内視鏡装置および内視鏡プロセッサ
【課題】通常画像と解像度の高い拡大画像とを同時に表示可能にする。
【解決手段】内視鏡装置はタイミングコントローラ、Ａ/Ｄコンバータ、画像信号処理装置、および画像メモリを有する。走査する光の照射位置が拡大観察領域ＥＡにあるときの画素信号の生成頻度を通常観察領域ＮＡにあるときの生成頻度より高くなるようにタイミングコントローラはＡ／Ｄコンバータを制御する。画像メモリは通常画像格納領域と拡大画像格納領域を有する。走査する光の照射位置が通常観察領域ＮＡにあるときに画像信号処理回路は受信するすべての画素信号を通常画像格納領域のアドレスに格納する。走査する光の照射位置が拡大観察領域ＥＡにあるときに画像信号処理回路は受信するすべての画素信号を拡大画像格納領域のアドレスに格納し、受信する一部の画素信号を通常画像格納領域のアドレスに格納する。
【解決手段】内視鏡装置はタイミングコントローラ、Ａ/Ｄコンバータ、画像信号処理装置、および画像メモリを有する。走査する光の照射位置が拡大観察領域ＥＡにあるときの画素信号の生成頻度を通常観察領域ＮＡにあるときの生成頻度より高くなるようにタイミングコントローラはＡ／Ｄコンバータを制御する。画像メモリは通常画像格納領域と拡大画像格納領域を有する。走査する光の照射位置が通常観察領域ＮＡにあるときに画像信号処理回路は受信するすべての画素信号を通常画像格納領域のアドレスに格納する。走査する光の照射位置が拡大観察領域ＥＡにあるときに画像信号処理回路は受信するすべての画素信号を拡大画像格納領域のアドレスに格納し、受信する一部の画素信号を通常画像格納領域のアドレスに格納する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大倍率の異なる２つの画像を精細に表示する内視鏡装置および内視鏡プロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
体内の病変部を特定するために、内視鏡が用いられている。特に悪性腫瘍などの病変部の特定のためには、組織表層の血管の錯綜状態を拡大して観察することが望まれている。組織表層の拡大観察のために、拡大観察専用の内視鏡や、通常観察および拡大観察を切替えることの出来る内視鏡が提案されている。
【０００３】
しかし、拡大観察専用の内視鏡では常に拡大画像が表示されるため、観察対象の組織全体を見渡すことが出来ない。そのため、観察対象の組織のいずれの部位を拡大観察しているかを判断することが困難である。
【０００４】
また、通常観察から拡大観察に切替可能な内視鏡であっても、拡大観察中に挿入管の先端を移動させてしまうと、観察対象の組織のいずれの部位を拡大観察しているかを判断することは困難である。
【０００５】
また、従来の電子内視鏡だけで無く光走査型内視鏡（特許文献１参照）によっても画像の拡大観察は可能であるが、前述のように、拡大観察している部位を判別することはやはり困難であった。
【特許文献１】特許第３９４３９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明では、拡大観察している部位の判別を容易にする内視鏡装置および内視鏡プロセッサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡装置は、観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては観察対象領域内における拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように撮像させる撮像駆動部と、光学情報を電気信号である画素信号として受信する受信部と、通常観察領域において取得した画素信号と拡大観察領域において取得した画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し拡大観察領域において取得した画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
なお、観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡と、光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段とを備え、撮像駆動部は光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように走査駆動部を制御し光の操作中に光が照射されるそれぞれの領域において画素信号を光電変換手段に生成させ、受信部は光電変換手段から画素信号を受信することが好ましい。
【０００９】
また、撮像駆動部は所定の走査経路が渦巻き型走査経路となるように走査駆動部を制御することが好ましい。
【００１０】
また、渦巻き型走査経路の角速度と渦巻き型走査経路上における光供給伝達路の位置と渦巻き型走査経路の中心との距離と、光電変換手段による画素信号の生成周期との積が拡大観察領域より通常観察領域において大きくなるように撮像駆動部は走査駆動部および／または光電変換手段を制御することが好ましい。
【００１１】
また、渦巻き型走査経路の中心に相当する観察対象領域上の位置を中心とする円形の領域が前記拡大観察領域に定められ、撮像駆動部は光供給伝達路を一定の角速度で渦巻き型走査経路を通過するように走査駆動部を制御し一定の生成周期で光電変換手段に画素信号を生成させることが好ましい。
【００１２】
また、通常画像信号を形成する多数の画素信号を定められたアドレスに格納する通常画像メモリ領域と拡大画像信号を形成する多数の画素信号を定められたアドレスに格納する拡大画像メモリ領域とを有する画像メモリを備え、画像作成部は受信部が受信した画素信号を画素信号に対応する光学情報を発した領域に対応するアドレスに格納することにより通常画像信号および拡大観察画像を作成することが好ましい。
【００１３】
また、通常観察画像と拡大観察画像とを同時に表示するモニタを備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡プロセッサは、観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡を駆動する内視鏡プロセッサであって、光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように走査駆動部を制御する制御部と、光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段と、観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては観察対象領域における拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように光の走査速度および／または光電変換手段による画素信号の生成周期を調整する調整部と、通常観察領域において取得した画素信号と拡大観察領域において取得した画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し拡大観察領域において取得した画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通常画像とともに通常画像の一部の領域を拡大した拡大画像を高い解像度で同時に表示することが可能である。通常画像と解像度の高い拡大画像を同時表示することにより、拡大観察している部位の判別が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
【００１７】
内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ２０、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１に接続される。なお、以下の説明において光供給ファイバ（図１において図示せず）および反射光ファイバ（図１において図示せず）の先端とは光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端側に配置される端部であり、基端とは光走査型内視鏡プロセッサ２０と接続されるコネクタ５２に配置される端部である。
【００１８】
光走査型内視鏡プロセッサ２０から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光は光供給ファイバ（供給光伝送路）により挿入管５１の先端に伝達され、観察対象領域内の一点（符号Ｐ１参照）に向かって照射される。光が照射された観察対象領域上の一点における反射光が、光走査型内視鏡５０の挿入管５１の先端から光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。
【００１９】
光供給ファイバの先端の方向が、ファイバ駆動部（図１において図示せず）により変えられる。先端の方向を変えることにより、光供給ファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。ファイバ駆動部は、光走査型内視鏡プロセッサ２０により制御される。
【００２０】
光走査型内視鏡プロセッサ２０は光の照射位置において散乱する反射光を受光し、受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１１に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。
【００２１】
図２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２０には、光源ユニット３０、受光ユニット４０、スキャン駆動回路２１、画像信号処理回路２２、タイミングコントローラ２３、およびシステムコントローラ２４などが設けられる。
【００２２】
後述するように、光源ユニット３０から観察対象領域に照射する光が光供給ファイバ５３に供給される。スキャン駆動回路２１は、ファイバ駆動部５４に光供給ファイバ５３を駆動させる。光が照射された観察対象領域の反射光が、光走査型内視鏡５０により光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達された光は、受光ユニット４０に受光される。
【００２３】
受光ユニット４０により、受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。画像信号処理回路２２では、画素信号が画像メモリ２５に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路２２は画素信号に所定の信号処理を施し、１フレームの画像信号としてエンコーダ２６を介してモニタ１１に送信する。
【００２４】
光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、光源ユニット３０と光走査型内視鏡５０に設けられる光供給ファイバ５３とが、および受光ユニット４０と反射光ファイバ５５とが光学的に接続される。また、光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、スキャン駆動回路２１と光走査型内視鏡５０に設けられるファイバ駆動部５４とが電気的に接続される。
【００２５】
なお、光源ユニット３０、受光ユニット４０、画像信号処理回路２２、スキャン駆動回路２１、およびエンコーダ２６は、タイミングコントローラ２３により各部位の動作の時期が制御される。また、タイミングコントローラ２３および内視鏡装置１０の各部位の動作はシステムコントローラ２４により制御される。
【００２６】
また、フロントパネル（図示せず）などにより構成される入力部２７により、使用者によるコマンド入力が可能である。なお、光走査型内視鏡５０にも入力部５７が設けられており（図１、図２参照）、入力部５７へのコマンド入力も可能である。このように内視鏡において入力部５７へのコマンド入力も可能にすることにより、使用者の利便性が向上する。
【００２７】
図３に示すように、光源ユニット３０は、赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂ、第１〜第３のフィルタ３２ａ〜３２ｃ、集光レンズ３３、およびレーザ駆動回路３４などによって構成される。
【００２８】
赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂは、それぞれ、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、青色光レーザービームを発する。
【００２９】
第１のフィルタ３２ａは青色光レーザ３１ｂが発する帯域の青色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第２のフィルタ３２ｂは緑色光レーザ３１ｇが発する帯域の緑色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第３のフィルタ３２ｃは赤色光レーザ３１ｒが発する帯域の赤色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。
【００３０】
光供給ファイバ５３と光源ユニット３０とが接続された状態における光供給ファイバ５３の基端側の光の入射方向に集光レンズ３３、第１のフィルタ３２ａ、第２のフィルタ３２ｂ、および第３のフィルタ３２ｃが配置される。
【００３１】
第１〜第３のフィルタ３２ａ〜３２ｃは光供給ファイバ５３の基端側の光の出射方向に対して４５°傾斜させた状態で固定されており、青色光レーザ３１ｂが発する青色光レーザービームは第１のフィルタ３２ａによって、緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光レーザービームは第２のフィルタ３２ｂによって、赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光レーザービームは第３のフィルタ３２ｃによって光供給ファイバ５３の基端に向かって反射される。
【００３２】
第１のフィルタ３２ａによって反射された青色光レーザービーム、第２のフィルタ３２ｂによって反射され第１のフィルタ３２ａを透過した緑色光レーザービーム、第３のフィルタ３２ｃによって反射され第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂを透過した赤色光レーザービームは集光レンズ３３により集光されて、光供給ファイバ５３の基端に入射する。
【００３３】
挿入管５１先端付近のリアルタイム画像の観察時に、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが混合され、ビーム状の白色光が光供給ファイバ５３に供給される。
【００３４】
赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、および青色光レーザ３１ｂはレーザ駆動回路３４により駆動される。なお、レーザ駆動回路３４は、タイミングコントローラ２３により発光と消灯の時期を制御する。
【００３５】
次に、光走査型内視鏡５０の構成について詳細に説明する。図４に示すように、光走査型内視鏡５０には、光供給ファイバ５３、反射光ファイバ５５、集光レンズ５６、およびファイバ駆動部５４などが設けられる。なお、図４における各部位の配置は模式的であって、この限りではない。
【００３６】
光供給ファイバ５３および反射光ファイバ５５は、コネクタ５２から挿入管５１の先端まで延設される。前述のように、光源ユニット３０から出射されるビーム状の白色光が、光供給ファイバ５３の基端に入射する。基端に入射したこれらの光は先端側に伝達される。
【００３７】
ファイバ駆動部５４が、光供給ファイバ５３の先端付近に設けられる。ファイバ駆動部５４は圧電素子を有する。圧電素子は、光供給ファイバ５３の径方向である第１、第２の径方向、すなわち光供給ファイバ５３の先端の軸方向と垂直な方向に光供給ファイバ５３を傾斜させる。
【００３８】
光供給ファイバ５３の傾斜量は、スキャン駆動回路２１から送信されるファイバ駆動信号により調整される。光供給ファイバ５３の傾斜量を連続的に変えるように振動させることにより、光が観察対象領域上で走査される。
【００３９】
光供給ファイバ５３から出射した光は、観察対象領域の一点（図５符号Ｐ２参照）に向けて出射する。光が照射された観察対象領域ＯＡの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ５５の先端に入射する。
【００４０】
光走査型内視鏡５０には複数の反射光ファイバ５５が設けられる。反射光ファイバ５５の先端は、集光レンズ５６の周囲を囲むように配置される（図５参照）。観察対象領域ＯＡ上の一点における散乱光は、各反射光ファイバ５５に入射する。
【００４１】
反射光ファイバ５５に入射した反射光は、反射光ファイバ５５の基端まで伝達される。前述のように、反射光ファイバ５５は基端において受光ユニット４０に接続される。反射光ファイバ５５に伝達された反射光は、受光ユニット４０に向かって出射する。
【００４２】
図６に示すように、受光ユニット４０は、コリメータレンズ、第１、第２のビームスプリッタ４２ａ、４２ｂ、赤色用光電子増倍管４３ｒ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、青色用光電子増倍管４３ｂ、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃが設けられる。
【００４３】
反射光ファイバ５５の基端から出射される光の出射方向に、コリメータレンズ４１、第１、第２のビームスプリッタ４２ａ、４２ｂが配置される。複数の反射光ファイバ５５が束ねられたバンドルから出射する光は、コリメータレンズ４１を透過して第１のビームスプリッタ４２ａに到達する。
【００４４】
第１のビームスプリッタ４２ａはコリメータレンズ４１から出射する光に対して傾斜しており、青色光成分を反射して青色用光電子増倍管４３ｂに入射させる。また、第１のビームスプリッタ４２ａは青色光帯域以外の成分の光を透過して、第２のビームスプリッタ４２ｂに到達させる。
【００４５】
第２のビームスプリッタ４２ｂは第１のビームスプリッタ４２ｂから出射する光に対して傾斜しており、緑色光成分を反射して緑色用光電子増倍管４３ｇに入射させる。また、第２のビームスプリッタ４２ｂは緑色光帯域以外の成分の光を透過して、赤色用光電子増倍管４３ｒに入射させる。
【００４６】
赤色用光電子増倍管４３ｒ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、および青色用光電子増倍管４３ｂは、それぞれ反射光ファイバ５５により伝達された観察対象領域上の一点における散乱光の青色光成分、緑色光成分、および赤色光成分の受光量に応じた画素信号を生成する。
【００４７】
なお、赤色用光電子増倍管４３ｒの受光面に赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光と同じ帯域の光のみを透過する赤色帯域フィルタを設けてもよい。また、緑色用光電子増倍管４３ｇの受光面に緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光と同じ帯域の光のみを透過する緑色光フィルタを設けてもよい。また、青色用光電子増倍管４３ｂの受光面に青色光レーザ３１ｂが発する青色光と同じ帯域の光のみを透過する青色帯域フィルタを設けてもよい。
【００４８】
青色用光電子増倍管４３ｂ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、および赤色用光電子増倍管４３ｂが生成した画素信号は、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。
【００４９】
第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃはタイミングコントローラ２３に制御される。タイミングコントローラ２３の制御に基づいて、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによるアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）の周期が調整される。Ａ／Ｄ変換の周期が調整されることにより、デジタル信号としての画素信号の生成周期が調整される。
【００５０】
画像信号処理回路２２には、タイミングコントローラ２３からスキャン駆動回路２１を制御するのに必要なタイミング信号も送信される。画像信号処理回路２２は、タイミング信号に基づいて、光が照射されている位置を推定し、推定した位置に対応する画像メモリ２５のアドレスに受信した画素信号を格納する。
【００５１】
なお、画像メモリ２５には通常画像格納領域と拡大画像格納領域が設けられる。通常画像を形成するときには画素信号を通常画像格納領域において対応するアドレスに格納し、拡大画像を形成するときには画素信号を拡大画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００５２】
前述のように、照射する光を観察対象領域上に走査し、それぞれの位置における反射光に基づいて、画素信号が生成され、対応する画像メモリ２５のアドレスに格納される。走査始点から走査終点までの間に格納した各位置における画素信号により、観察対象領域の像に対応する画像信号が形成される。
【００５３】
内視鏡装置１０は、通常観察機能と拡大観察機能を有している。通常観察機能および拡大観察機能を実行時の内視鏡装置１０の各部位の動作について、以下に説明する。
【００５４】
通常観察機能を実行すると、ファイバ駆動部５４は、光供給ファイバ５３の先端が図７に示す渦巻き型走査経路に沿って変位するように光供給ファイバ５３を駆動する。また、光供給ファイバ５３の先端の渦巻き運動は、等角速度ωで回転するように駆動される。等角速度ωで回転するので、光供給ファイバ５３の先端の渦巻き型走査経路に沿った移動速度は、渦巻き型走査経路の中心から離れるほど速い。
【００５５】
通常観察機能を実行しているときには、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによるＡ／Ｄ変換の周期ｔは渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒに反比例、すなわちｒ×ｔが一定となるように、タイミングコントローラ２３に調整される。
【００５６】
このようにＡ／Ｄ変換の周期ｔを調整することにより、画素信号を生成させる位置間隔はｒ×ω×ｔであって一定となる。したがって、図８に示すように、単位面積当たりの画素信号の生成頻度、すなわち単位面積当たりの受光頻度（黒点参照）は光供給ファイバ５３の移動速度に関わらず等しくなる。
【００５７】
画像信号処理回路２２は、受信する画素信号すべてを順番に、画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。前述のように、生成された画像信号はモニタ１１に送信され、使用者が病変部を探索するのに十分な視野である通常画像ＮＩがモニタ１１に表示される（図９参照）。
【００５８】
使用者が入力部２７に拡大画像表示の入力をするとき、およびモニタ１１に表示される拡大画像表示ボタンＬＢをマウスなどのポインティングデバイス（図示せず）を用いて押下することにより、拡大観察機能が実行される。
【００５９】
初期状態において、観察対象領域ＯＡの中心を含み、観察対象領域の１／１０の大きさの領域が拡大観察領域ＥＡに定められる（図１０参照）。なお、観察対象領域ＯＡ内の拡大観察領域ＥＡ以外の領域は通常観察領域ＮＡに定められる。
【００６０】
拡大観察機能の実行時にも、通常観察機能実行時と同様に、ファイバ駆動部５４は光供給ファイバ５３の先端が渦巻き型走査経路に沿って変位するように光供給ファイバ５３を駆動する。また、通常観察機能実行時と同様に、光供給ファイバ５３の先端は、等角速度ωで回転するように駆動される。
【００６１】
拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が通常観察領域ＮＡを向いている場合には、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと、光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒの積ｒ×ｔが一定値ｋとなるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔはタイミングコントローラ２３によって調整される。
【００６２】
また、拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いている場合には、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと、光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒの積ｒ×ｔが一定値ｋ／１０となるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔはタイミングコントローラ２３によって調整される。
【００６３】
このようにＡ／Ｄ変換の周期ｔを調整することにより、画素信号を生成させる位置間隔は、通常観察領域においてｋ×ωであって、拡大観察領域ではｋ×ω／１０であって、それぞれの領域内で一定である。また、拡大観察領域における画素信号を生成させる位置間隔は、通常観察領域における画素信号を生成させる位置間隔の１／１０である。
【００６４】
したがって、図１１に示すように、拡大観察領域における単位面積当たりの画素信号の生成頻度は、通常観察領域における単位面積当たりの生成頻度の１０倍となる。
【００６５】
画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が通常観察領域ＮＡを向いているときに受信する画素信号すべてを順番に、画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００６６】
また、画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いているときに受信するすべての画素信号を順番に画像メモリ２５の拡大画像格納領域において対応するアドレスに格納し、１／１０の画素信号を順番に画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００６７】
前述のように、画像メモリ２５の拡大画像格納領域および通常画像格納領域において生成された拡大画像信号および通常画像信号はモニタ１１に送信される。モニタ１１には、通常画像ＮＩと拡大画像領域を通常画像ＮＩと同じ大きさの画像に拡大した拡大画像ＥＩが表示される（図１２参照）。
【００６８】
なお、通常画像ＮＩには、拡大画像Ｌ１として表示される領域に境界線ＢＬが表示される。また、拡大画像ＬＩの拡大倍率ＭＧも表示される。
【００６９】
なお、拡大観察領域ＥＡの広さは、入力部２７への入力により変更可能である。拡大観察領域ＥＡの広さを観察対象領域の１／ｘ倍（ｘは１を超える実数）に変更すると、拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いている場合に、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒとの積ｒ×ｔが一定値ｋ／ｘとなるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔが調整される。
【００７０】
また、画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いているときに受信する１／ｘの画素信号を順番に画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。１／ｘの画素信号を格納することにより、通常画像信号が作成される。
【００７１】
以上のように、本実施形態の内視鏡装置によれば、十分な視野である通常画像とともに、通常画像の一部の領域を拡大した拡大画像を同時にモニタ１１において観察することが可能になる。
【００７２】
従来の内視鏡装置でも、一部の領域に対して信号処理により拡大表示可能である。しかし、実際の精細な光学情報が取得されないので、解像度の高い拡大画像を表示することは出来なかった。
【００７３】
一方、本実施形態の内視鏡装置によれば、拡大観察する領域においては単位面積当たりの画素信号の生成頻度を高くするので、解像度の高い拡大画像を作成することが可能になる。
【００７４】
また、従来の内視鏡装置でも、例えば、通常画像と拡大画像とを観察する光学系を別々に設け、別々の撮像素子または光ファイバにより受光することも可能である。しかし、このような内視鏡装置では、通常画像と拡大画像との間に視差があるため、拡大画像が通常画像の何処の部分の画像なのか判別が難しかった。また、内視鏡の挿入管の径が太くなり、細径化の要求に逆行することが問題点であった。
【００７５】
しかし、本実施形態の内視鏡装置によれば、通常画像ＮＩにおける拡大画像ＥＩの位置が容易に判別可能である。また、別々の光学系や別々のファイバが不要なので、挿入管５１を細径化することが可能である。
【００７６】
なお、本実施形態の内視鏡装置では、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと中心点からの光の照射位置の距離ｒの積ｒ×ｔが一定となるように調整される構成であるが、一定でなくてもよい。拡大観察機能を実行時に、拡大観察領域における単位面積当たりの画素信号の生成頻度が通常観察領域における単位面積当たりの生成頻度より大きければ、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
前述のように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔ、中心点からの光の照射位置の距離ｒ、および渦巻き運動の角速度ωの積ｒ×ｔ×ωが画素信号を生成させる位置間隔に等しい。単位面積当たりの画素信号の生成頻度を大きくするためには、位置間隔を小さくすればよい。それゆえ、通常観察領域における位置間隔より拡大観察領域における位置間隔を小さくするように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔまたは角速度ωを調整してもよい。
【００７８】
例えば、本実施形態において等角速度で光供給ファイバ５３の先端に渦巻き運動をさせながら、一定の周期でＡ／Ｄ変換を行なう構成であっても、通常観察領域における画素信号を生成させる位置間隔より拡大観察領域における位置間隔を小さくすることは可能である。ただし、このような構成では、通常観察領域および拡大観察領域それぞれにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度が一定とならないので、それぞれの領域内で中心に近くなるほど画素信号が画像メモリ２５に格納されること無く、消去される。
【００７９】
また、本実施形態の内視鏡装置では、通常観察機能の実行時にすべての画素信号を画像メモリ２５に格納する構成であるが、すべてを格納しなくてもよい。前述のように、単位面積当たりの画素信号の生成頻度が異なる場合は、中心に近くなるほど必要なアドレス以上の数の画素信号がデジタル信号として生成されるため、一部の画素信号のみが画像メモリ２５に格納される。
【００８０】
また、本実施形態の内視鏡装置では、拡大観察機能の実行時に拡大観察領域ＥＡは観察対象領域ＯＡの中心を含む領域であったが、中心を含まない領域を拡大観察領域として定めてもよい。前述のように、拡大観察領域ＥＡにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度を通常観察領域ＮＡにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度より高くすれば、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
また、本実施形態の内視鏡装置では、渦巻き型走査経路を沿うように光が走査される構成であるが、走査経路は渦巻き型に限られない。他の型の走査経路に沿って光が操作される構成であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態の内視鏡装置では、赤色光、緑色光、および青色光を出射する光源にレーザを用いる構成であるが、他の種類の光源を用いてもよい。ただし、光走査型内視鏡では、観察対象領域内の極小の一点に対して光が照射されることが好ましく、強い指向性を有する光を出射するためにレーザを用いることが好ましい。
【００８３】
また、本実施形態の内視鏡装置では、画素信号を生成するために光電子増倍管を用いる構成であるが、例えばフォトダイオードなどのように、それぞれの光成分の受光量を検出可能ないずれの受光器を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態を適用した内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
【図２】光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】光走査型内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】集光レンズから光が出射する状態を説明するための図である。
【図６】受光ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】ファイバ駆動部により駆動される光供給ファイバの走査経路である。
【図８】走査経路上における画素信号の生成頻度を説明するための図である。
【図９】通常観察機能実行時にモニタに表示される通常画像を示す図である。
【図１０】観察対象領域における拡大観察領域の位置と大きさを説明するための図である。
【図１１】拡大観察領域と通常観察領域における画素信号の生成頻度の違いを説明するための図である。
【図１２】拡大観察機能実行時にモニタに表示される通常画像と拡大画像を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 内視鏡装置
１１ モニタ
２０ 光走査型内視鏡プロセッサ
２２ 画像信号処理回路
２３ タイミングコントローラ
２５ 画像メモリ
３０ 光源ユニット
４０ 受光ユニット
４４ａ〜４４ｃ 第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ
５０ 光走査型内視鏡
５３ 光供給ファイバ
ＥＡ 拡大観察領域
ＥＩ 拡大画像
ＮＡ 通常観察領域
ＮＩ 通常画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大倍率の異なる２つの画像を精細に表示する内視鏡装置および内視鏡プロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
体内の病変部を特定するために、内視鏡が用いられている。特に悪性腫瘍などの病変部の特定のためには、組織表層の血管の錯綜状態を拡大して観察することが望まれている。組織表層の拡大観察のために、拡大観察専用の内視鏡や、通常観察および拡大観察を切替えることの出来る内視鏡が提案されている。
【０００３】
しかし、拡大観察専用の内視鏡では常に拡大画像が表示されるため、観察対象の組織全体を見渡すことが出来ない。そのため、観察対象の組織のいずれの部位を拡大観察しているかを判断することが困難である。
【０００４】
また、通常観察から拡大観察に切替可能な内視鏡であっても、拡大観察中に挿入管の先端を移動させてしまうと、観察対象の組織のいずれの部位を拡大観察しているかを判断することは困難である。
【０００５】
また、従来の電子内視鏡だけで無く光走査型内視鏡（特許文献１参照）によっても画像の拡大観察は可能であるが、前述のように、拡大観察している部位を判別することはやはり困難であった。
【特許文献１】特許第３９４３９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明では、拡大観察している部位の判別を容易にする内視鏡装置および内視鏡プロセッサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡装置は、観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては観察対象領域内における拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように撮像させる撮像駆動部と、光学情報を電気信号である画素信号として受信する受信部と、通常観察領域において取得した画素信号と拡大観察領域において取得した画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し拡大観察領域において取得した画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
なお、観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡と、光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段とを備え、撮像駆動部は光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように走査駆動部を制御し光の操作中に光が照射されるそれぞれの領域において画素信号を光電変換手段に生成させ、受信部は光電変換手段から画素信号を受信することが好ましい。
【０００９】
また、撮像駆動部は所定の走査経路が渦巻き型走査経路となるように走査駆動部を制御することが好ましい。
【００１０】
また、渦巻き型走査経路の角速度と渦巻き型走査経路上における光供給伝達路の位置と渦巻き型走査経路の中心との距離と、光電変換手段による画素信号の生成周期との積が拡大観察領域より通常観察領域において大きくなるように撮像駆動部は走査駆動部および／または光電変換手段を制御することが好ましい。
【００１１】
また、渦巻き型走査経路の中心に相当する観察対象領域上の位置を中心とする円形の領域が前記拡大観察領域に定められ、撮像駆動部は光供給伝達路を一定の角速度で渦巻き型走査経路を通過するように走査駆動部を制御し一定の生成周期で光電変換手段に画素信号を生成させることが好ましい。
【００１２】
また、通常画像信号を形成する多数の画素信号を定められたアドレスに格納する通常画像メモリ領域と拡大画像信号を形成する多数の画素信号を定められたアドレスに格納する拡大画像メモリ領域とを有する画像メモリを備え、画像作成部は受信部が受信した画素信号を画素信号に対応する光学情報を発した領域に対応するアドレスに格納することにより通常画像信号および拡大観察画像を作成することが好ましい。
【００１３】
また、通常観察画像と拡大観察画像とを同時に表示するモニタを備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡プロセッサは、観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡を駆動する内視鏡プロセッサであって、光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように走査駆動部を制御する制御部と、光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段と、観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては観察対象領域における拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように光の走査速度および／または光電変換手段による画素信号の生成周期を調整する調整部と、通常観察領域において取得した画素信号と拡大観察領域において取得した画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し拡大観察領域において取得した画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通常画像とともに通常画像の一部の領域を拡大した拡大画像を高い解像度で同時に表示することが可能である。通常画像と解像度の高い拡大画像を同時表示することにより、拡大観察している部位の判別が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
【００１７】
内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ２０、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１に接続される。なお、以下の説明において光供給ファイバ（図１において図示せず）および反射光ファイバ（図１において図示せず）の先端とは光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端側に配置される端部であり、基端とは光走査型内視鏡プロセッサ２０と接続されるコネクタ５２に配置される端部である。
【００１８】
光走査型内視鏡プロセッサ２０から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光は光供給ファイバ（供給光伝送路）により挿入管５１の先端に伝達され、観察対象領域内の一点（符号Ｐ１参照）に向かって照射される。光が照射された観察対象領域上の一点における反射光が、光走査型内視鏡５０の挿入管５１の先端から光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。
【００１９】
光供給ファイバの先端の方向が、ファイバ駆動部（図１において図示せず）により変えられる。先端の方向を変えることにより、光供給ファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。ファイバ駆動部は、光走査型内視鏡プロセッサ２０により制御される。
【００２０】
光走査型内視鏡プロセッサ２０は光の照射位置において散乱する反射光を受光し、受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１１に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。
【００２１】
図２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２０には、光源ユニット３０、受光ユニット４０、スキャン駆動回路２１、画像信号処理回路２２、タイミングコントローラ２３、およびシステムコントローラ２４などが設けられる。
【００２２】
後述するように、光源ユニット３０から観察対象領域に照射する光が光供給ファイバ５３に供給される。スキャン駆動回路２１は、ファイバ駆動部５４に光供給ファイバ５３を駆動させる。光が照射された観察対象領域の反射光が、光走査型内視鏡５０により光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達された光は、受光ユニット４０に受光される。
【００２３】
受光ユニット４０により、受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。画像信号処理回路２２では、画素信号が画像メモリ２５に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路２２は画素信号に所定の信号処理を施し、１フレームの画像信号としてエンコーダ２６を介してモニタ１１に送信する。
【００２４】
光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、光源ユニット３０と光走査型内視鏡５０に設けられる光供給ファイバ５３とが、および受光ユニット４０と反射光ファイバ５５とが光学的に接続される。また、光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、スキャン駆動回路２１と光走査型内視鏡５０に設けられるファイバ駆動部５４とが電気的に接続される。
【００２５】
なお、光源ユニット３０、受光ユニット４０、画像信号処理回路２２、スキャン駆動回路２１、およびエンコーダ２６は、タイミングコントローラ２３により各部位の動作の時期が制御される。また、タイミングコントローラ２３および内視鏡装置１０の各部位の動作はシステムコントローラ２４により制御される。
【００２６】
また、フロントパネル（図示せず）などにより構成される入力部２７により、使用者によるコマンド入力が可能である。なお、光走査型内視鏡５０にも入力部５７が設けられており（図１、図２参照）、入力部５７へのコマンド入力も可能である。このように内視鏡において入力部５７へのコマンド入力も可能にすることにより、使用者の利便性が向上する。
【００２７】
図３に示すように、光源ユニット３０は、赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂ、第１〜第３のフィルタ３２ａ〜３２ｃ、集光レンズ３３、およびレーザ駆動回路３４などによって構成される。
【００２８】
赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、青色光レーザ３１ｂは、それぞれ、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、青色光レーザービームを発する。
【００２９】
第１のフィルタ３２ａは青色光レーザ３１ｂが発する帯域の青色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第２のフィルタ３２ｂは緑色光レーザ３１ｇが発する帯域の緑色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。第３のフィルタ３２ｃは赤色光レーザ３１ｒが発する帯域の赤色光を反射し、他の帯域の光を透過する光学フィルタである。
【００３０】
光供給ファイバ５３と光源ユニット３０とが接続された状態における光供給ファイバ５３の基端側の光の入射方向に集光レンズ３３、第１のフィルタ３２ａ、第２のフィルタ３２ｂ、および第３のフィルタ３２ｃが配置される。
【００３１】
第１〜第３のフィルタ３２ａ〜３２ｃは光供給ファイバ５３の基端側の光の出射方向に対して４５°傾斜させた状態で固定されており、青色光レーザ３１ｂが発する青色光レーザービームは第１のフィルタ３２ａによって、緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光レーザービームは第２のフィルタ３２ｂによって、赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光レーザービームは第３のフィルタ３２ｃによって光供給ファイバ５３の基端に向かって反射される。
【００３２】
第１のフィルタ３２ａによって反射された青色光レーザービーム、第２のフィルタ３２ｂによって反射され第１のフィルタ３２ａを透過した緑色光レーザービーム、第３のフィルタ３２ｃによって反射され第１、第２のフィルタ３２ａ、３２ｂを透過した赤色光レーザービームは集光レンズ３３により集光されて、光供給ファイバ５３の基端に入射する。
【００３３】
挿入管５１先端付近のリアルタイム画像の観察時に、赤色光レーザービーム、緑色光レーザービーム、および青色光レーザービームが混合され、ビーム状の白色光が光供給ファイバ５３に供給される。
【００３４】
赤色光レーザ３１ｒ、緑色光レーザ３１ｇ、および青色光レーザ３１ｂはレーザ駆動回路３４により駆動される。なお、レーザ駆動回路３４は、タイミングコントローラ２３により発光と消灯の時期を制御する。
【００３５】
次に、光走査型内視鏡５０の構成について詳細に説明する。図４に示すように、光走査型内視鏡５０には、光供給ファイバ５３、反射光ファイバ５５、集光レンズ５６、およびファイバ駆動部５４などが設けられる。なお、図４における各部位の配置は模式的であって、この限りではない。
【００３６】
光供給ファイバ５３および反射光ファイバ５５は、コネクタ５２から挿入管５１の先端まで延設される。前述のように、光源ユニット３０から出射されるビーム状の白色光が、光供給ファイバ５３の基端に入射する。基端に入射したこれらの光は先端側に伝達される。
【００３７】
ファイバ駆動部５４が、光供給ファイバ５３の先端付近に設けられる。ファイバ駆動部５４は圧電素子を有する。圧電素子は、光供給ファイバ５３の径方向である第１、第２の径方向、すなわち光供給ファイバ５３の先端の軸方向と垂直な方向に光供給ファイバ５３を傾斜させる。
【００３８】
光供給ファイバ５３の傾斜量は、スキャン駆動回路２１から送信されるファイバ駆動信号により調整される。光供給ファイバ５３の傾斜量を連続的に変えるように振動させることにより、光が観察対象領域上で走査される。
【００３９】
光供給ファイバ５３から出射した光は、観察対象領域の一点（図５符号Ｐ２参照）に向けて出射する。光が照射された観察対象領域ＯＡの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ５５の先端に入射する。
【００４０】
光走査型内視鏡５０には複数の反射光ファイバ５５が設けられる。反射光ファイバ５５の先端は、集光レンズ５６の周囲を囲むように配置される（図５参照）。観察対象領域ＯＡ上の一点における散乱光は、各反射光ファイバ５５に入射する。
【００４１】
反射光ファイバ５５に入射した反射光は、反射光ファイバ５５の基端まで伝達される。前述のように、反射光ファイバ５５は基端において受光ユニット４０に接続される。反射光ファイバ５５に伝達された反射光は、受光ユニット４０に向かって出射する。
【００４２】
図６に示すように、受光ユニット４０は、コリメータレンズ、第１、第２のビームスプリッタ４２ａ、４２ｂ、赤色用光電子増倍管４３ｒ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、青色用光電子増倍管４３ｂ、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃが設けられる。
【００４３】
反射光ファイバ５５の基端から出射される光の出射方向に、コリメータレンズ４１、第１、第２のビームスプリッタ４２ａ、４２ｂが配置される。複数の反射光ファイバ５５が束ねられたバンドルから出射する光は、コリメータレンズ４１を透過して第１のビームスプリッタ４２ａに到達する。
【００４４】
第１のビームスプリッタ４２ａはコリメータレンズ４１から出射する光に対して傾斜しており、青色光成分を反射して青色用光電子増倍管４３ｂに入射させる。また、第１のビームスプリッタ４２ａは青色光帯域以外の成分の光を透過して、第２のビームスプリッタ４２ｂに到達させる。
【００４５】
第２のビームスプリッタ４２ｂは第１のビームスプリッタ４２ｂから出射する光に対して傾斜しており、緑色光成分を反射して緑色用光電子増倍管４３ｇに入射させる。また、第２のビームスプリッタ４２ｂは緑色光帯域以外の成分の光を透過して、赤色用光電子増倍管４３ｒに入射させる。
【００４６】
赤色用光電子増倍管４３ｒ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、および青色用光電子増倍管４３ｂは、それぞれ反射光ファイバ５５により伝達された観察対象領域上の一点における散乱光の青色光成分、緑色光成分、および赤色光成分の受光量に応じた画素信号を生成する。
【００４７】
なお、赤色用光電子増倍管４３ｒの受光面に赤色光レーザ３１ｒが発する赤色光と同じ帯域の光のみを透過する赤色帯域フィルタを設けてもよい。また、緑色用光電子増倍管４３ｇの受光面に緑色光レーザ３１ｇが発する緑色光と同じ帯域の光のみを透過する緑色光フィルタを設けてもよい。また、青色用光電子増倍管４３ｂの受光面に青色光レーザ３１ｂが発する青色光と同じ帯域の光のみを透過する青色帯域フィルタを設けてもよい。
【００４８】
青色用光電子増倍管４３ｂ、緑色用光電子増倍管４３ｇ、および赤色用光電子増倍管４３ｂが生成した画素信号は、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画素信号は、画像信号処理回路２２に送信される。
【００４９】
第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃはタイミングコントローラ２３に制御される。タイミングコントローラ２３の制御に基づいて、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによるアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）の周期が調整される。Ａ／Ｄ変換の周期が調整されることにより、デジタル信号としての画素信号の生成周期が調整される。
【００５０】
画像信号処理回路２２には、タイミングコントローラ２３からスキャン駆動回路２１を制御するのに必要なタイミング信号も送信される。画像信号処理回路２２は、タイミング信号に基づいて、光が照射されている位置を推定し、推定した位置に対応する画像メモリ２５のアドレスに受信した画素信号を格納する。
【００５１】
なお、画像メモリ２５には通常画像格納領域と拡大画像格納領域が設けられる。通常画像を形成するときには画素信号を通常画像格納領域において対応するアドレスに格納し、拡大画像を形成するときには画素信号を拡大画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００５２】
前述のように、照射する光を観察対象領域上に走査し、それぞれの位置における反射光に基づいて、画素信号が生成され、対応する画像メモリ２５のアドレスに格納される。走査始点から走査終点までの間に格納した各位置における画素信号により、観察対象領域の像に対応する画像信号が形成される。
【００５３】
内視鏡装置１０は、通常観察機能と拡大観察機能を有している。通常観察機能および拡大観察機能を実行時の内視鏡装置１０の各部位の動作について、以下に説明する。
【００５４】
通常観察機能を実行すると、ファイバ駆動部５４は、光供給ファイバ５３の先端が図７に示す渦巻き型走査経路に沿って変位するように光供給ファイバ５３を駆動する。また、光供給ファイバ５３の先端の渦巻き運動は、等角速度ωで回転するように駆動される。等角速度ωで回転するので、光供給ファイバ５３の先端の渦巻き型走査経路に沿った移動速度は、渦巻き型走査経路の中心から離れるほど速い。
【００５５】
通常観察機能を実行しているときには、第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ４４ａ〜４４ｃによるＡ／Ｄ変換の周期ｔは渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒに反比例、すなわちｒ×ｔが一定となるように、タイミングコントローラ２３に調整される。
【００５６】
このようにＡ／Ｄ変換の周期ｔを調整することにより、画素信号を生成させる位置間隔はｒ×ω×ｔであって一定となる。したがって、図８に示すように、単位面積当たりの画素信号の生成頻度、すなわち単位面積当たりの受光頻度（黒点参照）は光供給ファイバ５３の移動速度に関わらず等しくなる。
【００５７】
画像信号処理回路２２は、受信する画素信号すべてを順番に、画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。前述のように、生成された画像信号はモニタ１１に送信され、使用者が病変部を探索するのに十分な視野である通常画像ＮＩがモニタ１１に表示される（図９参照）。
【００５８】
使用者が入力部２７に拡大画像表示の入力をするとき、およびモニタ１１に表示される拡大画像表示ボタンＬＢをマウスなどのポインティングデバイス（図示せず）を用いて押下することにより、拡大観察機能が実行される。
【００５９】
初期状態において、観察対象領域ＯＡの中心を含み、観察対象領域の１／１０の大きさの領域が拡大観察領域ＥＡに定められる（図１０参照）。なお、観察対象領域ＯＡ内の拡大観察領域ＥＡ以外の領域は通常観察領域ＮＡに定められる。
【００６０】
拡大観察機能の実行時にも、通常観察機能実行時と同様に、ファイバ駆動部５４は光供給ファイバ５３の先端が渦巻き型走査経路に沿って変位するように光供給ファイバ５３を駆動する。また、通常観察機能実行時と同様に、光供給ファイバ５３の先端は、等角速度ωで回転するように駆動される。
【００６１】
拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が通常観察領域ＮＡを向いている場合には、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと、光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒの積ｒ×ｔが一定値ｋとなるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔはタイミングコントローラ２３によって調整される。
【００６２】
また、拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いている場合には、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと、光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒの積ｒ×ｔが一定値ｋ／１０となるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔはタイミングコントローラ２３によって調整される。
【００６３】
このようにＡ／Ｄ変換の周期ｔを調整することにより、画素信号を生成させる位置間隔は、通常観察領域においてｋ×ωであって、拡大観察領域ではｋ×ω／１０であって、それぞれの領域内で一定である。また、拡大観察領域における画素信号を生成させる位置間隔は、通常観察領域における画素信号を生成させる位置間隔の１／１０である。
【００６４】
したがって、図１１に示すように、拡大観察領域における単位面積当たりの画素信号の生成頻度は、通常観察領域における単位面積当たりの生成頻度の１０倍となる。
【００６５】
画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が通常観察領域ＮＡを向いているときに受信する画素信号すべてを順番に、画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００６６】
また、画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いているときに受信するすべての画素信号を順番に画像メモリ２５の拡大画像格納領域において対応するアドレスに格納し、１／１０の画素信号を順番に画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。
【００６７】
前述のように、画像メモリ２５の拡大画像格納領域および通常画像格納領域において生成された拡大画像信号および通常画像信号はモニタ１１に送信される。モニタ１１には、通常画像ＮＩと拡大画像領域を通常画像ＮＩと同じ大きさの画像に拡大した拡大画像ＥＩが表示される（図１２参照）。
【００６８】
なお、通常画像ＮＩには、拡大画像Ｌ１として表示される領域に境界線ＢＬが表示される。また、拡大画像ＬＩの拡大倍率ＭＧも表示される。
【００６９】
なお、拡大観察領域ＥＡの広さは、入力部２７への入力により変更可能である。拡大観察領域ＥＡの広さを観察対象領域の１／ｘ倍（ｘは１を超える実数）に変更すると、拡大観察機能の実行中に光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いている場合に、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと光の照射位置の渦巻き型走査経路の中心からの距離ｒとの積ｒ×ｔが一定値ｋ／ｘとなるように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔが調整される。
【００７０】
また、画像信号処理回路２２は、光供給ファイバ５３の先端が拡大観察領域ＥＡを向いているときに受信する１／ｘの画素信号を順番に画像メモリ２５の通常画像格納領域において対応するアドレスに格納する。１／ｘの画素信号を格納することにより、通常画像信号が作成される。
【００７１】
以上のように、本実施形態の内視鏡装置によれば、十分な視野である通常画像とともに、通常画像の一部の領域を拡大した拡大画像を同時にモニタ１１において観察することが可能になる。
【００７２】
従来の内視鏡装置でも、一部の領域に対して信号処理により拡大表示可能である。しかし、実際の精細な光学情報が取得されないので、解像度の高い拡大画像を表示することは出来なかった。
【００７３】
一方、本実施形態の内視鏡装置によれば、拡大観察する領域においては単位面積当たりの画素信号の生成頻度を高くするので、解像度の高い拡大画像を作成することが可能になる。
【００７４】
また、従来の内視鏡装置でも、例えば、通常画像と拡大画像とを観察する光学系を別々に設け、別々の撮像素子または光ファイバにより受光することも可能である。しかし、このような内視鏡装置では、通常画像と拡大画像との間に視差があるため、拡大画像が通常画像の何処の部分の画像なのか判別が難しかった。また、内視鏡の挿入管の径が太くなり、細径化の要求に逆行することが問題点であった。
【００７５】
しかし、本実施形態の内視鏡装置によれば、通常画像ＮＩにおける拡大画像ＥＩの位置が容易に判別可能である。また、別々の光学系や別々のファイバが不要なので、挿入管５１を細径化することが可能である。
【００７６】
なお、本実施形態の内視鏡装置では、Ａ／Ｄ変換の周期ｔと中心点からの光の照射位置の距離ｒの積ｒ×ｔが一定となるように調整される構成であるが、一定でなくてもよい。拡大観察機能を実行時に、拡大観察領域における単位面積当たりの画素信号の生成頻度が通常観察領域における単位面積当たりの生成頻度より大きければ、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
前述のように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔ、中心点からの光の照射位置の距離ｒ、および渦巻き運動の角速度ωの積ｒ×ｔ×ωが画素信号を生成させる位置間隔に等しい。単位面積当たりの画素信号の生成頻度を大きくするためには、位置間隔を小さくすればよい。それゆえ、通常観察領域における位置間隔より拡大観察領域における位置間隔を小さくするように、Ａ／Ｄ変換の周期ｔまたは角速度ωを調整してもよい。
【００７８】
例えば、本実施形態において等角速度で光供給ファイバ５３の先端に渦巻き運動をさせながら、一定の周期でＡ／Ｄ変換を行なう構成であっても、通常観察領域における画素信号を生成させる位置間隔より拡大観察領域における位置間隔を小さくすることは可能である。ただし、このような構成では、通常観察領域および拡大観察領域それぞれにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度が一定とならないので、それぞれの領域内で中心に近くなるほど画素信号が画像メモリ２５に格納されること無く、消去される。
【００７９】
また、本実施形態の内視鏡装置では、通常観察機能の実行時にすべての画素信号を画像メモリ２５に格納する構成であるが、すべてを格納しなくてもよい。前述のように、単位面積当たりの画素信号の生成頻度が異なる場合は、中心に近くなるほど必要なアドレス以上の数の画素信号がデジタル信号として生成されるため、一部の画素信号のみが画像メモリ２５に格納される。
【００８０】
また、本実施形態の内視鏡装置では、拡大観察機能の実行時に拡大観察領域ＥＡは観察対象領域ＯＡの中心を含む領域であったが、中心を含まない領域を拡大観察領域として定めてもよい。前述のように、拡大観察領域ＥＡにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度を通常観察領域ＮＡにおける単位面積当たりの画素信号の生成頻度より高くすれば、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
また、本実施形態の内視鏡装置では、渦巻き型走査経路を沿うように光が走査される構成であるが、走査経路は渦巻き型に限られない。他の型の走査経路に沿って光が操作される構成であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態の内視鏡装置では、赤色光、緑色光、および青色光を出射する光源にレーザを用いる構成であるが、他の種類の光源を用いてもよい。ただし、光走査型内視鏡では、観察対象領域内の極小の一点に対して光が照射されることが好ましく、強い指向性を有する光を出射するためにレーザを用いることが好ましい。
【００８３】
また、本実施形態の内視鏡装置では、画素信号を生成するために光電子増倍管を用いる構成であるが、例えばフォトダイオードなどのように、それぞれの光成分の受光量を検出可能ないずれの受光器を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態を適用した内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
【図２】光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】光走査型内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】集光レンズから光が出射する状態を説明するための図である。
【図６】受光ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】ファイバ駆動部により駆動される光供給ファイバの走査経路である。
【図８】走査経路上における画素信号の生成頻度を説明するための図である。
【図９】通常観察機能実行時にモニタに表示される通常画像を示す図である。
【図１０】観察対象領域における拡大観察領域の位置と大きさを説明するための図である。
【図１１】拡大観察領域と通常観察領域における画素信号の生成頻度の違いを説明するための図である。
【図１２】拡大観察機能実行時にモニタに表示される通常画像と拡大画像を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 内視鏡装置
１１ モニタ
２０ 光走査型内視鏡プロセッサ
２２ 画像信号処理回路
２３ タイミングコントローラ
２５ 画像メモリ
３０ 光源ユニット
４０ 受光ユニット
４４ａ〜４４ｃ 第１〜第３のＡ／Ｄコンバータ
５０ 光走査型内視鏡
５３ 光供給ファイバ
ＥＡ 拡大観察領域
ＥＩ 拡大画像
ＮＡ 通常観察領域
ＮＩ 通常画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては、前記観察対象領域内における前記拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して、単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように撮像させる撮像駆動部と、
前記光学情報を電気信号である画素信号として受信する受信部と、
前記通常観察領域において取得した前記画素信号と前記拡大観察領域において取得した前記画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し、前記拡大観察領域において取得した前記画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備える
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と、前記光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と、前記光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡と、
前記光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して、受光量に応じた前記画素信号を生成する光電変換手段とを備え、
前記撮像駆動部は、前記光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御し、光の操作中に光が照射されるそれぞれの領域において前記画素信号を前記光電変換手段に生成させ、
前記受信部は、前記光電変換手段から前記画素信号を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記撮像駆動部は、前記所定の走査経路が渦巻き型走査経路となるように、前記走査駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記渦巻き型走査経路の角速度と、前記渦巻き型走査経路上における前記光供給伝達路の位置と前記渦巻き型走査経路の中心との距離と、前記光電変換手段による前記画素信号の生成周期との積が、前記拡大観察領域より前記通常観察領域において大きくなるように前記撮像駆動部は前記走査駆動部および／または前記光電変換手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記渦巻き型走査経路の中心に相当する前記観察対象領域上の位置を中心とする円形の領域が前記拡大観察領域に定められ、
前記撮像駆動部は、前記光供給伝達路を一定の角速度で前記渦巻き型走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御し、一定の生成周期で前記光電変換手段に前記画素信号を生成させる
ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記通常画像信号を形成する多数の前記画素信号を定められたアドレスに格納する通常画像メモリ領域と、前記拡大画像信号を形成する多数の前記画素信号を定められたアドレスに格納する拡大画像メモリ領域とを有する画像メモリを備え、
前記画像作成部は、前記受信部が受信した前記画素信号を、前記画素信号に対応する前記光学情報を発した領域に対応する前記アドレスに格納することにより、前記通常画像信号および前記拡大観察画像を作成する
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記通常観察画像と前記拡大観察画像とを同時に表示するモニタを備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と、前記光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と、前記光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡を駆動する内視鏡プロセッサであって、
前記光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御する制御部と、
前記光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して、受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段と、
前記観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては、前記観察対象領域における前記拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して、単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように光の走査速度および／または光電変換手段による画素信号の生成周期を調整する調整部と、
前記通常観察領域において取得した前記画素信号と前記拡大観察領域において取得した前記画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し、前記拡大観察領域において取得した前記画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備える
ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【請求項１】
観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては、前記観察対象領域内における前記拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して、単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように撮像させる撮像駆動部と、
前記光学情報を電気信号である画素信号として受信する受信部と、
前記通常観察領域において取得した前記画素信号と前記拡大観察領域において取得した前記画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し、前記拡大観察領域において取得した前記画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備える
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と、前記光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と、前記光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡と、
前記光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して、受光量に応じた前記画素信号を生成する光電変換手段とを備え、
前記撮像駆動部は、前記光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御し、光の操作中に光が照射されるそれぞれの領域において前記画素信号を前記光電変換手段に生成させ、
前記受信部は、前記光電変換手段から前記画素信号を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記撮像駆動部は、前記所定の走査経路が渦巻き型走査経路となるように、前記走査駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記渦巻き型走査経路の角速度と、前記渦巻き型走査経路上における前記光供給伝達路の位置と前記渦巻き型走査経路の中心との距離と、前記光電変換手段による前記画素信号の生成周期との積が、前記拡大観察領域より前記通常観察領域において大きくなるように前記撮像駆動部は前記走査駆動部および／または前記光電変換手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記渦巻き型走査経路の中心に相当する前記観察対象領域上の位置を中心とする円形の領域が前記拡大観察領域に定められ、
前記撮像駆動部は、前記光供給伝達路を一定の角速度で前記渦巻き型走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御し、一定の生成周期で前記光電変換手段に前記画素信号を生成させる
ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記通常画像信号を形成する多数の前記画素信号を定められたアドレスに格納する通常画像メモリ領域と、前記拡大画像信号を形成する多数の前記画素信号を定められたアドレスに格納する拡大画像メモリ領域とを有する画像メモリを備え、
前記画像作成部は、前記受信部が受信した前記画素信号を、前記画素信号に対応する前記光学情報を発した領域に対応する前記アドレスに格納することにより、前記通常画像信号および前記拡大観察画像を作成する
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記通常観察画像と前記拡大観察画像とを同時に表示するモニタを備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
観察対象領域に光を走査しながら照射する光供給伝達路と、前記光供給伝達路から出射する光が照射された領域における光学情報を伝達する光学情報伝達路と、前記光供給伝達路を駆動して光を走査させる走査駆動部とを有する光走査型内視鏡を駆動する内視鏡プロセッサであって、
前記光供給伝達路が所定の走査経路を通過するように前記走査駆動部を制御する制御部と、
前記光学情報伝達路により伝達された光学情報を受光して、受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段と、
前記観察対象領域内に定められる一部の領域である拡大観察領域においては、前記観察対象領域における前記拡大観察領域以外の領域である通常観察領域に比較して、単位面積当たりの光学情報の受光頻度を高くするように光の走査速度および／または光電変換手段による画素信号の生成周期を調整する調整部と、
前記通常観察領域において取得した前記画素信号と前記拡大観察領域において取得した前記画素信号の一部に基づいて通常観察画像に相当する通常画像信号を作成し、前記拡大観察領域において取得した前記画素信号に基づいて拡大観察画像に相当する拡大画像信号を作成する画像作成部とを備える
ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１１３３１２（Ｐ２０１０−１１３３１２Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８８１９０（Ｐ２００８−２８８１９０）
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]