JPH10165365A - 内視鏡 - Google Patents
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- JPH10165365A JPH10165365A JP8329549A JP32954996A JPH10165365A JP H10165365 A JPH10165365 A JP H10165365A JP 8329549 A JP8329549 A JP 8329549A JP 32954996 A JP32954996 A JP 32954996A JP H10165365 A JPH10165365 A JP H10165365A
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- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0071—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
- A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
Abstract
(57)【要約】
【課題】 対物光学系と、この対物光学系により結像さ
れた像を撮影して画像信号を出力する撮像手段とを備え
た内視鏡において、撮像手段への入射光量を大きく確保
する一方、対物光学系の焦点深度不足による像のボケを
解消する。 【解決手段】 撮像手段22による撮像範囲の中で、予め
定められた所定範囲についての画像信号Ｓ１に対して、
画像処理装置23により、対物光学系20のＰＳＦ（point
spread function ：点ひろがり関数）等を用いて像回復
処理を施す。
れた像を撮影して画像信号を出力する撮像手段とを備え
た内視鏡において、撮像手段への入射光量を大きく確保
する一方、対物光学系の焦点深度不足による像のボケを
解消する。 【解決手段】 撮像手段22による撮像範囲の中で、予め
定められた所定範囲についての画像信号Ｓ１に対して、
画像処理装置23により、対物光学系20のＰＳＦ（point
spread function ：点ひろがり関数）等を用いて像回復
処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は生体内部を観察する
ための内視鏡に関し、特に詳細には、対物光学系の焦点
深度不足による像のボケを解消できるようにした内視鏡
に関するものである。
ための内視鏡に関し、特に詳細には、対物光学系の焦点
深度不足による像のボケを解消できるようにした内視鏡
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、生体内部を観察したり、また
観察しながら治療するために、内視鏡が広く用いられて
いる。現在の内視鏡は、生体内部の部位に光ファイバー
等を介して照明光を照射する照明光照射系と、生体内部
に挿入されて上記部位で反射した照明光による像を結像
させる対物光学系と、この像を撮像する撮像手段とを備
えてなる、いわゆる電子内視鏡が主流となっている。
観察しながら治療するために、内視鏡が広く用いられて
いる。現在の内視鏡は、生体内部の部位に光ファイバー
等を介して照明光を照射する照明光照射系と、生体内部
に挿入されて上記部位で反射した照明光による像を結像
させる対物光学系と、この像を撮像する撮像手段とを備
えてなる、いわゆる電子内視鏡が主流となっている。
【０００３】一方、従来よりＰＤＤ（Photodynamic Dia
gnosis）と称される光力学診断についての研究が種々な
されている。このＰＤＤとは、腫瘍親和性を有し、光に
より励起されたとき蛍光を発する光感受性物質を予め生
体の腫瘍部分に吸収させておき、その部分に光感受性物
質の励起波長領域にある励起光を照射して蛍光を生じさ
せ、この蛍光の強度を測定したり、あるいはこの蛍光に
よる画像（蛍光像）を表示して腫瘍部分を診断する技術
である。
gnosis）と称される光力学診断についての研究が種々な
されている。このＰＤＤとは、腫瘍親和性を有し、光に
より励起されたとき蛍光を発する光感受性物質を予め生
体の腫瘍部分に吸収させておき、その部分に光感受性物
質の励起波長領域にある励起光を照射して蛍光を生じさ
せ、この蛍光の強度を測定したり、あるいはこの蛍光に
よる画像（蛍光像）を表示して腫瘍部分を診断する技術
である。
【０００４】このような蛍光像を撮像、表示するための
蛍光内視鏡は基本的に、上述のような照明光照射系、対
物光学系および撮像手段に加えて、光感受性物質の励起
波長領域にある励起光を生体内部の部位に照射する励起
光照射系を備え、この部位から発せられた蛍光による像
（蛍光像）を撮像手段によって撮像するように構成され
る。
蛍光内視鏡は基本的に、上述のような照明光照射系、対
物光学系および撮像手段に加えて、光感受性物質の励起
波長領域にある励起光を生体内部の部位に照射する励起
光照射系を備え、この部位から発せられた蛍光による像
（蛍光像）を撮像手段によって撮像するように構成され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの蛍光内視
鏡においては、通常極めて微弱である蛍光を効率良く検
出するために、Ｆナンバーの小さい、明るい対物光学系
を適用することが望まれる。しかし明るい対物光学系を
適用すると、その場合は焦点深度が低下して、撮像され
た蛍光像の一部にボケが生じるという問題が生じやす
い。
鏡においては、通常極めて微弱である蛍光を効率良く検
出するために、Ｆナンバーの小さい、明るい対物光学系
を適用することが望まれる。しかし明るい対物光学系を
適用すると、その場合は焦点深度が低下して、撮像され
た蛍光像の一部にボケが生じるという問題が生じやす
い。
【０００６】従来、焦点深度の拡大を図った内視鏡の対
物光学系として、例えば特公平７−１１９８９３号に示
されるものが知られている。この光学系は、可変絞りを
組み込み、光学系に比較的近い部分を観察する際にはこ
の可変絞りを絞り込み、それによって焦点深度を拡大す
るようにしたものである。
物光学系として、例えば特公平７−１１９８９３号に示
されるものが知られている。この光学系は、可変絞りを
組み込み、光学系に比較的近い部分を観察する際にはこ
の可変絞りを絞り込み、それによって焦点深度を拡大す
るようにしたものである。
【０００７】しかし、上述した通り生体内部の部位から
発せられる蛍光は極めて微弱であるので、上記の可変絞
りによる焦点深度拡大の手法は、蛍光内視鏡に対しては
適用困難となっている。
発せられる蛍光は極めて微弱であるので、上記の可変絞
りによる焦点深度拡大の手法は、蛍光内視鏡に対しては
適用困難となっている。
【０００８】以上、微弱な蛍光による像を撮像する蛍光
内視鏡における問題について説明したが、通常像を撮像
する内視鏡においても、撮像手段への入射光量を大きく
確保しようとすれば、同様に焦点深度が低下するという
問題が生じる。
内視鏡における問題について説明したが、通常像を撮像
する内視鏡においても、撮像手段への入射光量を大きく
確保しようとすれば、同様に焦点深度が低下するという
問題が生じる。
【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、撮像手段への入射光量を大きく確保する一方、
対物光学系の焦点深度不足による像のボケを解消するこ
とができる内視鏡を提供することを目的とする。
であり、撮像手段への入射光量を大きく確保する一方、
対物光学系の焦点深度不足による像のボケを解消するこ
とができる内視鏡を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による一つの内視
鏡は、前述したように生体内に挿入される対物光学系
と、この対物光学系により結像された像を撮影して画像
信号を出力する撮像手段とを備えた内視鏡において、上
記撮像手段による撮像範囲の中で、予め定められた所定
範囲についての画像信号に対して像回復（「画像復元」
と称されることもある）処理を施す画像処理手段が設け
られたことを特徴とするものである。
鏡は、前述したように生体内に挿入される対物光学系
と、この対物光学系により結像された像を撮影して画像
信号を出力する撮像手段とを備えた内視鏡において、上
記撮像手段による撮像範囲の中で、予め定められた所定
範囲についての画像信号に対して像回復（「画像復元」
と称されることもある）処理を施す画像処理手段が設け
られたことを特徴とするものである。
【００１１】また本発明による別の内視鏡は、上記と同
様の対物光学系と、この対物光学系により結像された像
を撮影して画像信号を出力する撮像手段とを備えた内視
鏡において、生体の撮影部位内各点と対物光学系との間
の距離を検出する手段と、この距離検出手段の出力に基
づいて、上記距離が所定範囲にある部位に関する画像信
号に対して、上記と同様に像回復処理を施す画像処理手
段とが設けられたことを特徴とするものである。
様の対物光学系と、この対物光学系により結像された像
を撮影して画像信号を出力する撮像手段とを備えた内視
鏡において、生体の撮影部位内各点と対物光学系との間
の距離を検出する手段と、この距離検出手段の出力に基
づいて、上記距離が所定範囲にある部位に関する画像信
号に対して、上記と同様に像回復処理を施す画像処理手
段とが設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】なお上述のような画像処理手段として、よ
り具体的には、対物光学系のＰＳＦ（point spread fun
ction ：点ひろがり関数）を用いて像回復処理を施すも
のが好適に用いられる。そして、上記距離が所定範囲に
ある部位に関する画像信号に対して像回復処理を施す場
合は、この対物光学系のＰＳＦとして、検出された上記
距離におけるＰＳＦを用いるのが望ましい。
り具体的には、対物光学系のＰＳＦ（point spread fun
ction ：点ひろがり関数）を用いて像回復処理を施すも
のが好適に用いられる。そして、上記距離が所定範囲に
ある部位に関する画像信号に対して像回復処理を施す場
合は、この対物光学系のＰＳＦとして、検出された上記
距離におけるＰＳＦを用いるのが望ましい。
【００１３】また上記画像処理手段は、ＰＳＦとして、
対物光学系の光軸を中心とするほぼ同心円状の相異なる
複数の領域毎に、それぞれ異なるものを用いるように構
成されるのが望ましい。
対物光学系の光軸を中心とするほぼ同心円状の相異なる
複数の領域毎に、それぞれ異なるものを用いるように構
成されるのが望ましい。
【００１４】また上記構成の各内視鏡において、生体内
の部位に励起光を照射する手段が設けられるとともに、
撮像手段がこの励起光照射で生じた蛍光による蛍光像を
撮影可能に構成された場合は、画像処理手段が、上記蛍
光像に関する画像信号に対して、蛍光の波長に応じた固
有のＰＳＦ（例えば蛍光のピーク波長におけるＰＳＦ）
を用いて像回復処理を施すように構成されるのが望まし
い。
の部位に励起光を照射する手段が設けられるとともに、
撮像手段がこの励起光照射で生じた蛍光による蛍光像を
撮影可能に構成された場合は、画像処理手段が、上記蛍
光像に関する画像信号に対して、蛍光の波長に応じた固
有のＰＳＦ（例えば蛍光のピーク波長におけるＰＳＦ）
を用いて像回復処理を施すように構成されるのが望まし
い。
【００１５】また上記画像処理手段は、対物光学系から
見てその合焦範囲よりも遠方側にある部位に関する画像
信号に対して、像回復処理を施すように構成されるのが
望ましい。
見てその合焦範囲よりも遠方側にある部位に関する画像
信号に対して、像回復処理を施すように構成されるのが
望ましい。
【００１６】さらに上記画像処理手段は、画素数を落と
す処理を行なった後の画像信号に対して像回復処理を施
すように構成されるのが望ましい。
す処理を行なった後の画像信号に対して像回復処理を施
すように構成されるのが望ましい。
【００１７】また上記構成の各内視鏡において、対物光
学系の明るさを変更するための可変絞りが設けられた場
合は、画像処理手段が、この可変絞りが開放状態のとき
のみ像回復処理を施すように構成されるのが望ましい。
学系の明るさを変更するための可変絞りが設けられた場
合は、画像処理手段が、この可変絞りが開放状態のとき
のみ像回復処理を施すように構成されるのが望ましい。
【００１８】さらに上記構成の各内視鏡においては、像
回復処理を実行するか否かを選択できる手段が設けられ
るのが望ましい。
回復処理を実行するか否かを選択できる手段が設けられ
るのが望ましい。
【００１９】また上記構成の各内視鏡においては、像回
復処理が施された画像信号による画像と、像回復処理が
施されない画像信号による画像とを同時に表示する画像
表示手段が設けられるのが望ましい。
復処理が施された画像信号による画像と、像回復処理が
施されない画像信号による画像とを同時に表示する画像
表示手段が設けられるのが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】一般に画像のボケは、対物光学系のＰＳ
Ｆ等を劣化関数として用いた像回復処理によって効果的
に解消できることが従来から知られている。画像の劣化
関数には、大別して、解析的に決定できるＰＳＦによる
劣化を示すものと、解析的に決定できないＰＳＦによる
劣化を示すものとがあるが、内視鏡の対物光学系の焦点
深度不足により像がボケる場合は、対物光学系を介した
入出力関係を実際に測定してＰＳＦによる劣化を知るこ
とができるから、前者の範疇にある劣化関数を好適に用
いることができる。その場合は、デコンボリューション
により像回復がなされる。
Ｆ等を劣化関数として用いた像回復処理によって効果的
に解消できることが従来から知られている。画像の劣化
関数には、大別して、解析的に決定できるＰＳＦによる
劣化を示すものと、解析的に決定できないＰＳＦによる
劣化を示すものとがあるが、内視鏡の対物光学系の焦点
深度不足により像がボケる場合は、対物光学系を介した
入出力関係を実際に測定してＰＳＦによる劣化を知るこ
とができるから、前者の範疇にある劣化関数を好適に用
いることができる。その場合は、デコンボリューション
により像回復がなされる。
【００２１】一方、解析的に決定できないＰＳＦによる
劣化に対しては、劣化した画像自身からＰＳＦを推定
し、ブラインドデコンボリューションにより像回復する
ことができる。
劣化に対しては、劣化した画像自身からＰＳＦを推定
し、ブラインドデコンボリューションにより像回復する
ことができる。
【００２２】上記デコンボリューションやブラインドデ
コンボリューションにより像回復する場合、通常はフィ
ルタリング処理が適用される。その際、ノイズが無視で
きる場合は、劣化した画像のフーリエ変換にいわゆる逆
フィルターをかけて像回復することができる。
コンボリューションにより像回復する場合、通常はフィ
ルタリング処理が適用される。その際、ノイズが無視で
きる場合は、劣化した画像のフーリエ変換にいわゆる逆
フィルターをかけて像回復することができる。
【００２３】一方、ノイズが無視できない場合は、原画
像と回復画像との２乗平均誤差を最小にする最小２乗フ
ィルター（ウィナーフィルター）や、制限付き逆たたみ
込みフィルター、再帰フィルター、準同形フィルター等
を利用して像回復することができる。
像と回復画像との２乗平均誤差を最小にする最小２乗フ
ィルター（ウィナーフィルター）や、制限付き逆たたみ
込みフィルター、再帰フィルター、準同形フィルター等
を利用して像回復することができる。
【００２４】なお、以上のような像回復処理について
は、例えば電子通信学会論文誌、1984年11月、Vol.J67-
D No10や、「Ｏ plus Ｅ」誌別冊、1986年11月に詳しい
記載がなされており、本発明においてはこれらに記載さ
れている像回復処理を全て適用することができる。
は、例えば電子通信学会論文誌、1984年11月、Vol.J67-
D No10や、「Ｏ plus Ｅ」誌別冊、1986年11月に詳しい
記載がなされており、本発明においてはこれらに記載さ
れている像回復処理を全て適用することができる。
【００２５】また、気管支内観察とか大腸内観察といっ
た内視鏡の使用状況次第で、撮像範囲（画角）中のどの
部分が合焦範囲外となるか、予め知ることができる。つ
まり、例えば図３の（Ａ）や（Ｂ）に示すように、気管
支や大腸等の管状組織１内での使用の場合は、対物光学
系２の画角が通常100 °程度と非常に広角であることか
ら、撮像範囲の中央部に対物光学系２から遠い部分が位
置し、その周辺部に対物光学系２から近い部分が位置し
て、中央部の遠い部分が合焦範囲外となる。
た内視鏡の使用状況次第で、撮像範囲（画角）中のどの
部分が合焦範囲外となるか、予め知ることができる。つ
まり、例えば図３の（Ａ）や（Ｂ）に示すように、気管
支や大腸等の管状組織１内での使用の場合は、対物光学
系２の画角が通常100 °程度と非常に広角であることか
ら、撮像範囲の中央部に対物光学系２から遠い部分が位
置し、その周辺部に対物光学系２から近い部分が位置し
て、中央部の遠い部分が合焦範囲外となる。
【００２６】本発明による一つの内視鏡は、このような
知見に基づいて、像回復処理を行なう範囲を適正化した
ものである。つまりこの内視鏡においては、撮像範囲中
の予め定められた所定範囲にある部位に関する画像信号
に対して、画像処理手段により像回復処理がなされる。
例えば上に述べた図３の（Ａ）、（Ｂ）の場合であれ
ば、それぞれ図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、撮像
範囲内中央の所定半径の円形領域を像回復対象範囲とし
ておけば、ほぼ合焦範囲外の部位（合焦範囲よりも遠方
側の部位）のみに関する画像信号に対して像回復処理が
なされるようになる。
知見に基づいて、像回復処理を行なう範囲を適正化した
ものである。つまりこの内視鏡においては、撮像範囲中
の予め定められた所定範囲にある部位に関する画像信号
に対して、画像処理手段により像回復処理がなされる。
例えば上に述べた図３の（Ａ）、（Ｂ）の場合であれ
ば、それぞれ図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、撮像
範囲内中央の所定半径の円形領域を像回復対象範囲とし
ておけば、ほぼ合焦範囲外の部位（合焦範囲よりも遠方
側の部位）のみに関する画像信号に対して像回復処理が
なされるようになる。
【００２７】以上のようにして対物光学系の焦点深度不
足による像のボケを解消できるのであれば、焦点深度は
許容して明るい対物光学系を適用可能となるから、撮像
手段への入射光量を大きく確保することができる。
足による像のボケを解消できるのであれば、焦点深度は
許容して明るい対物光学系を適用可能となるから、撮像
手段への入射光量を大きく確保することができる。
【００２８】なお上記図３（Ｂ）のように、対物光学系
２が管状組織１に対して斜めに配される可能性がある場
合は、同図（Ａ）の場合と比べて、ある位置ではより画
角周辺側の部分が合焦範囲から外れるようになる。そこ
でこの図３（Ｂ）の場合は、像回復処理を行なう範囲を
図４（Ｂ）のように全体的に外側に拡大するのが望まし
い。
２が管状組織１に対して斜めに配される可能性がある場
合は、同図（Ａ）の場合と比べて、ある位置ではより画
角周辺側の部分が合焦範囲から外れるようになる。そこ
でこの図３（Ｂ）の場合は、像回復処理を行なう範囲を
図４（Ｂ）のように全体的に外側に拡大するのが望まし
い。
【００２９】一方、本発明による別の内視鏡において
は、生体の撮影部位内各点と対物光学系との間の距離
（これは、撮影部位内各点と撮像手段との間の距離に対
応している）を検出することができる。そこで、この検
出距離が所定範囲にある部位に関する画像信号に対して
ＰＳＦを用いた像回復処理を施すように画像処理手段を
構成すれば、上記所定範囲の設定次第で、対物光学系の
合焦範囲外の部分のボケを解消することができる。
は、生体の撮影部位内各点と対物光学系との間の距離
（これは、撮影部位内各点と撮像手段との間の距離に対
応している）を検出することができる。そこで、この検
出距離が所定範囲にある部位に関する画像信号に対して
ＰＳＦを用いた像回復処理を施すように画像処理手段を
構成すれば、上記所定範囲の設定次第で、対物光学系の
合焦範囲外の部分のボケを解消することができる。
【００３０】以上のように、全撮像範囲内で像回復処理
を行なう範囲を、予め定めておいたり、あるいは距離検
出手段による検出距離に基づいて決定すれば、像回復の
演算処理を軽減でき、また、画像の合焦部分に不要な像
回復処理を施して新たな画像のボケを招くことを防止で
きる。
を行なう範囲を、予め定めておいたり、あるいは距離検
出手段による検出距離に基づいて決定すれば、像回復の
演算処理を軽減でき、また、画像の合焦部分に不要な像
回復処理を施して新たな画像のボケを招くことを防止で
きる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による蛍光内視鏡の側面形状を示すものである。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による蛍光内視鏡の側面形状を示すものである。
【００３２】図示される通りこの蛍光内視鏡は、例えば
青色領域の励起光Ｌ１を発する励起光源10と、この励起
光Ｌ１の光路に入ったとき該光路を90°切り換えるミラ
ー15と、励起光Ｌ１を集光する集光レンズ11と、集光さ
れた励起光Ｌ１が入射するように配置された光ファイバ
ーからなるライトガイド12とを有している。さらにこの
蛍光内視鏡は、上記集光レンズ11に向けて白色光である
照明光Ｌ２を発する照明光源13を有している。上記ミラ
ー15はミラー駆動手段14により駆動されて、励起光Ｌ１
の光路に対して出退自在となっている。
青色領域の励起光Ｌ１を発する励起光源10と、この励起
光Ｌ１の光路に入ったとき該光路を90°切り換えるミラ
ー15と、励起光Ｌ１を集光する集光レンズ11と、集光さ
れた励起光Ｌ１が入射するように配置された光ファイバ
ーからなるライトガイド12とを有している。さらにこの
蛍光内視鏡は、上記集光レンズ11に向けて白色光である
照明光Ｌ２を発する照明光源13を有している。上記ミラ
ー15はミラー駆動手段14により駆動されて、励起光Ｌ１
の光路に対して出退自在となっている。
【００３３】上記ライトガイド12は、生体16の内部に挿
入される可撓性のプローブ17の鉗子口17Ｂ内に収められ
ている。またこのプローブ17内にはビームスプリッタ19
が配され、その前方側には対物レンズ20が配設されてい
る。
入される可撓性のプローブ17の鉗子口17Ｂ内に収められ
ている。またこのプローブ17内にはビームスプリッタ19
が配され、その前方側には対物レンズ20が配設されてい
る。
【００３４】ビームスプリッタ19は、後述のようにして
そこに入射して来る光の一部を下方に向けて反射させ、
残余を透過させる。ビームスプリッタ19の下方側には、
励起光カットフィルター21、蛍光像撮像手段22がこの順
に配設されている。蛍光像撮像手段22としてはＣＣＤ撮
像板等が用いられ、該蛍光像撮像手段22は画像処理装置
23と、ＣＲＴ等からなる画像表示手段24とに接続されて
いる。一方、ビームスプリッタ19を透過した光は、ＣＣ
Ｄ撮像板等からなる通常像撮像手段25に入射する。この
通常像撮像手段25も、上記画像表示手段24に接続されて
いる。
そこに入射して来る光の一部を下方に向けて反射させ、
残余を透過させる。ビームスプリッタ19の下方側には、
励起光カットフィルター21、蛍光像撮像手段22がこの順
に配設されている。蛍光像撮像手段22としてはＣＣＤ撮
像板等が用いられ、該蛍光像撮像手段22は画像処理装置
23と、ＣＲＴ等からなる画像表示手段24とに接続されて
いる。一方、ビームスプリッタ19を透過した光は、ＣＣ
Ｄ撮像板等からなる通常像撮像手段25に入射する。この
通常像撮像手段25も、上記画像表示手段24に接続されて
いる。
【００３５】以下、上記構成の蛍光内視鏡の作用につい
て説明する。生体16の内部の診断部位30には、腫瘍親和
性を有し、光により励起されたとき蛍光を発する光感受
性物質が予め吸収されている。この光感受性物質として
は、例えばポルフィリン系のものが用いられる。励起光
Ｌ１あるいは照明光Ｌ２が診断部位（撮影部位）30に照
射されると、それらの光は診断部位30で反射し、また特
に励起光Ｌ１が照射された場合は、上記光感受性物質か
ら蛍光Ｌ３が発せられる。
て説明する。生体16の内部の診断部位30には、腫瘍親和
性を有し、光により励起されたとき蛍光を発する光感受
性物質が予め吸収されている。この光感受性物質として
は、例えばポルフィリン系のものが用いられる。励起光
Ｌ１あるいは照明光Ｌ２が診断部位（撮影部位）30に照
射されると、それらの光は診断部位30で反射し、また特
に励起光Ｌ１が照射された場合は、上記光感受性物質か
ら蛍光Ｌ３が発せられる。
【００３６】通常像を観察する際には、照明光源13が点
灯され、またミラー15は励起光Ｌ１の光路から外れる位
置に動かされる。そこで、照明光源13から発せられた照
明光Ｌ２が集光レンズ11で集光され、ライトガイド12に
入射する。ライトガイド12を伝搬した照明光Ｌ２はその
先端から出射し、診断部位30を照射する。
灯され、またミラー15は励起光Ｌ１の光路から外れる位
置に動かされる。そこで、照明光源13から発せられた照
明光Ｌ２が集光レンズ11で集光され、ライトガイド12に
入射する。ライトガイド12を伝搬した照明光Ｌ２はその
先端から出射し、診断部位30を照射する。
【００３７】診断部位30に照明光Ｌ２が照射されたと
き、該診断部位30で反射した照明光Ｌ２の一部はビーム
スプリッタ19を透過して、通常像撮像手段25に入射す
る。この際、対物レンズ20により該照明光Ｌ２による診
断部位30の通常像が通常像撮像手段25上に結像され、こ
の通常像が通常像撮像手段25によって撮像される。通常
像撮像手段25が出力する画像信号Ｓ２は画像表示手段24
に入力され、上記通常像が画像表示手段24に表示され
る。
き、該診断部位30で反射した照明光Ｌ２の一部はビーム
スプリッタ19を透過して、通常像撮像手段25に入射す
る。この際、対物レンズ20により該照明光Ｌ２による診
断部位30の通常像が通常像撮像手段25上に結像され、こ
の通常像が通常像撮像手段25によって撮像される。通常
像撮像手段25が出力する画像信号Ｓ２は画像表示手段24
に入力され、上記通常像が画像表示手段24に表示され
る。
【００３８】なお対物レンズ20とビームスプリッタ19と
の間には、可変絞り26が設けられている。以上説明した
通常像の撮像、表示時には、この可変絞り26が所定開口
径まで絞り込まれ、対物レンズ20の焦点深度が拡大され
る。
の間には、可変絞り26が設けられている。以上説明した
通常像の撮像、表示時には、この可変絞り26が所定開口
径まで絞り込まれ、対物レンズ20の焦点深度が拡大され
る。
【００３９】一方蛍光像を撮像、表示する際には、励起
光源10が点灯され、またミラー15は励起光Ｌ１の光路に
入る位置に動かされる。そこで、励起光源10から発せら
れた励起光Ｌ１が集光レンズ11で集光され、ライトガイ
ド12に入射する。ライトガイド12を伝搬した励起光Ｌ１
はその先端から出射し、診断部位30を照射する。
光源10が点灯され、またミラー15は励起光Ｌ１の光路に
入る位置に動かされる。そこで、励起光源10から発せら
れた励起光Ｌ１が集光レンズ11で集光され、ライトガイ
ド12に入射する。ライトガイド12を伝搬した励起光Ｌ１
はその先端から出射し、診断部位30を照射する。
【００４０】診断部位30に励起光Ｌ１が照射されたと
き、診断部位30に吸収されている光感受性物質から発せ
られた蛍光Ｌ３の一部は、ビームスプリッタ19で反射し
て蛍光像撮像手段22に入射する。その際、対物レンズ20
により該蛍光Ｌ３による診断部位30の蛍光像が蛍光像撮
像手段22上に結像され、この蛍光像が蛍光像撮像手段22
によって撮像される。なお、診断部位30で反射して蛍光
像撮像手段22に向かう励起光Ｌ１は、励起光カットフィ
ルター21によってカットされる。
き、診断部位30に吸収されている光感受性物質から発せ
られた蛍光Ｌ３の一部は、ビームスプリッタ19で反射し
て蛍光像撮像手段22に入射する。その際、対物レンズ20
により該蛍光Ｌ３による診断部位30の蛍光像が蛍光像撮
像手段22上に結像され、この蛍光像が蛍光像撮像手段22
によって撮像される。なお、診断部位30で反射して蛍光
像撮像手段22に向かう励起光Ｌ１は、励起光カットフィ
ルター21によってカットされる。
【００４１】蛍光像撮像手段22が出力する画像信号Ｓ１
は画像表示手段24に入力され、上記の蛍光像が画像表示
手段24に表示される。前記光感受性物質は腫瘍親和性を
有するので、基本的に腫瘍部分のみが蛍光像として示さ
れるようになる。
は画像表示手段24に入力され、上記の蛍光像が画像表示
手段24に表示される。前記光感受性物質は腫瘍親和性を
有するので、基本的に腫瘍部分のみが蛍光像として示さ
れるようになる。
【００４２】なお、以上説明した蛍光像の撮像、表示時
には、微弱な蛍光Ｌ３がより多く蛍光像撮像手段22に入
射するように、可変絞り26は開放状態とされる。このよ
うに可変絞り26が開放状態にされると、対物レンズ20の
焦点深度が低下するので、画像表示手段24に表示される
蛍光像の一部にボケが生じやすくなる。以下、この像の
ボケを解消する点について説明する。
には、微弱な蛍光Ｌ３がより多く蛍光像撮像手段22に入
射するように、可変絞り26は開放状態とされる。このよ
うに可変絞り26が開放状態にされると、対物レンズ20の
焦点深度が低下するので、画像表示手段24に表示される
蛍光像の一部にボケが生じやすくなる。以下、この像の
ボケを解消する点について説明する。
【００４３】蛍光像撮像手段22が出力する画像信号Ｓ１
は画像処理装置23にも入力され、そこで対物レンズ20の
ＰＳＦを用いた像回復処理を受ける。この像回復処理と
して具体的には、先に例示した種々のフィルターを用い
るデコンボリューション処理が適用される。
は画像処理装置23にも入力され、そこで対物レンズ20の
ＰＳＦを用いた像回復処理を受ける。この像回復処理と
して具体的には、先に例示した種々のフィルターを用い
るデコンボリューション処理が適用される。
【００４４】以下、このような処理のうち、いわゆる逆
フィルターを用いるものについて説明する。画像全体の
座標系（ｘ，ｙ）に対して、画像における局所的な座標
系を（ｘ’，ｙ’）の形で示すことにして、原画像をｆ
（ｘ，ｙ）、また劣化画像をｇ（ｘ，ｙ）で表わすと、 ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ，ｙ，ｘ’，ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’＋ｎ（ｘ，ｙ） と表現される。ここでｈ（ｘ，ｙ，ｘ’，ｙ’）は劣化
関数、ｎ（ｘ，ｙ）はノイズである。ノイズがないと
き、ｆ（ｘ’，ｙ’）＝δ（ｘ’−α，ｙ’−β）で表
わされる点光源の劣化した画像はｈ（ｘ，ｙ，α，β）
である。したがって、ｈ（ｘ，ｙ，α，β）は、原画像
上の点の位置（α，β）に独立なＰＳＦ（点ひろがり関
数）である。
フィルターを用いるものについて説明する。画像全体の
座標系（ｘ，ｙ）に対して、画像における局所的な座標
系を（ｘ’，ｙ’）の形で示すことにして、原画像をｆ
（ｘ，ｙ）、また劣化画像をｇ（ｘ，ｙ）で表わすと、 ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ，ｙ，ｘ’，ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’＋ｎ（ｘ，ｙ） と表現される。ここでｈ（ｘ，ｙ，ｘ’，ｙ’）は劣化
関数、ｎ（ｘ，ｙ）はノイズである。ノイズがないと
き、ｆ（ｘ’，ｙ’）＝δ（ｘ’−α，ｙ’−β）で表
わされる点光源の劣化した画像はｈ（ｘ，ｙ，α，β）
である。したがって、ｈ（ｘ，ｙ，α，β）は、原画像
上の点の位置（α，β）に独立なＰＳＦ（点ひろがり関
数）である。
【００４５】点の劣化した像が、平行移動を除いて、そ
の点の位置に依存しないならば、上記式は ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’＋ｎ（ｘ，ｙ） とたたみ込み積分（convolution ）で表わされる。
の点の位置に依存しないならば、上記式は ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’＋ｎ（ｘ，ｙ） とたたみ込み積分（convolution ）で表わされる。
【００４６】ここで、ノイズが無視できるものとする
と、上式は ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’ となる。本式の両辺のフーリエ変換を行ない、たたみ込
み定理を適用すると、 Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｈ（ｕ，ｖ）Ｆ（ｕ，ｖ） となる。Ｆ（ｕ，ｖ）、Ｇ（ｕ，ｖ）、Ｈ（ｕ，ｖ）は
それぞれｆ（ｘ，ｙ）、ｇ（ｘ，ｙ）、ｈ（ｘ，ｙ）の
フーリエ変換を表わす。Ｈ（ｕ，ｖ）は原画像ｆ（ｘ，
ｙ）を劣化画像ｇ（ｘ，ｙ）に変換するシステムの伝達
関数である。
と、上式は ｇ（ｘ，ｙ）＝∫∫ｈ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｆ
（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’ となる。本式の両辺のフーリエ変換を行ない、たたみ込
み定理を適用すると、 Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｈ（ｕ，ｖ）Ｆ（ｕ，ｖ） となる。Ｆ（ｕ，ｖ）、Ｇ（ｕ，ｖ）、Ｈ（ｕ，ｖ）は
それぞれｆ（ｘ，ｙ）、ｇ（ｘ，ｙ）、ｈ（ｘ，ｙ）の
フーリエ変換を表わす。Ｈ（ｕ，ｖ）は原画像ｆ（ｘ，
ｙ）を劣化画像ｇ（ｘ，ｙ）に変換するシステムの伝達
関数である。
【００４７】そこで、Ｇ（ｕ，ｖ）／Ｈ（ｕ，ｖ）の逆
フーリエ変換をとることにより、原画像を復元できるこ
とになる。このことから１／Ｈ（ｕ，ｖ）は逆フィルタ
ーと称されている。
フーリエ変換をとることにより、原画像を復元できるこ
とになる。このことから１／Ｈ（ｕ，ｖ）は逆フィルタ
ーと称されている。
【００４８】本例において、診断部位30は気管支や大腸
等の管状組織であることから、上記像回復処理は、図４
の（Ａ）や（Ｂ）に示したように、撮像範囲内中央の所
定半径の円形領域に関する画像信号Ｓ１のみに対してな
される。それにより、ほぼ合焦範囲外の部位30（合焦範
囲よりも遠方側の部位）のみに関する画像信号Ｓ１に対
して像回復処理がなされるようになる。その理由は、先
に詳しく説明した通りである。こうすることにより、像
回復の演算処理を軽減してリアルタイムでの画像観察を
容易化し、また、画像の合焦部分に不要な像回復処理を
施して新たな画像のボケを招いてしまうことを防止でき
る。
等の管状組織であることから、上記像回復処理は、図４
の（Ａ）や（Ｂ）に示したように、撮像範囲内中央の所
定半径の円形領域に関する画像信号Ｓ１のみに対してな
される。それにより、ほぼ合焦範囲外の部位30（合焦範
囲よりも遠方側の部位）のみに関する画像信号Ｓ１に対
して像回復処理がなされるようになる。その理由は、先
に詳しく説明した通りである。こうすることにより、像
回復の演算処理を軽減してリアルタイムでの画像観察を
容易化し、また、画像の合焦部分に不要な像回復処理を
施して新たな画像のボケを招いてしまうことを防止でき
る。
【００４９】像回復処理を受けた後の画像信号Ｓ１’は
画像表示手段24に入力され、該画像信号Ｓ１’が示す蛍
光像が画像表示手段24に表示される。本例においてこの
蛍光像は、前述した画像信号Ｓ１が示す蛍光像とともに
並べて画像表示手段24に表示される。
画像表示手段24に入力され、該画像信号Ｓ１’が示す蛍
光像が画像表示手段24に表示される。本例においてこの
蛍光像は、前述した画像信号Ｓ１が示す蛍光像とともに
並べて画像表示手段24に表示される。
【００５０】このようにすれば、像回復処理がなされな
い蛍光像と見比べることにより、像回復処理の効果を確
認することができる。そこで、ボケ解消の効果が低けれ
ば像回復処理に用いるＰＳＦを逐次代える等により、焦
点深度不足による蛍光像のボケを最小限に抑えることが
できる。
い蛍光像と見比べることにより、像回復処理の効果を確
認することができる。そこで、ボケ解消の効果が低けれ
ば像回復処理に用いるＰＳＦを逐次代える等により、焦
点深度不足による蛍光像のボケを最小限に抑えることが
できる。
【００５１】なおこの実施形態では、像回復処理を施す
範囲を予め定めてあるが、診断部位30内の各点と対物レ
ンズ20との間の距離を検出する距離検出手段を備け、こ
の距離検出手段が検出した距離が対物レンズ20の合焦範
囲外にある部位についての画像信号に対して像回復処理
を施すようにしてもよい。
範囲を予め定めてあるが、診断部位30内の各点と対物レ
ンズ20との間の距離を検出する距離検出手段を備け、こ
の距離検出手段が検出した距離が対物レンズ20の合焦範
囲外にある部位についての画像信号に対して像回復処理
を施すようにしてもよい。
【００５２】このような距離検出手段として具体的に
は、例えばプローブ17の鉗子口17Ａより生体16内に挿入
される超音波内視鏡を好適に利用することができる。こ
の超音波内視鏡は、超音波の反射により生体の組織深部
の情報を得る装置であるが、組織表面からの超音波反射
も強い信号として捉えることができるので、対物光学系
と撮影部位内各点との間の距離を検出可能である。
は、例えばプローブ17の鉗子口17Ａより生体16内に挿入
される超音波内視鏡を好適に利用することができる。こ
の超音波内視鏡は、超音波の反射により生体の組織深部
の情報を得る装置であるが、組織表面からの超音波反射
も強い信号として捉えることができるので、対物光学系
と撮影部位内各点との間の距離を検出可能である。
【００５３】また上記の実施形態において、画像信号Ｓ
１に像回復処理を施す指令は、キーボード等の指令入力
手段27を利用してマニュアル操作によって与えられる。
したがって、像回復処理を実行するか否かは適宜選択す
ることができる。
１に像回復処理を施す指令は、キーボード等の指令入力
手段27を利用してマニュアル操作によって与えられる。
したがって、像回復処理を実行するか否かは適宜選択す
ることができる。
【００５４】しかしここで、撮像された画像にボケが生
じやすいのは可変絞り26が開放状態にされた場合である
から、例えばこの可変絞り26の操作信号を画像処理装置
23にも入力させて、可変絞り26が開放状態にされた場合
のみ自動的に像回復処理を実行させてもよい。そのよう
にすれば、操作が簡素化されて便利である。
じやすいのは可変絞り26が開放状態にされた場合である
から、例えばこの可変絞り26の操作信号を画像処理装置
23にも入力させて、可変絞り26が開放状態にされた場合
のみ自動的に像回復処理を実行させてもよい。そのよう
にすれば、操作が簡素化されて便利である。
【００５５】また、１通りのＰＳＦを用いて像回復処理
を行なう他、例えば図２にＰＳＦ１、ＰＳＦ２、ＰＳＦ
３として示すように、対物光学系の光軸Ｏを中心とする
同心円状の相異なる複数の領域毎にそれぞれ異なるＰＳ
Ｆを用いるようにしてもよい。そのようにすれば、ボケ
の程度に応じてより適切な像回復処理を行なうことがで
きる。
を行なう他、例えば図２にＰＳＦ１、ＰＳＦ２、ＰＳＦ
３として示すように、対物光学系の光軸Ｏを中心とする
同心円状の相異なる複数の領域毎にそれぞれ異なるＰＳ
Ｆを用いるようにしてもよい。そのようにすれば、ボケ
の程度に応じてより適切な像回復処理を行なうことがで
きる。
【００５６】さらにＰＳＦとして、蛍光Ｌ３の波長に応
じた固有のＰＳＦを用いることにより、像回復処理を、
蛍光波長に対応したより適正なものとすることができ
る。
じた固有のＰＳＦを用いることにより、像回復処理を、
蛍光波長に対応したより適正なものとすることができ
る。
【図１】本発明の一つの実施形態である蛍光内視鏡を示
す概略側面図
す概略側面図
【図２】本発明において使用されるＰＳＦ（点ひろがり
関数）と撮像範囲との関係の一例を示す説明図
関数）と撮像範囲との関係の一例を示す説明図
【図３】本発明に係る内視鏡の対物光学系と、その合焦
範囲および像回復領域との関係の例を示す説明図
範囲および像回復領域との関係の例を示す説明図
【図４】本発明において像回復処理がなされる領域の例
を示す説明図
を示す説明図
10 励起光源 11 集光レンズ 12 ライトガイド 13 照明光源 14 ミラー駆動手段 15 ミラー 16 生体 17 プローブ 19 ビームスプリッタ 20 対物レンズ 21 励起光カットフィルター 22 蛍光像撮像手段 23 画像処理装置 24 画像表示手段 25 通常像撮像手段 26 可変絞り 27 指令入力手段 30 診断部位（撮影部位） Ｌ１ 励起光 Ｌ２ 照明光 Ｌ３ 蛍光
Claims (10)
- 【請求項１】 生体内に挿入される対物光学系と、 この対物光学系により結像された像を撮影して画像信号
を出力する撮像手段とを備えた内視鏡において、 前記撮像手段による撮像範囲の中で、予め定められた所
定範囲についての前記画像信号に対して像回復処理を施
す画像処理手段が設けられたことを特徴とする内視鏡。 - 【請求項２】 生体内に挿入される対物光学系と、 この対物光学系により結像された像を撮影して画像信号
を出力する撮像手段とを備えた内視鏡において、 前記生体の撮影部位内各点と前記対物光学系との間の距
離を検出する手段と、 この距離検出手段の出力に基づいて、前記距離が所定範
囲にある部位に関する前記画像信号に対して像回復処理
を施す画像処理手段とが設けられたことを特徴とする内
視鏡。 - 【請求項３】 前記画像処理手段が前記対物光学系のＰ
ＳＦ（point spreadfunction ：点ひろがり関数）を用
いて像回復処理を施すものであることを特徴とする請求
項１または２記載の内視鏡。 - 【請求項４】 前記画像処理手段が前記ＰＳＦとして、
前記対物光学系の光軸を中心とするほぼ同心円状の相異
なる複数の領域毎に、それぞれ異なるものを用いるよう
に構成されていることを特徴とする請求項３記載の内視
鏡。 - 【請求項５】 前記生体内の部位に励起光を照射する手
段が設けられるとともに、前記撮像手段がこの励起光照
射で生じた蛍光による蛍光像を撮影可能に構成され、 前記画像処理手段が、前記蛍光像に関する画像信号に対
して、蛍光の波長に応じた固有のＰＳＦを用いて像回復
処理を施すように構成されていることを特徴とする請求
項３または４記載の内視鏡。 - 【請求項６】 前記画像処理手段が、前記対物光学系か
ら見てその合焦範囲よりも遠方側にある部位に関する前
記画像信号に対して、前記像回復処理を施すように構成
されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１
項記載の内視鏡。 - 【請求項７】 前記画像処理手段が、画素数を落とす処
理を行なった後の画像信号に対して、前記像回復処理を
施すように構成されていることを特徴とする請求項１か
ら６いずれか１項記載の内視鏡。 - 【請求項８】 前記対物光学系の明るさを変更するため
の可変絞りが設けられる一方、 前記画像処理手段が、前記可変絞りが開放状態のときの
み前記像回復処理を施すように構成されていることを特
徴とする請求項１から７いずれか１項記載の内視鏡。 - 【請求項９】 前記像回復処理を実行するか否かを選択
できる手段が設けられたことを特徴とする請求項１から
８いずれか１項記載の内視鏡。 - 【請求項１０】 前記像回復処理が施された前記画像信
号による画像と、像回復処理が施されない前記画像信号
による画像とを同時に表示する画像表示手段が設けられ
たことを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の
内視鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32954996A JP3532368B2 (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 内視鏡 |
| US08/988,186 US5879284A (en) | 1996-12-10 | 1997-12-10 | Endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32954996A JP3532368B2 (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 内視鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10165365A true JPH10165365A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3532368B2 JP3532368B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=18222608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32954996A Expired - Lifetime JP3532368B2 (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 内視鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5879284A (ja) |
| JP (1) | JP3532368B2 (ja) |
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| WO2012086536A1 (ja) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | オリンパス株式会社 | 内視鏡装置及びプログラム |
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