14に本構成例による内視鏡装置の概略的なブロック構成図を示した。図14に示すように、内視鏡装置200は基本的に図1に示す構成と同様であり、制御装置13を病院内のネットワーク121に接続している。また、このネットワーク121には、受付端末123、サーバ125、診療科端末127等が接続され、内視鏡装置200との間で各種情報が共有されるようになっている。
次に、内視鏡の機種に応じて照明光の色調を変更する構成例を説明する。図16に本構成例による内視鏡装置の概略的なブロック構成図を示した。図16に示すように、内視鏡装置300は基本的に図1に示す構成と同様であり、内視鏡11には、内視鏡11の個体識別情報を記憶した本体側記憶部131が内蔵されている。また、制御装置13は、サーバ125や記憶装置133の接続されたネットワーク121に接続されている。
図19は光源装置41Aから内視鏡11Aまでの光路を1本の光ファイバ55Aで構成した内視鏡装置の概略的な構成図である。この構成においては、中心波長445nmの青色レーザ光源45からの青色レーザ光が光ファイバ55Aに導入されるまでの光路途中に、中心波長405nmの紫色レーザ光源47からの紫色レーザ光を合流させるダイクロイックプリズム135を配置している。
図21は多数のレーザ光源を用いた他の内視鏡装置の例を示す概略的な構成図である。図21に示す構成によれば、光源装置41Bが備える例えば中心波長445nmの青色レーザ光源45からの青色レーザ光は、コネクタ部25Aを介して内視鏡11B内の光ファイバ55Cに導入され、光ファイバ55Cの光出射端に配置された蛍光体57に照射される。そして、この青色レーザ光を励起光とする蛍光体57からの励起発光光と、蛍光体57を透過する青色レーザ光とによって白色光が生成される。
図22は白色光源とレーザ光源を用いた他の内視鏡装置の例を示す概略的な構成図である。本構成例においては、光源装置41Cの白色光源151として、ハロゲンランプ、キセノンランプ、或いは白色発光ダイオード等のブロードな波長帯の光を出射する光源を用い、光ファイバ束であるライトガイド153を通じて内視鏡11Cの先端部から白色光を照射する。照明光の色調は、1つ又は複数種のレーザ光源155の出射光量に応じて変更する。レーザ光源155からの出射光は、コネクタ部25を介して、光ファイバ157により内視鏡先端部まで伝送され、光ファイバ157の光出射端に配置された光拡散部材159から特定色の照明光として供される。また、光拡散部材159に代えて蛍光体を配置して所望の色の蛍光を照明光としてもよい。
図23は内視鏡11の先端部に発光ダイオードを設けた内視鏡装置の例を示す概略的な構成図である。本構成例においては、内視鏡11Dの先端部に発光ダイオードを配置する。発光ダイオードとしては、例えば、青色発光ダイオード161、緑色発光ダイオード163、赤色発光ダイオード165を用い、光源装置41D側の光源制御部49に接続されたドライバ167により、発光量をそれぞれ個別に制御する。
図24は面順次式の撮像を行う内視鏡装置の例を示す概略的な構成図である。本構成例においては、光源装置41Eのキセノンランプ等の白色光源171からの光路途中に、R,G,Bのカラーフィルタ173を有する回転カラーフィルタ板175を配置し、各カラーフィルタ173からの透過光を照明光として内視鏡11Eに供給している。また、内視鏡先端部には白色光源171の出射光とはスペクトルの異なる可視短波長の狭帯域光を発光するLED177を配置し、光源制御部49は、このLED177の発光を制御する。光源制御部49は、回転カラーフィルタ板175を回転駆動する駆動モータ(回転駆動手段)179に駆動信号を出力すると共に、駆動モータ179の動作に同期させて、LED177の発光タイミングと発光強度を制御する。
図27は図24に示す回転カラーフィルタ板175上に白色光源171とは別途に発光素子を配置した光源装置41Fの要部構成図である。本構成例における回転カラーフィルタ板175Aは、R,G,Bのカラーフィルタ173と、可視短波長の狭帯域光を発光するLED191とが円周方向に等間隔に配置されている。LED191を発光駆動させる駆動用信号線193は、回転カラーフィルタ板175Aの回転軸195を通じて光源制御部49に接続されている。
図28は図24に示す光源装置に白色光源とは別途に発光素子を設けた光源装置の例を示す概略的な構成図である。図28においては、図24に示す同一の部材に対しては同一の符号を付与してその説明を省略する。本構成の光源装置41Gは、可視短波長の狭帯域光を発光するLED197と、回転カラーフィルタ板175Bを透過する光の光路途中に配置されたハーフミラー199とを備える。ハーフミラー199は、それぞれ異なる光路で導入されるLED197からの出射光と、回転カラーフィルタ板175Bからの透過光とを、それぞれ光軸を一致させて光路後方に出射する。そして、ハーフミラー199からの出射光は集光レンズ185を介してライトガイド187に導入される。
図29は、図28に示す光源装置のハーフミラーに代えて可動ミラー201を配置し、この可動ミラー201を回転駆動するミラー駆動部203を設けた光源装置の例を示す概略的な構成図である。上記構成の差異以外は図28の構成と同様であり、図29においては、図28と同じ部材に対して同じ符号を付与している。
本構成の光源装置41Hは、可視短波長の狭帯域光を発光するLED197と、回転カラーフィルタ板175Bを透過する光の光路途中に配置された可動ミラー201と、ミラー駆動部203とを備える。可動ミラー201は、回転カラーフィルタ板175Bからの透過光をそのまま集光レンズ185に照射する第1の回転位置と、LED197からの出射光を集光レンズ185に向けて反射する第2の回転位置とにミラー駆動部203によって回転駆動される。
(1) 被検体内に挿入される内視鏡先端部から照明光を出射する照明手段と、前記照明光の照射された被検体内の被観察領域を撮像する撮像素子を有する撮像手段と、を備えた内視鏡装置であって、
前記照明手段が、
白色光を出射する第1の光源と、
該第1の光源とは異なるスペクトルの光を出射する第2の光源と、
前記第1の光源からの出射光を透過させて波長成分の異なる光に色分解する複数のカラーフィルタを有して回転自在に支持された回転カラーフィルタ板と、
前記第1の光源からの出射光が前記いずれかのカラーフィルタを通して出射される透過光と、前記第2の光源からの出射光との出射光量の比率を変更する色調制御手段と、
を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、回転カラーフィルタ板からの透過光と第2の光源からの出射光との出射光量比を変更することで、照明光の色調を任意に変更することができ、内視鏡観察に最適な色調の照明光で観察することができる。
前記第2の光源が、中心発光波長405±40nmの光源である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、第2の光源の出射光を生体組織に照射することにより、生体組織表層の微細な毛細血管や粘膜微細模様を強調して観察することができる。
この内視鏡装置によれば、正確かつ高い応答性で出射光量比の制御ができ、しかも、色調の経時変化が少なく、発光効率が高いために省電力化が図られる。
前記色調制御手段が、前記第1の光源と前記第2の光源の出射光量の比率を連続的に変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、出射光量の比率を連続的に変更することで微妙な色調の調整が可能となり、目的とする照明光の色調が正確に得られる。
前記回転フィルタ板を前記第1の光源からの出射光の光軸に対して垂直な面内において回転駆動する回転駆動手段を備え、 前記複数のカラーフィルタが、前記回転カラーフィルタ板の回転に伴って前記第1の光源からの出射光の光軸上に順次配置されるように、前記回転カラーフィルタ板の円周方向に沿って並設され、
前記色調制御手段が、前記回転駆動手段による前記カラーフィルタの回転駆動と同期して、前記第1の光源からの出射光が前記いずれかのカラーフィルタを通して出射される透過光と、前記第2の光源からの出射光との出射光量の比率を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、カラーフィルタにより複数色の出射光が得られ、これら複数色の出射光のうちいずれかの色の出射光と第2の光源からの出射光との出射光量の比率を変更できる。また、第2の光源からの出射光の光量を各カラーフィルタからの透過光に対して独立して調整できる。これにより、面順次の撮像方式においても照明光の色調を自在に変更できる。
前記第2の光源が、前記回転カラーフィルタ板上の前記カラーフィルタの並設される円周方向の一部に配置され、前記カラーフィルタの透過光出射側に向けて光出射する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、簡単な構成で第2の光源からの出射光を各カラーフィルタからの透過光と同軸で光路後方へ出射させることができる。
前記回転カラーフィルタ板のカラーフィルタからの透過光を一方の入射光路に導入し、他方の入射光路に前記第2の光源からの出射光を導入し、前記透過光及び前記第2の光源からの出射光を光軸を一致させて光路後方に出射するハーフミラーを備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、ハーフミラーにより各カラーフィルタからの透過光と、第2光源からの出射光とを同軸で光路後方へ出射させることができる。また、第2の光源からの出射光を任意のタイミングで供給でき、カラーフィルタからの透過光に重畳させることもできる。
前記回転カラーフィルタ板のカラーフィルタからの透過光をそのまま光路後方に出射する第1の回転位置と、前記透過光を遮光して前記第2の光源からの出射光を前記光路後方に向けて反射する第2の回転位置とを有する可動ミラーを備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、面順次の撮像方式において、カラーフィルタからの透過光と、第2の光源からの出射光との出射光量の比率を自在に変更できる。
前記色調制御手段が、前記被検体内の被観察領域と前記内視鏡先端部との接近度情報に基づいて前記照明光の色調を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、被観察領域と内視鏡先端部との距離を表す接近度情報に応じて色調を変更することで、観察対象や診断場面毎に照明光を最適に制御できる。
前記色調制御手段が、前記接近度情報の接近度が高いほど、前記照明光に含まれる可視短波長成分の割合を増加させる内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、接近度が高いほど、つまり、被観察領域と内視鏡先端部との距離が短いほど、可視短波長成分の割合を増加させることで、拡大撮像時において、生体組織表層の血管情報や粘膜微細模様までが強調表示されるようになる。
前記接近度情報が、前記被観察領域に対する観察倍率を表す倍率情報である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、被観察領域と内視鏡先端部との接近度の高低に連動する観察倍率の情報を用いることで、接近度に応じた色調に変更でき、観察対象や診断場面に応じた最適な観察が行える。
前記倍率情報が、前記撮像手段により撮像される観察画像の画角を光学的に変化させる、撮像光学系の光学倍率の情報である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡の術者等による光学倍率の変更操作に同期して色調を変更するため、撮像素子による解像度を低下させることなく色調変更を行うことができる。
前記倍率情報が、前記撮像手段により撮像される観察画像の画角を電気的に変化させる、デジタルズーム倍率の情報である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡の術者等によるデジタルズーム倍率の変更操作に同期して色調を変更するため、色調変更をリアルタイムで迅速に行うことができる。
前記接近度情報が、前記撮像手段により撮像される撮像画像の輝度情報である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡観察時に常時連続的に得られる撮像素子から出力される輝度情報を利用して色調を変更するので、高い応答性で常に最適な色調に合わせることができる。
前記色調制御手段が、前記輝度情報の輝度値が高いほど前記接近度が高いと判断する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、被観察領域と内視鏡先端部との距離が近づくほど、撮像素子の受光量が増加することを利用して、接近度を推定することができる。
前記色調制御手段が、前記被検体の観察部位の情報に基づいて前記照明光の色調を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、観察部位の診断に適した色調に合わせることで、病変部の発見や診断が容易となる。
前記観察部位の情報が、前記被検体の生体臓器毎に規定された情報である内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、生体臓器毎に診断に最適な色調に合わせることができる。
前記内視鏡先端部を含んで構成される内視鏡本体と、該内視鏡本体が着脱自在に接続され前記色調制御手段を含んで構成される内視鏡制御部と、を備え、
前記内視鏡本体が、当該内視鏡本体の個体識別情報を記憶する本体側記憶部を有し、
前記色調制御手段が、前記本体記憶部に記憶された個体識別情報に基づいて、前記照明光の色調を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡本体の個体識別情報に応じて照明光を最適な色調にできる。
前記個体識別情報が、前記内視鏡本体が対応可能な被検体の適用部位の情報である機種情報を含み、
前記色調制御手段が、前記機種情報に応じて前記照明光の色調を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、照明光を被検体の適用部位に応じた色調にして観察が行える。
前記内視鏡先端部に、前記複数種の光源の少なくともいずれかからの出射光を励起光として発光する蛍光体が配置され、
前記個体識別情報が、前記蛍光体の組成に対応する分光発光特性の情報を含み、
前記色調制御手段が前記蛍光体の分光発光特性の情報に基づいて、前記照明光の色調を変更する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、蛍光体の組成によって変化する照明光の色調を、所望の色調に正確に補正することができる。
13 制御装置
15 表示部
21 撮像素子
23 操作部
35 先端部
37A,37B 照射口
39 対物レンズユニット
41 光源装置
43 プロセッサ
45 青色レーザ光源
47 紫色レーザ光源
49 光源制御部(色調制御手段)
55A,55B 光ファイバ
57 蛍光体
61 ズーム制御部
67 制御部
69 記憶部
100,200,300 内視鏡装置
111 変倍駆動機構
113 フォーカス駆動機構
115 ズーム操作部
117 操作スイッチ
121 ネットワーク
131 本体側記憶部
133 記憶装置
141 青緑色レーザ光源
143 赤色レーザ光源
145,147,149 光拡散部材
151 白色光源
155 レーザ光源
159 光拡散部材
161 青色発光ダイオード
163 緑色発光ダイオード
165 赤色発光ダイオード
Claims (6)
- 被検体内に挿入される内視鏡先端部から照明光を出射する照明手段と、前記照明光の照射された被検体内の被観察領域からの反射光を撮像する撮像素子を有する撮像手段と、を備えた内視鏡装置であって、
前記照明手段が、
白色光を出射する第1の光源と、
該第1の光源とは異なるスペクトルの光を出射する第2の光源と、
前記第1の光源からの出射光を透過させて波長成分の異なる光に色分解するカラーフィルタと、
前記第1の光源からの出射光が前記カラーフィルタを通して出射される透過光と、前記第2の光源からの出射光との出射光量の比率を変更する色調制御手段と、
を備え、
前記カラーフィルタからの透過光をそのまま光路後方に出射させ、前記第2の光源からの出射光を前記光路後方に向けて反射する反射部材を更に備えた内視鏡装置。 - 請求項1記載の内視鏡装置であって、
前記カラーフィルタを回転自在に支持する回転カラーフィルタ板を備えた内視鏡装置。 - 請求項1又は請求項2記載の内視鏡装置であって、
前記反射部材が、ダイクロイックプリズムである内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記第2の光源が、中心発光波長405±40nmの光源である内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記第2の光源が半導体発光素子である内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記色調制御手段が、前記第1の光源と前記第2の光源の出射光量の比率を連続的に変更する内視鏡装置。
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