JPH0956662A

JPH0956662A - 側視型内視鏡

Info

Publication number: JPH0956662A
Application number: JP7211559A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Kajiyama; 智晴梶山; Yasutsugu Takeda; 康嗣武田; Kazutaka Tsuji; 和隆辻; Keiji Umetani; 啓二梅谷; Kenji Samejima; 賢二鮫島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】径方向の観察視野を拡大する側視型内視鏡を
提供する。【構成】検査部位に挿入する挿入部の先端部の近傍
に、側方視用の複数の撮像系群１１−１〜１１−Ｎとそ
れに対応する信号・制御線群１２−１〜１２−Ｎと、側
方視用の複数の照明群１３−１〜１３−Ｎとそれに対応
する光伝搬線群１４−１〜１４−Ｎを有する内視鏡スコ
ープ部１と、画像取り込制御装置２と、照明用光源３
と、撮像系から得られる画像のアナログ信号のディジタ
ル化処理を行なうＡ／Ｄ変換部４と、得られたディジタ
ル画像を記憶する記憶媒体５と、記憶された複数のディ
ジタル画像について画像歪み補正及び画像接合処理を行
なう画像処理装置６と、画像表示装置７とから構成され
る。【効果】食道等の管状組織の診断効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内視鏡に関し、とくに検
査対象部位に挿入する内視鏡の挿入部の先端部位近傍で
側方視を可能とする内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の側方視を可能とする側
視型内視鏡の先端部位の近傍を示す図である。検査部位
に挿入する挿入部の先端部１２１に、撮像素子及び光学
系から構成される撮像系１２２が配置され、観察対象１
２４を側方向視野１２３で観察できる。側視型内視鏡
は、管状の検査対象物の内壁を観察する場合に特に有効
であり、医療分野では十二指腸や食道などの検診に用い
られる。内視鏡による観察では、視野が限定されている
ため、観察部位を適宜変更する必要がある。側視型内視
鏡の場合、図１２における挿入部の軸方向１２５におい
て視野を変更する場合は、挿入部の出し入れを行ない視
野を変更し、径方向１２６に視野を変更する場合は、挿
入部を回転して視野を変更する。また、１２７の矢印で
示す方向に挿入部の先端部を傾けて観察方向を変えるこ
ともできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、挿
入部を移動させることにより視野を拡大しているが、医
療分野では、挿入部を移動させることは患者に苦痛を与
えるという問題がある。挿入部を移動させることなく径
方向の視野を拡大する場合、魚眼レンズを用いたレンズ
系により光学的に視野を拡大する場合と、複数の撮像系
を径方向に設ける場合が考えられる。しかし、前者の場
合には得られる画像が歪むこと、視野の拡大に限度があ
るなどの問題があり、また後者の場合には得られる画像
が個々の撮像系毎に分割されてしまうという問題があ
る。本発明は、上記の問題点を解決し、画像の歪みを生
じることなく、得られる画像が個々の撮像系毎に分割さ
れることのない視野の拡大を可能とする側視型内視鏡を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の側視型内視鏡
は、検査部位に挿入される内視鏡の先端部近傍での径方
向の視野を拡大するために、上記先端部近傍の径方向に
側方視用の複数の撮像系が設けられた内視鏡スコープ部
と、撮像系から得られる画像のアナログ信号のディジタ
ル化処理を行なうＡ／Ｄ変換部と、得られたディジタル
画像を記憶する記憶媒体と、記憶された複数のディジタ
ル画像について画像歪み補正処理、画像接合処理、画像
へのフィルタリング処理、複数画像間の演算等の各種の
画像処理を行なう画像処理装置と、各種の画像処理前後
の画像のうち任意に選択された画像を表示する画像表示
装置からなることに特徴を有する。

【０００５】

【作用】本発明の側視型内視鏡は、上記の先端部近傍の
径方向に側方視用の複数の撮像系を設けることにより、
観察可能な視野を径方向に拡大できる。撮像素子として
アバランシェ増倍膜積層型固体撮像素子を用いることに
より、撮像系を小型化でき、視野拡大に効果があり、さ
らに、撮像系の感度を任意に高く設定でき画質の良い内
視鏡画像を得ることができる。また、各撮像系で得られ
た画像は、画像処理装置において画像歪み補正や画像接
合を行ない、拡大した観察視野の全体において不連続部
分の無い画像を得ることが可能となる。また、ディジタ
ル画像として扱うため、各種画像処理による診断能向上
が可能となる。画像表示装置は、画像接合後画像を表示
する場合の他、全撮像系のうち任意に選択した撮像系に
おける画像処理前の画像を、そのまま表示することが可
能であり、画像処理時間を省くことができる。側視型内
視鏡の観察視野の拡大は、診断時間の短縮や内視鏡操作
の簡素化などが期待でき、径方向の視野拡大は食道等を
広い範囲で走査しながら検査する場合にとくに有効であ
る。

【０００６】

【実施例】

（第１の実施例）本発明の第１の実施例を図１に示す。
本実施例の側視型内視鏡は、検査部位に挿入する挿入部
の先端部の近傍に、側方視用の複数の撮像系群１１−１
〜１１−Ｎとそれに対応する信号・制御線群１２−１〜
１２−Ｎと、側方視用の複数の照明群１３−１〜１３−
Ｎとそれに対応する光伝搬線群１４−１〜１４−Ｎを有
する内視鏡スコープ部１と、画像取り込制御装置２と、
照明用光源３と、撮像系から得られる画像のアナログ信
号のディジタル化処理を行なうＡ／Ｄ変換部４と、得ら
れたディジタル画像を記憶する記憶媒体５と、記憶され
た複数のディジタル画像について画像歪み補正及び画像
接合処理を行なう画像処理装置６と、画像表示装置７と
により構成される。本実施例の内視鏡は、撮像系を挿入
部の径方向に配置することにより径方向での視野を拡大
する。図２は、内視鏡スコープ部１の挿入部の先端部の
近傍の拡大図である。例として撮像系が３組ある場合に
ついて説明する。撮像系１１−１〜１１−３は、挿入部
の径方向に配置され、径方向の視野を拡大している。１
３−１〜１３−３は照明窓を示す。２１および２２は撮
像系１１−２の中心を通る補助線を示し、図３は補助線
２１を通り挿入部の軸と直交な面での断面図（挿入部の
径方向断面図）、図４は補助線２２を通り挿入部の軸を
含む面での断面図（挿入部の軸方向断面図）である。各
撮像系は、撮影窓３１−１〜３１−３と、光学レンズ３
２−１〜３２−３と、撮像素子３３−１〜３３−３とか
ら構成される。３４−１及び３４−２は、隣り合う２つ
の撮像系（１１−１及び１１−２）により撮影可能な限
界を表わす角を示し、これより決まる撮影可能な角度は
３５−１及び３５−２となる。３６は、両撮像系の撮影
可能な領域の重複部分を示す。

【０００７】（第２の実施例）内視鏡の挿入部の先端部
近傍の中心軸方向、および径方向における各撮像系の最
大寸法が、内視鏡の挿入部の直径より大きいか、直径に
近い場合における、複数の撮像系の配置の例を図５に示
す。１１−１〜１１−４は撮像系、１３−１〜１３−４
は照明窓である。撮像系１１−１と１１−３及び照明窓
１３−２と１３−４の各中心を結ぶ補助線を５１、撮像
系１１−２と１１−４及び照明窓１３−１と１３−３の
各中心を結ぶ補助線を５２、補助線５１と５２に平行で
その中間を通る補助線を５３、撮像系１１−３と照明窓
１３−３の各中心を結ぶ補助線を５４で示した。図６
（ａ）および（ｂ）は、それぞれ中心線５１および５２
を通り挿入部の軸と直交する面における断面図である。
６１−１〜６１−４は、撮像系１１−１及び１１−４に
より撮影可能な限界を表わす角を示している。図５に示
す例の場合、径方向に隣り合う撮像系（１１−１と１１
−３または１１−２と１１−４）により得られる径方向
の視野は連続しない。そのため本実施例では、図５に示
すように、撮像系を内視鏡の挿入部の軸方向での前方お
よび後方に、それぞれ補助線５１、５２上に交互に配置
する。これにより、例えば、６１−１と６１−３におい
て不足する視野部分角度６１−２で補っている。

【０００８】図７は、補助線５４を通り挿入部の軸を含
む面での断面図である。本実施例では、撮像系を図５
（挿入部の軸を含む面での断面図）に示すように、補助
線５１、５２の上に交互に配置するためには、全ての撮
像系の撮影中心、即ち各撮像系の光学中心を通る中心線
を、補助線５３を通り挿入部の軸に垂直な面の上で、軸
から所定の距離の位置で交差させる必要がある。この面
と各撮像系の光学中心を通る中心線との交差点（複数
個）は所定の距離を半径とする円周上に存在することに
なる。例えば、撮像系１１−３では、補助線７１で示さ
れる撮像系１１−３の光学中心を通る中心線を、補助線
５１を通り挿入部の軸に垂直な面に対し、角度７２だけ
傾斜させる。この結果、図８（ａ）で示される格子状チ
ャートを内視鏡の挿入部の中心軸と平行な位置７４で撮
影した場合、図８（ｂ）で示されるように撮影像がひず
む。本実施例では、この画像のひずみを画像処理により
補正する。その補正方法は、例えば以下に説明する（第
３の実施例）の方法による。

【０００９】（第３の実施例）個々の撮像系で得られた
画像は、Ａ／Ｄ変換部４でディジタル化処理され、ディ
ジタル画像として記憶媒体５に記憶される。ディジタル
画像化を行った結果、画像処理装置６において各種画像
処理を行なうことが可能となる。画像処理装置６では、
予め、各撮像系の画像ひずみを測定し、その補正テーブ
ルを作成することにより、画像ひずみを補正できる。補
正テーブルは、例えば図８（ａ）で示される正方格子状
チャートを予め撮影し、得られるチャート画像の格子
（例えば、図８（ｂ））を本来の形である正方形に補正
する場合の画素変換パラメータとして得られる。

【００１０】画像処理装置６は、同時刻に撮影した２枚
の隣接する画像歪み補正済画像に対し、画像接合を行な
うことも可能である。図９は複数の撮像系で得られる画
像に対し、画像接合を行なう例である。撮像系９１−１
と９１−２と９１−３より、それぞれ図９中のｘ−ｚと
ｙ−ｕとｔ−ｖの範囲の画像が、画素数Ｍ×Ｍの大きさ
で得られ、それらの撮影画像を用い画素数Ｍ×Ｎ（ただ
し、Ｍ＜Ｎ）の大きさの合成画像を得ている。画像の接
合は、２枚の画像に共通に含まれる被写体部位９３が一
致するように行なう。その方法は、例えば特開平２−２
６４３７２号公報に開示されている方法を用いることが
できる。この方法は、複数のディジタル画像上で共通に
写っている２つの基準点を抽出し、この２つの基準点を
結ぶ直線を接合線として画像を接合し、各画像の平均濃
度分布を算出し、画像の各画素の明暗レベルを調節する
ものである。撮像系が３個以上ある場合は、隣接するす
べての撮像系の組み合わせに対し同様の処理を行なうこ
とにより、観察視野全体を１枚の連続画像として扱うこ
とが可能となる。

【００１１】また、本実施例では画像をディジタル化す
るため、画像処理装置６において、診断能向上のための
各種画像処理を行なうことが可能である。画像処理の例
としては、ディジタル画像に対するフィルタリング処
理、複数のディジタル画像間の演算処理などがある。よ
り具体的には、ディジタル画像の１つから、空間周波数
の高い成分を強調した第１の画像と、空間周波数の低い
成分を強調した第２の画像を求め、第１の画像と第２の
画像との間の差分画像を求める処理、側方視用撮像系の
１つから得る時間的に連続する２つのディジタル画像の
間の差分画像を求める処理等がある。画像表示装置７
は、撮像系の歪み補正前の画像と、歪み補正済画像と、
画像接合が施された画像の全体またはその内の任意に選
択された部分画像と、各種画像処理後の画像のうちの何
れかの画像を、観察者の選択に従い、表示する機能を有
する。画像接合が施された観察視野の全体像は、画像
表示装置７の表示画素数と比較し一方向の画素数が過剰
となる場合がある。図９の様に、各撮像系の取り込み画
素数と画像表示装置の画素数が共にＭ×Ｍであり、観察
視野の全画素数がＭ×Ｎ（ただし、Ｍ＜Ｎ）となる場
合、画像表示装置７は、横方向について画素加算や画素
飛ばし等により、画素数Ｎを画素数Ｍに変換し表示する
機能や、全体画像の任意の位置における画素数Ｍ×Ｍの
一画像９４を選択し表示する機能を有する。また、複
数の画像表示用モニターを用意し、各撮像系それぞれに
対応させることにより、画像接合前画像を複数の表示モ
ニターで観察してもよい。

【００１２】（第４の実施例）第４の実施例として、撮
像系１０１−１〜１０１−６を径方向の一周にわたり設
けて、観察対象１０２に対する観察視野を径方向に３６
０度拡大した例を図１０に示す。この場合、従来例（図
１２）での回転操作（１２６）が不必要となり、診断効
率の向上が可能である。さらに他の実施例としては、上
記の撮像素子として、特にアバランシェ増倍膜積層型固
体撮像素子を用いることにより、小型化と高感度化が実
現できる。図１１は、アバランシェ増倍膜積層型固体撮
像素子の一例を示す。撮像素子は、単結晶シリコン基板
１１０上に形成された、透明電極１１１、正孔注入阻止
層１１２、光導電膜１１３、電子注入阻止層１１４から
なる光電変換部と、信号電荷を蓄積する画素電極１１５
と、ドレイン電極、１１６ソース電極１１７、ゲート電
極１１８、電気絶縁膜１１９からなる信号読み出し走査
回路部で構成される。この撮像素子の特徴は、光入射に
より生成した信号電荷を、光電変換部の光導電膜１１３
においてアバランシェ増倍することができ、従来の固体
撮像素子と比較し高感度となる点にある。そのため、撮
像素子を小型化することが可能となり、電子内視鏡の撮
像系に有効である。アバランシェ増倍膜積層型固体撮像
素子の場合、撮像素子の感度をアバランシェ増倍の増倍
率で制御することも可能であり、実用上最適な感度設定
が実現できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明により、側視型内視鏡での観察可
能な視野を、画像の歪みや分割がなく径方向に拡大で
き、食道等の管状組織の診断効率が、著しく向上する。
また、ディジタル画像として扱うため、各種画像処理に
よる診断能向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の側視型内視鏡の基本構
成を示す図。

【図２】図１の部分拡大図。

【図３】第１の実施例の径方向の断面図。

【図４】第１の実施例の軸方向の断面図。

【図５】本発明の第２の実施例を説明する図。

【図６】第２の実施例の径方向の断面図。

【図７】第２の実施例の軸方向の断面図。

【図８】本発明の第３の実施例における、（ａ）画像ひ
ずみ補正に使用する格子状チャートと、（ｂ）撮影され
た画像のひずみの一例を示す図。

【図９】第３の実施例における複数の撮像系による撮影
画像を接合した一例を示す図。

【図１０】本発明の第４の実施例であり、径方向の３６
０度の範囲に観察視野をもつ側視型内視鏡を説明する
図。

【図１１】本発明の各実施例で使用するアバランシェ増
倍膜積層型固体撮像素子を説明する断面図。

【図１２】従来技術の側視型内視鏡を説明する図。

【符号の説明】

１…側方視内視鏡スコープ部、２…画像取込制御装置、
３…照明用光源、４…Ａ／Ｄ変換部、５…記憶媒体、６
…画像処理装置、７…画像表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅谷啓二東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者鮫島賢二東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象部位に挿入する内視鏡の挿入部の
先端部の近傍の径方向に複数の側方視用撮像系が設けら
れた内視鏡スコープ部と、前記側方視用撮像系により撮
影された画像のアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換部と、該Ａ／Ｄ変換部により得られたディジタル画
像を記憶する記憶媒体と、記憶された複数のディジタル
画像に対して画像歪み補正処理および画像接合処理を行
なう画像処理装置と、画像表示装置とから構成されるこ
とを特徴とする側視型内視鏡。
【請求項２】前記側方視用撮像系が固体撮像素子と光学
レンズ系により構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の側視型内視鏡。
【請求項３】前記撮像素子がアバランシェ増倍膜積層型
固体撮像素子であることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の側視型内視鏡。
【請求項４】前記画像処理装置において、前記ディジタ
ル画像に対しフィルタリング処理を行なうことを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれかに記載の側視型内
視鏡。
【請求項５】前記画像処理装置において、前記複数のデ
ィジタル画像の間で演算処理を行なうことを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれかに記載の側視型内視
鏡。
【請求項６】前記画像処理装置において、前記ディジタ
ル画像の１つから、空間周波数の高い成分を強調した第
１の画像と、空間周波数の低い成分を強調した第２の画
像を求め、前記第１の画像と前記第２の画像との間の差
分画像を求めることを特徴とする請求項１から請求項３
のいずれかに記載の側視型内視鏡。
【請求項７】前記画像処理装置において、前記側方視用
撮像系の１つから得る時間的に連続する２つの前記ディ
ジタル画像の間の差分画像を求めることを特徴とする請
求項１から請求項３のいずれかに記載の側視型内視鏡。
【請求項８】前記径方向の３６０度の範囲に観察視野を
有することを特徴とする請求項１に記載の側視型内視
鏡。