JPS63135121A - 電子内視鏡用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は赤外域での照明を利用した電子内視鏡用光源装
置に関する。

［従来の技術］ 近年、挿入部内にイメージガイドを挿通して光学像を伝
送する光学式の内視鏡の他に、挿入部の先端に固体撮像
素子を組み込んだ電子式の内視鏡（以下電子内視鏡）が
実用化されるようになった。

この電子内視鏡における照明手段として、青、緑、赤（
Ｒ，Ｇ、Ｂ）の３原色の波長域の光を順次対象物側に照
明し、この各波長域の照明のもとてＩｄｌした各画像を
３原色で混色してカラー表示する方式の従来例がある。

上記従来例では可視地域から近赤外域まで発光するラン
プが広く用いられているが、赤外域側をカットして用い
ていなかった。このため、照明光量が不足し、Ｃ／Ｎが
低い品位の低い画像になったり、鮮明な画像を得るのが
難しくなるという欠点があった。

このため実開昭５９−１０１５７６号では撮像管の第１
０に配置したフィルタを回転移動して赤外線をカットす
るフィルタとか赤外線を透過するフィルタに切替える等
して感度を向上できるようにしたものがある。

［発明が解決づべき問題点」 しかしながら体腔内に挿入して使用される内視鏡に４３
いては、固体ｆｉｉ像素子等を配置する挿入部先端部を
できるだけ小型化することが要求されるため、フィルタ
を回転移動してフィルタ特性を切替えるようにすること
は殆んど不可能である。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、体腔
内に挿入使用される内視鏡に対しても照明光量を増加し
て、鮮明な内視鏡画像を実現できるようにする電子内視
鏡用光源装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明では電
子内視鏡における照明光伝送手段に対し、可視域の光と
共に、赤外域の光も可視光と同時又は時分割で供給する
手段を形成することによって、赤外域による撮像された
信号の輝度レベルを向上しＬ１鮮明な内視鏡像を得られ
るようにしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明覆る。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた電子内視鏡システムの基本構成
を示し、第２図は第１実施例を形成する各フィルタの透
過特性を示し、第３図は回転フィルタの構成を示す。

第１実施例に係る電子内視鏡装置１は、ｍ像手段が組込
まれた電子内視ｌ１２と、この電子内視鏡２で撮像する
被写体側を説明り“るための照明光を供給する第１実施
例の光源装置３と、前記電子内視鏡２で撮像した信号を
信号処理してモニタ４で表示する信号処理部５とからな
る。

上記電子内視鏡２は体腔内に挿入し易いように細長の挿
入部７を有し、この挿入部７の先端部には撮像手段を形
成する対物レンズ（図示略）が配設され、この対物レン
ズの焦点面には赤外光にも感度を有するＣＯＤ　（電荷
結合素子）８等による固体撮像素子が配設しである。

上記ＣＣＤ８から出力される信号はバッファアンプ９で
増幅され、信号処理部５内のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ
）回路第１でホールドされる。このホールドされた信号
はその後ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２によってＣ０
Ｄ−１−ヤリアが除去され、色相（ＨＵ　Ｅ　）回路１
３により色調の調整が行われ、ざらにγ補正回路１４に
よってシステムのリニアリティが補正される。このγ補
正されたアナログ信号はＡ／Ｄコンバータ１５によって
、ディジタル信号に変換され、制御回路１６で切換が制
御されるスイッチャ１７を通り、フレームメモリ部１８
に古き込まれる。フレームメモリ部１８に書き込まれる
。フレームメモリ部１８に１フレームメモリ分の画像デ
ータが書き込まれると、これらのデータは同時に読み出
され、Ｄ／Ａコンバータ部１９によってアナログ信号に
変換され、モニタ４に入力されてカラー画像として表示
される。

上記ＣＣＤ８のバッファアンプ９を経た出力は、レベル
センス回路２１に入力され、このレベルセンス回路２１
によってＣＯＤの出力輝度レベルが最適レベルからどれ
だけずれているかのレベル誤差信号を絞り駆動回路２２
に供給する。この絞り駆動回路２２は入力されるレベル
誤差信号に応じて光源装置３内の絞り２３を、絞り量が
適正量になるように動かす。

ところで、この第１実施例の光源装置３は、ランプ２４
の照明光が絞り２３でその通過光量を制御できる。又、
この絞り２３を通った照明光は、モータ２５で回転駆動
される回転フィルタ２６を透過して、電子内視１２内を
挿通されたライトガイド２７における光源装置３に装着
された入Ｑ４端而に照射される。尚、このランプ２４は
可視域と共に、赤外域の波長で発光するランプが用いで
ある。

上記回転フィルタ２６は、第２図（ａ）、　（ｂ）、　
（Ｃ）に示すように赤と赤外域の光（Ｒ＋ＩＲ）、緑と
赤外域の光（Ｇ＋ＩＲ）、青と赤外域の光（Ｂ＋ＩＲ）
をそれぞれ通すフィルタ、つまり（Ｒ＋ＩＲ）フィルタ
２６ａ、（Ｇ＋ＩＲ）フィルタ２６ｂ、（Ｂ＋ＩＲ）フ
ィルタ２６ｃが第３図に示すように扇状に設けである。

この回転フィルタ２６は、モータ２５で所定の回転速度
で回転駆動され、ぞの際ライトガイド２７の入０４端面
に照射される照明光をチョッピングすると共に、各チョ
ッピングされ、ライトガイド２７の入射端面に照射され
る照明光は第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に示す波
長域のものとなる。

」ユ記回転フィルタ２６を回転するモータ２５の回転数
は制御回路１６によって制御される。又、この制御回路
１６は、サンプルボールド回路第１のザンブリングして
ホールドするタイミング及びＣＣＤ８にクロックを印加
するタイミングとフレームメモリ部１８を書き込みモー
ドとか読み出しモードにするタイミング等を制御する。

尚、上記フレームメモリ部１８は、第２図（ａ）。

（ｂ）、（Ｃ）に示す波長域の照明のもとてそれぞれ搬
像した信号を書き込めるように３つのフレームメモリ１
８ａ、１８ｂ、１８ｃからなる。これら各フレームメモ
リ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのデータはＤ／Ａ：］ンバー
タ１９ａ、１９ｂ、１９ｃによってアナログ信号に変換
され、モニタ１４に入力される。

この第１実施例においては、回転フィルタ２６を形成す
る各フィルタ２６ａ、２６ｂ、２６ｃとしてそれぞれＲ
，Ｇ、Ｂの波長域の光のみを透過する他に、赤外域の光
を透過するものが用いて、照明光量を向上していること
が特徴となっている。

このように構成された第１実施例の作用を以下に説明す
る。

モータ２５によって回転フィルタ２６が回転されること
によって、上記第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）の各
波長域の光がライトガイド２７の入射端に照射される。

このライトガイド２７は、その照射された光を伝送し、
その先端面から被写体側に出射し、該被写体を照明する
。尚、このライトガイド２７は赤外光も伝送する特性を
示すものが用いである。

しかして、その照明のもとでＣＣＤ８で撮像され、光電
変換された像はバッフ７アンブ９で増幅され、サンプル
ホールド回路第１でサンプルホールドされる。このホー
ルドされた信号はローパスフィルタ１２でＣＯＤキャリ
アが除去され、さらに色相回路１３で色調が調整され、
γ補正回路１４でγ補正される。その後Ａ／Ｄコンバー
タ１５でディジタル信号に変換された後、スイッチ鵞？
１７で選択されたフレームメモリ（例えば１８ａ）に書
き込まれる。このフレームメモリ１８ａへのデータの書
き込みを終えると、スイッチャ１７は次のフレームメモ
リ（例えば１８ｂ）と導通するように切換えられ、同様
にデータの円き込みが行われる。

このようにして３つのフレームメモリ１８ａ、１８ｂ、
１８ｃへの■き込みが終了すると、３つのフレームメモ
リ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのデータは同時に読み出され
Ｄ／Ａコンバータ１９ａ、１９ｂ、１９Ｃでアナログ信
号に変換された後、モニタ４に入力され、モニタ画面上
にカラー映像として表示される。

この第１実施例では、被写体を面順次で照明する照明光
の波長域は、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に示す
ようにＲ＋　ＩＲ，Ｇ＋ＩＲ，Ｂ十ＩＲのものであり、
Ｒ，Ｇ、Ｂの場合よりも赤外域の光も画像の生成に用い
ているため、被写体側を明るく照明できる。従って、撮
像された画像信号のＣ／Ｎを向上でき、より鮮明な画像
にできる。

又、照明ランプ２４の赤外域の光をカットせずに用いる
ため、無駄がない。

第４図は本発明の第２実施例の光源装置３１を示す。

この第２実施例ではレベルセンス回路２１の出力信号は
絞り駆動回路２２に送られ、絞り２３を制御するが、こ
れと同時にフィルタ駆動回路３２にもレベルセンス回路
２１からの出力信口が送られ、赤外光カットフィルタ３
３を光路の内外への出し入れを行なう。またフィルタ駆
動回路３２にはマニュアルで赤外光カットフィルタ３３
を光路の内外への出し入れが行なえるマニュアルスイッ
チ３４が接続されている。他の構成は上記第１実施例と
同様である。尚、第５図は赤外光カットフィルタ３３の
特性を示している。

この第２実施例の作用は次のようになる。

上記第１実施例で述べた様に回転フィルタ２６にはＲ＋
　ＩＲ，Ｇ＋ＩＲ，Ｂ＋　ＩＲの各フィルり２６ａ、２
６ｂ、２６ｃが取り付けられでおり、赤外域の光を一緒
に用いて画像の生成が可能となっている。ここで被観察
物よりの反射光が多く、ＣＣＤ８が飽和してしまう様な
場合、絞り２３を絞ると同時に赤外光カットフィルタ３
３が光路内に入る様に動作する。また再び被観察物より
の反射光が少なく画像生成が困難となった場合、絞り２
３を開くと同時に赤外光カットフィルタ３３が光路より
出ていく様に動作する。

この動作は手動でもマニュアルスイッチ３４を用いて可
能にｔ【っている。

以上説明した様にこの第２実施例では赤外域の光を有効
に利用できると共に通常のＲ，Ｇ、Ｂフィルタとしての
動作も可能となり、画像生成のダイナミックレンジが広
くなり、近くから遠方までの観察を可能にできる。また
マニュアルスイッチ３４を用いることにより、赤外光の
混じった画像と混らない画像の切替えも可能である。

第６図は本発明の第３実施例における回転フィルタ４１
を示す。

この第３実施例においては、例えば第１図における回転
フィルタ２６が、通常のＲフィルタ（赤透過フィルタを
表わす。他も同様）４１Ｒ，Ｇフィルタ４１Ｇ、Ｂフィ
ルタ４１Ｂの他にＩ　Ｒフィルタ４１ｄが追加されてい
る。このフィルタ４１は第１図の回転フィルタ２６の代
りに用いて第３実施例の光ｍ装置が形成される。

又、この光源装置を用いた内視鏡装置の主要部を第７図
に示す。

上記回転フィルタ４１にＩＲフィルタ４１ｄが追加され
たのに応じて第１図のフレームメモリ部１８及びＤ／Ａ
コンバータ部１９の構成要素が１つづつ増加している。

つまり、４つのフレームメモリ４２Ｒ，４２Ｇ、４２Ｂ
、４２ｄからなるフレームメモリ部４２及び４つのＤ／
Ａコンバータ４３Ｒ，４３Ｇ、４３Ｂ、４３ｄからなる
Ｄ／Ａコンバータ部４３にしである。

又、３つのＤ／Ａコンバータ４３Ｒ，４３Ｇ。

４３Ｂの各出力と、Ｄ／Ａコンバータ４３ｄの出力とを
加篩して出力できるように３つのアナログマルチプライ
ヤ４４ａ、４４ｂ、４４ｃからなるアナログマルチブラ
イＶ部４４がモニタ４の前段に設けである。又、第１図
のスイッチャ１７は４つに切換えられるスイッチャ４５
にしである。

尚、赤外画像のＤ／Ａ出力を加算（又は梁枠）したり、
加算（又は乗算）しないＲ，Ｇ、Ｂによる画像との切換
えを行えるように、Ｄ／Ａコンバータ４３ｄの出力端に
はマニュアルスイッチ４６が設けである。

その他は上記第１図に示す第１実施例と同様の構成であ
る。

このように構成された第３実施例では、面順次により取
り込まれる画＠はフレームメモリ部４２に格納され、Ｄ
／Ａコンバータ部４３でアナログ信号に変換される。赤
外光による像はアナログマルチプライヤ部４４により、
各Ｒ，Ｇ、Ｂの画像に加算又は乗惇される。この場合の
ＩＲの輝度信号により、Ｒ，Ｇ、Ｂ色画像の輝度レベル
の向上を行え、解像度を向上できる。また赤外光の画像
のかけ合わせをしない場合、マニュアルスイッチ４６に
より切換えることが出き、通常光による観察も可能にな
る。

以上説明したように第３実施例によれば、赤外域の光を
有効に用いて画像の輝度レベルの向上を計ることが可能
となった。また通常の画像生成も可能になっているため
、明るさに対するダイナミックレンジを向上でき、近点
から遠点までの観察が可能になった。

第８図は本発明の第４実施例の光源装置５１を有する電
子内視鏡装置５２を示す。

この第４実施例においては、モノクロのＣＣＤ８の撮像
面には、第９図に示すようにＲ＋ＩＲ。

Ｇ＋ＩＲ，Ｂ＋ＩＲの赤外透過型のＲ，Ｇ、Ｂフィルタ
が市松模様状に配列したモザイクフィルタ５３付きのＣ
ＣＤ５４を有する電子内視鏡２′に用いられるものであ
る。

上記モザイクフィルタ５３付きのＣＣＤ５４より読み出
された信号は、バッファアンプ９で増幅され、ビデオプ
ロセス回路５５に入力され、複合映像信号が生成されて
モニタ４で表示される。この場合制御回路１６はＣＣＤ
５４とビデオプロセス回路５５との闇の同期をとってい
る。

この実施例では、上記第２実施例のように、ＣＣＤ５４
の出力をレベルセンス回路２１でレベルチェックし、絞
り駆動回路２２とフィルタ駆動回路３２に信号を送り、
較り２３の絞り吊、赤外光カットフィルタ３３の光路か
らの出し入れ動作の１、ＩＲ御を行う。又、ブイルタ駆
動回路３２にはマニュアルスイッチー３４が付加しであ
る。

このように構成された第４実施例では、赤外光透過型モ
ザイクフィルタ５３付きＣＣＤ５４の信号レベルによっ
て、このレベルが低い（暗い）場合には、絞り２３によ
る調光を行うと共に、赤外光カットフィルタ３３を光路
中より除くように動くため、光量が増加して、明るい照
明となる。また、明るすぎる場合には絞り２３による調
光を行うと共に赤外光カットフィルタ３３を光路中に入
れて光量を減少させる。

上記作用をする第４実施例では赤外域の光を有効に利用
することにより明るい照明が可能となり、調光範囲を広
くできる。

第１０図は本発明の第５実施例を示す。

この第５実施例では第１０図（Ｃ）に示すように回転フ
ィルタ６１に扇状で、円弧の短いＲ，Ｇ。

Ｂのフィルタ（Ｒ３，Ｇ３．Ｂ３で示ず）が形成しであ
る。しかして、これ′らＲ，Ｇ、Ｂが光路中にある短い
フラッシュ期間、Ｆ第１０図（ｂ）に示すように照明ラ
ンプをフラッシュさせることによって、第１０図（ａ）
に示すようにそれぞれ短い期間Ｒ３，Ｇ３，８３の照明
光で照明し、色ずれの少ないシャープな画像の生成を行
えるようにしている。尚、この場合のＣＯＤはインター
ライン転送方式のものである。ここでＴは回転フィルタ
６１が１回転される周期を表わず。この実施例の作用を
第１０図（ｄ）、　（０）に示づ従来例による照明方法
と比較して説明する。

第１０図（ｄ）は、同図（ｃ）に示？ｌ’　Ｊ：うに一
定光量を出射しているランプを用いて回転フィルタを回
転させ、色分解された光を出射している。転送第１１間
にも時間がかかり、かつ、Ｒ，Ｇ、Ｂの各露光時間を考
えると、回転フィルタを速く回転１°る必要があり、露
光時間がさらに短くなるという欠点がある。

これに対し、第５実施例では、フラッシュさけて照明光
ｍを向上し、且つ露光時間を短くしているので、色ずれ
の少ないシャープな画像を得ることができる。

第第１図は本発明の第６実施例にお番ノる回転フィルタ
７１を示す。

この実施例では、通常観察時のように、色ずれなどがあ
まり気にならない場合には、第１２図（ｂ）に示すよう
に一看光吊の照明ランプを用い、旦つ第第１図のＲ１，
０１，８１で示すフィルタを用いて照明する。一方、静
止画などで、シャーブな色ずれのない画像を得る場合は
、ストロボランプを第１２図（ａ）、（ｂ）で示°すよ
うに短いフィルタＲ２，Ｇ２．Ｂ２が光路中にくるタイ
ミングでフラッシュさせて、光最アップすると共に短い
露光時間にして色ずれのない画像を得るようにしたもの
である。

尚、本発明はイメージガイドを用いた光学式の内視鏡に
おる接眼部にテレビカメラを装着して使用する場合にも
適用できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、赤外域の光について
も照明に用いているため、照明光量を向上でき、内視鏡
の解像度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた電子内視鏡装置の概略の構成を
示す構成図、第２図は第１実施例における回転フィルタ
を形成する各フィルタの透過特性を示す特性図、第３図
は回転フィルタを示す正面図、第４図は本発明の第２実
施例を示す概略構成図、第５図は第２実施例の赤外光カ
ットフィルタの透過特性を示す特性図、第６図は本発明
の第３実施例にＪ３ける回転フィルタを示寸正面図、第
７図は第３実施例に係る電子内視鏡の主要部を示づ構成
図、第８図は本発明の第４実施例の第４実施例を備えた
電子内視鏡装置の概略を示す構成図、第９図は第４実施
例に係るモザイクフィルタを示す説明図、第１０図は本
発明の第５実施例における回転フィルタの露光時間等を
示す説明図、第第１図は本発明の第６実施例における回
転フィルタを示第１面図、第１２図は第６実施例におけ
る露光時間等を示す説明図である。 １・・・電子内視鏡装置　　２・・・電子内視鏡３・・
・光源装置　　　　　４・・・モニタ８・・・Ｃ０Ｄ １８・・・フレームメモリ部 １９・・・Ｄ／△コンバータ部 ２１・・・レベルセンス回路 ２２・・・絞り駆動回路　　２３・・・絞り２４・・・
ランプ　　　　　２５・・・モニタ２６・・・回転フィ
ルタ　　２７・・・ライトガイド第１図 第２図 第５図　　　　　　第６図 Ｉ 第７図 第８図 第１０図 第第１図　　　　　　第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、照明光伝送手段から出射される照明光で被観察体を
   照明し、固体撮像素子を用いた撮像手段で撮像する電子
   内視鏡装置において、光源の出力光に対し、赤外光を可
   視光と同時又は時分割で照明光伝送手段に供給する赤外
   光供給手段を形成して前記撮像手段による輝度信号レベ
   ルの向上を可能とする電子内視鏡用光源装置。 ２、前記赤外光供給手段は、可視域から赤外域までの波
   長域の光を発光する照明ランプと、赤外光を透過すると
   共に、それぞれ赤、緑、青の各波長域の光を透過するフ
   ィルタを備えた回転フィルタと、赤外光をカットする赤
   外光カットフィルタと、該赤外光カットフィルタを光路
   中に挿脱する挿脱機構と、固体撮像素子からの輝度レベ
   ルを検知して赤外光カットフィルタの挿脱を制御する制
   御回路とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電子内視鏡用光源装置。 ３、前記赤外光供給手段は、赤外光を透過するモザイク
   フィルタを設けた固体撮像素子を用いた電子内視鏡に対
   し、可視域から赤外域までの光を発光する照明ランプと
   、赤外光をカットする赤外光カットフィルタと、該赤外
   光カットフィルタを光路中に挿脱する挿脱機構と、前記
   固体撮像素子からの輝度レベルを検知して前記赤外光カ
   ットフィルタの挿脱を制御する制御回路とを設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子内視鏡用
   光源装置。 ４、前記赤外光供給手段は、可視域から赤外域までの光
   を発光する照明ランプと、赤、緑、青の各透過フィルタ
   及び赤外光透過フィルタを備えた回転フィルタと、赤外
   光をカットする赤外光カットフィルタと、該赤外光カッ
   トフィルタを光路中に挿脱する挿脱機構と、前記固体撮
   像素子からの輝度レベルを検知して赤外光カットフィル
   タの挿脱を制御する制御回路とを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電子内視鏡用光源装置。