内視鏡装置
【課題】１つの光源ランプから発せられる励起光と非励起光との双方の光量を制御し、最適な明るさバランスを得る。
【解決手段】光源ランプ３１から紫外域及び可視光域の照明光が発光されると、この照明光が第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４で光量調整され、回転フィルタ３５を介して観察対象に順次照射される。そして、観察対象からの蛍光及びＲＧＢ反射光を内視鏡挿入部１０ａの撮像ユニット１２で撮像し、画像処理ユニット５１で生成した蛍光画像及び通常画像をモニタ１００に表示する。このとき、第１絞り機構３３は照明光の波長帯域のうち励起光及びＲＧＢ光の光量を調整し、第２絞り機構３４は紫外域の光に対して透過性を有して励起光の光量に影響することなくＲＧＢ光の光量を調整する。これにより、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【解決手段】光源ランプ３１から紫外域及び可視光域の照明光が発光されると、この照明光が第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４で光量調整され、回転フィルタ３５を介して観察対象に順次照射される。そして、観察対象からの蛍光及びＲＧＢ反射光を内視鏡挿入部１０ａの撮像ユニット１２で撮像し、画像処理ユニット５１で生成した蛍光画像及び通常画像をモニタ１００に表示する。このとき、第１絞り機構３３は照明光の波長帯域のうち励起光及びＲＧＢ光の光量を調整し、第２絞り機構３４は紫外域の光に対して透過性を有して励起光の光量に影響することなくＲＧＢ光の光量を調整する。これにより、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光画像と通常画像を撮像可能な内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蛍光画像と通常画像を撮像可能な面順次式電子内視鏡装置においては、光源装置からの励起光の照射により生体粘膜から発せられる自家蛍光の強度は、非励起光の照射により得られる粘膜からの反射光強度に比べて非常に弱い。このため、蛍光画像と通常画像を同時に撮像する場合、光源から発せられる励起光と非励起光との光量を同一の絞り機構で制御し、非励起光の光量を抑えるようとすると、同時に励起光の光量が抑えられてしまい、十分な明るさの蛍光画像を得ることが困難であるという問題が生じる。
【０００３】
これに対処するに、蛍光画像と通常画像との明るさ調整に関して、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、２つの光源ランプのそれぞれに対して絞り機構を備え、個別に光量を調整する技術が提案されている。また、特許文献２には、撮像素子で光電変換されたアナログ信号において、蛍光画像の信号を通常画像の信号より大きいゲインで増幅した後にデジタル変換する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９５６３５号公報
【特許文献１】特開２００３−１０１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、２つの光源ランプのそれぞれに対して絞り機構を備え、個別に光量を調整している。従って、光源ランプを２つ備える必要があり、装置が大型化するばかりでなく、コスト上昇を招いてしまう。
【０００５】
また、特許文献２の技術では、撮像素子で光電変換されたアナログ信号において、蛍光画像の信号を通常画像の信号より大きいゲインで増幅した後にデジタル変換している。このため、蛍光画像のＳ／Ｎ特性が悪化する可能性があり、ノイズの多い画像になる虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、１つの光源ランプから発せられる励起光と非励起光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることが可能な内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明による第１の内視鏡装置は、紫外域及び可視域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の波長帯域を紫外域または可視域の光に制限する波長制限手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象に伝送する照明伝送手段と、観察対象から発せられる蛍光または反射光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段より得られる撮像信号に基づき、前記蛍光による蛍光画像及び前記反射光による通常画像の合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、前記照明光の波長帯域のうち、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を前記発光手段と前記波長制限手段との間の光路上に備え、紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を前記波長制限手段と前記第１の遮光手段との間の光路上に備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による第２の内視鏡装置は、可視領域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象まで伝達する光伝達手段と、前記観察対象からの光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段により得られる撮像信号から合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、前記照明光の波長帯域を制限する波長制限手段を備え、前記波長制限手段は、前記照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、前記非励起光を前記励起光より少ない光量に制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１つの光源ランプから発せられる励起光と非励起光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００１０】
特に、第１の内視鏡装置においては、第１の遮光手段によって励起光及び可視光の光量を調整し、第２の遮光手段によって可視光に対してのみ光量調整を行うことが可能であり、１つの光源ランプから発せられる励起光の光量と可視光の光量とを個別に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００１１】
また、第２の内視鏡装置においては、波長制限手段で非励起光の光量を励起光の光量より少ない光量に制限することにより、励起光の照射によって観察対象から発せられる自家蛍光の光量と非励起光の照射による反射光の光量とを同等にすることが可能であり、ゲイン調整によるノイズを抑制しつつ、最適な明るさバランスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は内視鏡装置の全体構成図、図２は撮像ユニットの構成を示す説明図、図３は回転フィルタの構成を示す説明図、図４は画像処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、第１形態の内視鏡装置１は、生体粘膜等の観察対象５から発せられる蛍光または反射光による観察が可能な内視鏡１０と、観察対象５を照明するための照明光を内視鏡１０に供給する光源装置３０と、内視鏡１０からの撮像信号を処理して観察画像を生成するためのプロセッサ５０と、プロセッサ５０で生成した観察画像を表示するためのモニタ１００とを備えている。
【００１４】
内視鏡１０は、体腔内等に挿入される内視鏡挿入部１０ａと、この内視鏡挿入部１０ａの基端側に設けられた操作部１０ｂとを備えている。内視鏡挿入部１０ａの先端部には、光源装置３０から発せられる照明光を伝送して観察対象５に照射するための照明伝送手段としてのライトガイド１１の出射端と、照明光の照射によって観察対象５から発せられる蛍光及び反射光を撮像するための撮像手段としての撮像ユニット１２とが配置されている。
【００１５】
撮像ユニット１２は、図２に示すように、蛍光及び反射光の入射光を光電変換する撮像素子１３の前面に、入射光を撮像素子１３に集光する対物レンズ１４が配置され、更に、対物レンズ１４の前面に、照明光を観察対象に照射したときの反射光のうち励起光の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ１５が配置されて構成されている。蛍光及び反射光を撮像する撮像素子１３としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ））等の撮像素子が用いられる。
【００１６】
また、内視鏡１０の操作部１０ｂには、赤、緑、青の光の照射による通常画像のみ表示する通常画像モードと、励起光の照射による蛍光画像及び赤、緑、青の光による通常画像を同時に表示する同時観察モードとの間で切り替え操作を行うモード切替スイッチ１６が配設されている。
【００１７】
尚、以下では、赤、緑、青の光をＲＧＢ光と記述し、赤、緑、青の光を観察対象に照射したときの反射光をＲＧＢ反射光と記述する。
【００１８】
次に、光源装置３０は、本形態においては、紫外域の波長帯域の励起光と可視域の光とを含む照明光を観察対象に照射するための照明手段として形成され、紫外域及び可視域に分光スペクトルをもつ照明光を発光可能な発光手段としての光源ランプ３１と、照明光の熱線をカットする熱線カットフィルタ３２と、照明光の光路上に配置され、照明光の光量を調整する第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４と、照明光の光路上に配置されて回転動作することにより、照明光をＲＧＢ光または紫外域の波長帯域をもつ励起光に制限する波長制限手段としての回転フィルタ３５と、回転フィルタ３５を回転動作させるモータ３６と、モータ３６の駆動を制御する駆動制御回路３７と、励起光及びＲＧＢ光を集光する集光レンズ３８とを備えている。
【００１９】
尚、第１絞り機構３３は、紫外域及び可視域の光に対して吸収特性または反射特性を有するフィルタ素材からなり、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を形成している。また、第２絞り機構３４は、紫外域の光を透過し、可視域の光に対してのみ吸収特性または反射特性を有するフィルタ素材からなり、紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を形成している。
【００２０】
図３に示すように、回転フィルタ３５は、ＲＧＢ光を透過するバンドパスフィル夕３５ａ，３５ｂ，３５ｃと、紫外域の励起光を透過するバンドパスフィルタ３５ｄとを備え、これらのバンドパスフィルタ３５ａ〜３５ｄを同心円状に配置したものである。回転フィルタ３５は、モータ３６によって回転駆動され、その結果、照明光の光路上に配置されるフィルタの種類が順次入れ替り、分光特性の異なる数種類のフィルタを透過した光が断続的に照射される。この回転フィルタ３５を介して断続的に照射される光を、以下、面順次光と記述する。
【００２１】
一方、プロセッサ５０は、撮像ユニット１２からの撮像信号を処理し、観察対象からのＲＧＢ反射光による通常画像と、観察対象から発せられる蛍光による蛍光画像との合成画像を生成する画像生成手段としての画像処理ユニット５１を主として備えている。
【００２２】
画像処理ユニット５１は、図４に詳細が示されるように、撮像信号のノイズ除去等を行うプリプロセス回路５２、アナログの撮像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５３、デジタル信号に基づきカラーバランス補正を行うためのカラーバランス補正回路５４、デジタル信号を照明光の種類ごとに分離するためのセレクタ５５、分離された信号を同時化するための４つのメモリ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ、４つのメモリ５６ａ〜５６ｄで同時化された信号に対して演算処理を施し、２種類の観察画像と文字情報を生成するための画像処理回路５７、演算処理されたデジタル信号をアナログの映像信号に変換するためのＤ／Ａコンバータ５８ａ，５８ｂ，５８ｃを備えている。
【００２３】
また、画像処理ユニット５１には、撮像ユニット１２の撮像素子１３による撮像のタイミングと回転フィルタ３５による照明光の照射タイミングとを同期させるタイミングジェネレータ５９、撮像信号に基づき光源装置３０の絞り機構（第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４）の動作を制御する調光回路６０、撮像素子１３を駆動するドライバ６１、モード切替スイッチ１６の動作を検知し、通常画像モードと同時観察モードとの切り替え操作を行うＣＰＵ６２を備えている。
【００２４】
次に、以上の構成を有する内視鏡装置１の動作について説明する。先ず、光源装置３０に内蔵された光源ランプ３１から紫外域及び可視光域に分光スペクトルをもつ照明光が発光されると、この照明光が熱線カットフィルタ３２に入射される。熱線カットフィルタ３２は、照明光に含まれる熱線を遮光し、これにより、観察対象の発熱が抑制される。
【００２５】
熱線カットフィルタ３２で熱線がカットされた照明光は、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４により、光量が調整される。第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４は、プロセッサ５０内部の調光回路６０からの信号に基づいて制御され、光の通過領域に挿入されて狭められることにより、照明光の光量を調整する。詳細には、第１絞り機構３３は、照明光の光路上で開閉動作することにより、照明光の波長帯域のうち励起光及びＲＧＢ光の光量を調整する機構となっており、また、第２絞り機構３４は、紫外域の光に対して透過性を有するため、励起光の光量に影響することなくＲＧＢ光の光量を調整する機構となっている。
【００２６】
更に、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４で光量調整された照明光は、光路上に備えられた回転フィルタ３５に入射され、この回転フィルタ３５から面順次光として出射される。すなわち、回転フィルタ３５は、駆動制御回路３７からの制御信号を受けたモータ３６の作動により回転駆動し、照明光の光路上に、分光特性の異なるバンドパスフィルタ３５ａ〜３５ｄが順次配置されて入れ替わることで、ＲＧＢ光及び励起光が集光レンズ３８を介してライトガイド１１の入射端に順次入射される。
【００２７】
光源装置３０からの面順次光は、ライトガイド１１によって導光されて内視鏡挿入部１０ａ先端の出射端から観察対象に照射され、面順次光の照射によって観察対象から得られる自家蛍光または反射光が内視鏡挿入部１０ａの先端に内蔵された撮像ユニット１２により撮像される。撮像ユニット１２による撮像は、プロセッサ５０内部のタイミングジェネレータ５９により制御され、面順次光の照射タイミングに同期して行われる。
【００２８】
励起光が照射される時間帯においては、観察対象から発せられる自家蛍光及び励起光の反射光のうち、近紫外に分光スペクトルをもつ励起光の反射が励起光カットフィルタ１５で遮光され、可視域に分光スペクトルを持つ自家蛍光のみが対物レンズ１４により集光されて撮像素子１３によって光電変換される。
【００２９】
また、ＲＧＢ光の照射時には、可視域に分光スペクトルを持つＲＧＢ反射光は励起光カットフィルタ１５で遮光されることなく、撮像素子１３によって光電変換される。この光電変換により撮像素子１３内で生成された撮像信号は、プロセッサ５０内の画像処理ユニット５１においてアナログ的な増幅処理によりレベル調整される。
【００３０】
画像処理ユニット５１は、図４に示すように、撮像素子１３から送られる撮像信号をプリプロセス回路５２でノイズ除去とゲイン調整を行い、Ａ／Ｄコンバータ５３を介してデジタル信号に変換し、カラーバランス補正回路５４でゲイン調整した後に、セレクタ５５で分離して、ＲＧＢ光及び蛍光（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｓ）毎の４つのメモリ５６ａ〜５６ｄに格納する。このとき、連続して送られてくる撮像信号は、セレクタ５５において面順次光の照射タイミングに基づいて分離され、分離された撮像信号は、メモリ５６ａ〜５６ｄにおいて同時化された後、画像処理回路５７に出力される。
【００３１】
画像処理回路５７は、各メモリ５６ａ〜５６ｄから送られる撮像信号を基に、ＲＧＢ光による通常画像と励起光による蛍光画像とを生成し、その一部を分離または合成し、文字情報を付加した後に画像データとしてモニタ１００に出力する。このとき、モニタ１００は、画像処理ユニット５１からの画像データを受信し、本実施形態における内視鏡装置１の操作者が観察対象をカラーイメージとして観察するための観察画像を表示する。
【００３２】
尚、このとき、タイミングジェネレータ５９は、回転フィルタ３５の駆動制御回路３７から送られてくる同期信号を受けて、撮像素子１３が照明光の照射タイミングに同期して撮像するように、撮像素子１３を駆動するためのドライバ６１を制御する。
【００３３】
また、画像処理ユニット５１においては、ＣＰＵ６２が内視鏡１０のモード切替スイッチ１６による通常画像モードと同時観察モードとの切り替え操作を検知し、画像処理回路５７に切替信号を送信する。画像処理回路５７は、通常画像モードが選択されたことを示す切替信号をＣＰＵ６２から受信した場合、メモリ５６ａ〜５６ｃに格納されたＲＧＢ光による３つの撮像信号に基づき通常画像を生成する。また、画像処理回路５７は、同時観察モードが選択されたことを示す切替信号をＣＰＵ６２から受信した場合、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｓのメモリ５６ａ〜５６ｄに格納されたＲＧＢ反射光及び蛍光による４つの撮像信号（同時化された４つの撮像信号）を受けて、通常画像と蛍光画像との合成画像を生成する。
【００３４】
モード切替え操作を検知したＣＰＵ６２からの切替信号は、同時に、ドライバ６１と調光回路６０に送られる。ドライバ６１は、ＣＰＵ６２からの切替信号に基づき、撮像素子１３の駆動を制御する。また、調光回路６０は、ＣＰＵ６２からの切替信号と、セレクタ５５を介したプリプロセス回路５２からの調光信号とに基づき、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４を制御する。
【００３５】
次に、プリプロセス回路５２と調光回路６０、及び第１絞り機構３３と第２絞り機構３４とが照明光の光量調整を行う過程について説明する。
【００３６】
プリプロセス回路５２は、撮像信号がもつ画像の明るさに関する情報信号を生成する。調光回路６０は、この画像の明るさに関する情報信号に基づき、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４を制御するための調光信号を生成する。尚、画像の明るさに関する情報信号及びそれに基づく調光信号は、ＲＧＢ反射光と蛍光のそれぞれの撮像信号において生成される。
【００３７】
第１絞り機構３３は、蛍光の調光信号に基づいて励起光の照射光の光量調整を行う。このとき、第１絞り機構３３は、励起光と同時にＲＧＢ光の光量に対しても絞りの効果をもつが、一般に観察対象から発せられる自家蛍光はＲＧＢ反射光に比べて光量が非常に少なく、ＲＧＢ光を最適な光量に調整するためには、第１絞り機構３３による光量絞りだけでは不十分である。
【００３８】
これに対し、第２絞り機構３４は、ＲＧＢ反射光の撮像信号に基づく調光信号を受けて、光源装置３０から発せられるＲＧＢ照明光が最適な光量になるように調整する。このとき、第２絞り機構３４は、紫外域の励起光に対して透過性をもつため、第１絞り機構３３によって調整された励起光の光量に対しては影響を与えない。
【００３９】
以上のように、第１形態の内視鏡装置１においては、光源ランプ３１から発せられる照明光を回転フィルタ３５を通じて励起光及びＲＧＢ光を順次照射することにより、観察対象から得られる蛍光画像及び通常画像を同時に撮像し、モニタ１００に表示することができる。この場合の観察対象は、主として気管支や消化器等の生体組織であるが、一般に生体組織から発せられる自家蛍光強度は、ＲＧＢ反射光に比べて非常に微弱であり、画像の明るさを一定に保つために励起光とＲＧＢ光を個別に光量調整する必要がある。これに対し、本実施形態における第１絞り機構３３は、紫外域の励起光と可視域のＲＧＢ光の光量を調整する機能を有しており、第２絞り機構３４は、可視域のＲＧＢ光に対してのみ光量調整を行うため、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００４０】
また、蛍光画像または通常画像の明るさに応じて励起光とＲＧＢ光を同一の絞り機構で制御する場合には、励起光とＲＧＢ光のうちどちらかの光量が必要以上に絞られるため、撮像信号に対してゲイン調整を行う必要があり、片方の画像のＳ／Ｎ特性が悪化し、ノイズの多い画像になってしまう。これに対し、本実施形態における内視鏡装置１は、励起光と照明光とを個別に調光可能なため、蛍光画像と通常画像のそれぞれに対して最適な光量が確保でき、撮像信号のゲイン調整を少なくしてノイズの少ない画像を得ることができる。
【００４１】
例えば、図１の内視鏡装置１において、内視鏡挿入部１０ａ先端が観察対象５に近い位置で撮像する場合、蛍光及びＲＧＢ反射光は観察に十分な光量が得られ、それぞれ第１絞り機構３３と第２絞り機構３４により適正な光量に調整されるため、プロセッサ５０内部で撮像信号をゲイン調整することなく、ノイズの少ない蛍光画像と通常画像とを得ることができる。
【００４２】
一方、内視鏡挿入部１０ａ先端から観察対象５までの距離が遠く、励起光を最大の光量で照射しても観察に十分な光量の蛍光が得られない場合には、蛍光による撮像信号に対してゲイン調整を行う必要があるが、この場合においても、十分な光量が得られるＲＧＢ反射光は第２絞り機構３４によって適正な光量に調整されるため、ゲイン調整を行う必要がなくノイズの少ない通常画像を得ることができる。
【００４３】
また、励起光とＲＧＢ光に対して個別に絞り機構を設ける必要がないため、１つの光源ランプから照射される照明光を紫外域の励起光と可視域のＲＧＢ光に分光する機構を設けるか、もしくは励起光とＲＧＢ光に対して２つの専用光源ランプを設ける必要がなく、光源装置の大型化とコスト増加を抑えるという効果も得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図５〜図１１は本発明の実施の第２形態に係り、図５は内視鏡装置の全体構成図、図６は回転フィルタの構成を示す説明図、図７は第１切替フィルタの分光特性を示す説明図、図８は第２切替フィルタの分光特性を示す説明図、図９は通常画像モード時のフィルタ配置を示す説明図、図１０は同時観察モード時のフィルタ配置を示す説明図、図１１は各観察モードにおける面順次光の照射タイミングを示す説明図である。
【００４５】
第２形態は、前述の第１形態に対し、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４に代えて、励起光及びＲＧＢ光の一部を遮光する絞り機構６５を用いるものであり、前述した同一の絞り機構で励起光とＲＧＢ光とを制御する場合の問題、すなわち、励起光とＲＧＢ光のうちどちらかの光量が必要以上に絞られることに対処するため撮像信号のゲイン調整を行い、その結果として片方の画像のＳ／Ｎ特性が悪化し、ノイズの多い画像になってしまうという問題を回避するため、回転フィルタ３５の構成を変更する。
【００４６】
尚、第１形態と同様の部材や回路部については同様の番号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
図５に示すように、第２形態の内視鏡装置１Ａは、第１形態における内視鏡装置１とほぼ同じ構成であり、内視鏡１０と、第１形態における第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４に代えて、励起光及びＲＧＢ光の一部を遮光する絞り機構６５を備えると共に、回転フィルタ３５に代えて、外周と内周とにそれぞれ異なるフィルタ群を備えた回転フィルタ６６を備えた光源装置３０Ａと、プロセッサ５０と、モニタ１００とを備えて構成されている。
【００４８】
光源装置３０Ａの絞り機構６５は、励起光及びＲＧＢ光の両方に対して透過性を持たない素材から構成されている。また、回転フィルタ６６は、図６に示すように、外周側の第１切替フィルタ６７と、この第１切替フィルタ６７よりも小径に形成されて内周側に同心状に配置された第２切替フィルタ６８とから構成されている。
【００４９】
第１切替フィルタ６７は、ＲＧＢ光及び励起光を透過する４つのバンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄを同心円状に配置した構成を有し、内周側の第２切替フィルタ６８は、ＲＧＢ光を透過する３つのバンドパスフィルタ６８ａ，６８ｂ，６８ｃが同心円状に配置された構成を有している。
【００５０】
第１切替フィルタ６７の４つのバンドパスフィルタ６７ａ〜６７ｄのうち、ＲＧＢ光を透過するバンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、励起光を透過するバンドパスフィルタ６７ｄよりも低い透過率を有しており、図７に示すように、バンドパスフルタ６７ｄを通過した励起光の光量に対して、バンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃを通過したＲＧＢ光（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）の光量が少なくなるように設定されている。
【００５１】
尚、第２実施形態における励起光の波長帯域は、第１実施形態とは異なり、紫外域のみではなく青色の可視域の波長帯域を含んでいる。
【００５２】
また、第２切替フィルタ６８の３つのバンドパスフィルタ６８ａ〜６８ｃは、図８に示すように、第１切替フィルタ６７のＲＧＢフィルタ（バンドパスフィルタ６７ａ〜６７ｃ）より光量の多いＲＧＢ光（Ｒ”、Ｇ”、Ｂ”）を透過する特性に設定されている。
【００５３】
以上の構成を有する第２形態における内視鏡装置１Ａの動作は、第１形態とほとんど同じであり、通常画像モード及び同時観察モードにおける回転フィルタ６６及び絞り機構６５に係る動作について、異なる箇所のみ説明する。
【００５４】
プロセッサ５０の画像処理ユニット５１に備えられたＣＰＵ６２がモード切替スイッチ１６による通常画像モードと同時観察モードとの切替え操作を検知し、切替信号を生成すると、この切替信号は、タイミングジェネレータ５９を介して光源装置３０Ａに内蔵されたモータ３６の駆動制御回路３７に送信される。駆動制御回路３７は、選択されたモードに応じて照明光の光路に対する回転フィルタ６６の配置を切り替える。尚、画像処理回路５７における切替信号受信時の動作は、第１形態と同様である。
【００５５】
例えば、駆動制御回路３７は、通常画像モードが選択されたことを示す切替信号を受信すると、図９に示すように、回転フィルタ６６内周の第２切替フィルタ６８のフィルタ群が照明光の光路上に移動するようにモータ３６の駆動を制御する。このとき、第２切替フィルタ６８のフィルタ群を透過した照明光は、図１１に示すように光量の多いＲ”Ｇ”Ｂ”の面順次光として、光伝達手段としてのライトガイド１１によって観察対象まで伝達されて照射される。
【００５６】
また、駆動制御回路３７において同時観察モードが選択されたことを示す切替信号が受信されると、図１０に示すように、回転フィルタ６６外周の第１切替フィルタ６７のフィルタ群が照明光の光路上に移動されるようにモータ３６の駆動を制御する。このとき。照明光として、図１１に示すように、励起光とこの励起光より光量の少ないＲ’Ｇ’Ｂ’の面順次光が観察対象に照射される。
【００５７】
すなわち、第２形態における波長制限手段としての回転フィルタ６６は、外周側の第１切替フィルタ６７により、照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、非励起光の光量を励起光の光量より少ない光量に制限する機能を実現している。
【００５８】
一方、第２形態における絞り機構６５は、画像処理ユニット５１に内蔵された調光回路６０からの調光信号に基づき、照明光の一部を遮光することにより光量を調整する。前述したように、第２形態における絞り機構６５は、励起光及びＲＧＢ光の両方に対して透過性を持たない素材からなり、照明光の光量を調整する光量調整手段を形成している。
【００５９】
以上のように、第２形態の内視鏡装置１Ａにおいては、回転フィルタ６６は、外周のフィルタ群に励起光用フィルタより透過率の低いＲＧＢフィルタを配し、同時観察モードにおいて観察対象から発せられる蛍光とＲＧＢ反射光の光量が同等の光量となるように構成されており、撮像素子１３に入射する蛍光とＲＧＢ反射光がほぼ同等の光量となっている。従って、蛍光を励起するための励起光とＲＧＢ光とを個別に光量調整する必要がなく、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を、１つの絞り機構６５で制御し、第１形態と同様、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００６０】
この場合、撮像素子に入射する蛍光の光量がＲＧＢ反射光の光量に対して非常に微弱な場合、励起光とＲＧＢ光とを同一の絞り機構で制御する構成では、撮像素子におけるＲＧＢ反射光の飽和を避けるために光量を抑制すると同時に蛍光の光量が極端に少なくなるため、プロセッサ内部でゲイン調整を行う必要があり、蛍光画像のＳ／Ｎ特性が悪化してノイズの多い画像になってしまうという問題があるが、これに対して第２形態では、撮像素子に入射する蛍光とＲＧＢ反射光はほぼ同等の光量であるため、ＲＧＢ反射光の光量を抑制しても蛍光の光量が極端に少なくなることはなく、ゲイン調整によるノイズの増加が少ないという利点がある。
【００６１】
尚、以上の各実施形態における撮像ユニット１２において、撮像素子１３前面（対物レンズ１４前面）に配置される励起光カットフィルタ１５に代えて、モザイク状のカラーフィルタを備えるようにしても良い。このモザイク状のカラーフィルタを採用する場合には、光源装置３０（３０Ａ）内に、図１２に示すように、蛍光画像を得るための励起光及び通常画像を得るための白色光の波長帯域を透過する２つのバンドパスフィルタ７０ａ，７０ｂを同心円状に配した回転フィルタ７０を備える。
【００６２】
この回転フィルタ７０の回転動作により、励起光及び白色光が面順次光として照射され、撮像素子１３はタイミングジェネレータ５９により励起光と白色光の照射タイミングに同期して撮像する。モザイク状のカラーフィルタを透過した光は、撮像素子１３の各画素で受光され、各画素における撮像信号を画像処理回路５７で演算処理することによりカラー画像が生成される。
【００６３】
また、各実施形態においては、内視鏡挿入部１０ａの先端部に１つの撮像ユニット１２を備える例について説明したが、図１３に示すように、撮像ユニット１２と撮像ユニット１２’との２つの撮像ユニットを備えるようにしても良い。前面に励起光カットフィルタ１５を有する撮像ユニット１２は蛍光撮像用とし、励起光カットフィルタを有しない撮像ユニット１２’はＲＧＢ反射光撮像用として用いる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の第１形態に係り、内視鏡装置の全体構成図
【図２】同上、撮像ユニットの構成を示す説明図
【図３】同上、回転フィルタの構成を示す説明図
【図４】同上、画像処理ユニットの構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の第１形態に係り、内視鏡装置の全体構成図
【図６】同上、回転フィルタの構成を示す説明図
【図７】同上、第１切替フィルタの分光特性を示す説明図
【図８】同上、第２切替フィルタの分光特性を示す説明図
【図９】同上、通常画像モード時のフィルタ配置を示す説明図
【図１０】同上、同時観察モード時のフィルタ配置を示す説明図
【図１１】同上、各観察モードにおける面順次光の照射タイミングを示す説明図
【図１２】変形例に係り、回転フィルタの構成を示す説明図
【図１３】同上、撮像ユニットの構成を示す説明図
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ 内視鏡装置
５ 観察対象
１０ 内視鏡
１０ａ 内視鏡挿入部
１１ ライトガイド
１２ 撮像ユニット
１３ 撮像素子
３０，３０Ａ 光源装置
３１ 光源ランプ
３３ 第１絞り機構
３４ 第２絞り機構
３５ 回転フィルタ
５１ 画像処理ユニット
６５ 絞り機構
６６ 回転フィルタ
６７ 第１切替フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光画像と通常画像を撮像可能な内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蛍光画像と通常画像を撮像可能な面順次式電子内視鏡装置においては、光源装置からの励起光の照射により生体粘膜から発せられる自家蛍光の強度は、非励起光の照射により得られる粘膜からの反射光強度に比べて非常に弱い。このため、蛍光画像と通常画像を同時に撮像する場合、光源から発せられる励起光と非励起光との光量を同一の絞り機構で制御し、非励起光の光量を抑えるようとすると、同時に励起光の光量が抑えられてしまい、十分な明るさの蛍光画像を得ることが困難であるという問題が生じる。
【０００３】
これに対処するに、蛍光画像と通常画像との明るさ調整に関して、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、２つの光源ランプのそれぞれに対して絞り機構を備え、個別に光量を調整する技術が提案されている。また、特許文献２には、撮像素子で光電変換されたアナログ信号において、蛍光画像の信号を通常画像の信号より大きいゲインで増幅した後にデジタル変換する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９５６３５号公報
【特許文献１】特開２００３−１０１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、２つの光源ランプのそれぞれに対して絞り機構を備え、個別に光量を調整している。従って、光源ランプを２つ備える必要があり、装置が大型化するばかりでなく、コスト上昇を招いてしまう。
【０００５】
また、特許文献２の技術では、撮像素子で光電変換されたアナログ信号において、蛍光画像の信号を通常画像の信号より大きいゲインで増幅した後にデジタル変換している。このため、蛍光画像のＳ／Ｎ特性が悪化する可能性があり、ノイズの多い画像になる虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、１つの光源ランプから発せられる励起光と非励起光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることが可能な内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明による第１の内視鏡装置は、紫外域及び可視域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の波長帯域を紫外域または可視域の光に制限する波長制限手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象に伝送する照明伝送手段と、観察対象から発せられる蛍光または反射光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段より得られる撮像信号に基づき、前記蛍光による蛍光画像及び前記反射光による通常画像の合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、前記照明光の波長帯域のうち、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を前記発光手段と前記波長制限手段との間の光路上に備え、紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を前記波長制限手段と前記第１の遮光手段との間の光路上に備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による第２の内視鏡装置は、可視領域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象まで伝達する光伝達手段と、前記観察対象からの光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段により得られる撮像信号から合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、前記照明光の波長帯域を制限する波長制限手段を備え、前記波長制限手段は、前記照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、前記非励起光を前記励起光より少ない光量に制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１つの光源ランプから発せられる励起光と非励起光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００１０】
特に、第１の内視鏡装置においては、第１の遮光手段によって励起光及び可視光の光量を調整し、第２の遮光手段によって可視光に対してのみ光量調整を行うことが可能であり、１つの光源ランプから発せられる励起光の光量と可視光の光量とを個別に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００１１】
また、第２の内視鏡装置においては、波長制限手段で非励起光の光量を励起光の光量より少ない光量に制限することにより、励起光の照射によって観察対象から発せられる自家蛍光の光量と非励起光の照射による反射光の光量とを同等にすることが可能であり、ゲイン調整によるノイズを抑制しつつ、最適な明るさバランスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は内視鏡装置の全体構成図、図２は撮像ユニットの構成を示す説明図、図３は回転フィルタの構成を示す説明図、図４は画像処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、第１形態の内視鏡装置１は、生体粘膜等の観察対象５から発せられる蛍光または反射光による観察が可能な内視鏡１０と、観察対象５を照明するための照明光を内視鏡１０に供給する光源装置３０と、内視鏡１０からの撮像信号を処理して観察画像を生成するためのプロセッサ５０と、プロセッサ５０で生成した観察画像を表示するためのモニタ１００とを備えている。
【００１４】
内視鏡１０は、体腔内等に挿入される内視鏡挿入部１０ａと、この内視鏡挿入部１０ａの基端側に設けられた操作部１０ｂとを備えている。内視鏡挿入部１０ａの先端部には、光源装置３０から発せられる照明光を伝送して観察対象５に照射するための照明伝送手段としてのライトガイド１１の出射端と、照明光の照射によって観察対象５から発せられる蛍光及び反射光を撮像するための撮像手段としての撮像ユニット１２とが配置されている。
【００１５】
撮像ユニット１２は、図２に示すように、蛍光及び反射光の入射光を光電変換する撮像素子１３の前面に、入射光を撮像素子１３に集光する対物レンズ１４が配置され、更に、対物レンズ１４の前面に、照明光を観察対象に照射したときの反射光のうち励起光の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ１５が配置されて構成されている。蛍光及び反射光を撮像する撮像素子１３としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ））等の撮像素子が用いられる。
【００１６】
また、内視鏡１０の操作部１０ｂには、赤、緑、青の光の照射による通常画像のみ表示する通常画像モードと、励起光の照射による蛍光画像及び赤、緑、青の光による通常画像を同時に表示する同時観察モードとの間で切り替え操作を行うモード切替スイッチ１６が配設されている。
【００１７】
尚、以下では、赤、緑、青の光をＲＧＢ光と記述し、赤、緑、青の光を観察対象に照射したときの反射光をＲＧＢ反射光と記述する。
【００１８】
次に、光源装置３０は、本形態においては、紫外域の波長帯域の励起光と可視域の光とを含む照明光を観察対象に照射するための照明手段として形成され、紫外域及び可視域に分光スペクトルをもつ照明光を発光可能な発光手段としての光源ランプ３１と、照明光の熱線をカットする熱線カットフィルタ３２と、照明光の光路上に配置され、照明光の光量を調整する第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４と、照明光の光路上に配置されて回転動作することにより、照明光をＲＧＢ光または紫外域の波長帯域をもつ励起光に制限する波長制限手段としての回転フィルタ３５と、回転フィルタ３５を回転動作させるモータ３６と、モータ３６の駆動を制御する駆動制御回路３７と、励起光及びＲＧＢ光を集光する集光レンズ３８とを備えている。
【００１９】
尚、第１絞り機構３３は、紫外域及び可視域の光に対して吸収特性または反射特性を有するフィルタ素材からなり、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を形成している。また、第２絞り機構３４は、紫外域の光を透過し、可視域の光に対してのみ吸収特性または反射特性を有するフィルタ素材からなり、紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を形成している。
【００２０】
図３に示すように、回転フィルタ３５は、ＲＧＢ光を透過するバンドパスフィル夕３５ａ，３５ｂ，３５ｃと、紫外域の励起光を透過するバンドパスフィルタ３５ｄとを備え、これらのバンドパスフィルタ３５ａ〜３５ｄを同心円状に配置したものである。回転フィルタ３５は、モータ３６によって回転駆動され、その結果、照明光の光路上に配置されるフィルタの種類が順次入れ替り、分光特性の異なる数種類のフィルタを透過した光が断続的に照射される。この回転フィルタ３５を介して断続的に照射される光を、以下、面順次光と記述する。
【００２１】
一方、プロセッサ５０は、撮像ユニット１２からの撮像信号を処理し、観察対象からのＲＧＢ反射光による通常画像と、観察対象から発せられる蛍光による蛍光画像との合成画像を生成する画像生成手段としての画像処理ユニット５１を主として備えている。
【００２２】
画像処理ユニット５１は、図４に詳細が示されるように、撮像信号のノイズ除去等を行うプリプロセス回路５２、アナログの撮像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５３、デジタル信号に基づきカラーバランス補正を行うためのカラーバランス補正回路５４、デジタル信号を照明光の種類ごとに分離するためのセレクタ５５、分離された信号を同時化するための４つのメモリ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ、４つのメモリ５６ａ〜５６ｄで同時化された信号に対して演算処理を施し、２種類の観察画像と文字情報を生成するための画像処理回路５７、演算処理されたデジタル信号をアナログの映像信号に変換するためのＤ／Ａコンバータ５８ａ，５８ｂ，５８ｃを備えている。
【００２３】
また、画像処理ユニット５１には、撮像ユニット１２の撮像素子１３による撮像のタイミングと回転フィルタ３５による照明光の照射タイミングとを同期させるタイミングジェネレータ５９、撮像信号に基づき光源装置３０の絞り機構（第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４）の動作を制御する調光回路６０、撮像素子１３を駆動するドライバ６１、モード切替スイッチ１６の動作を検知し、通常画像モードと同時観察モードとの切り替え操作を行うＣＰＵ６２を備えている。
【００２４】
次に、以上の構成を有する内視鏡装置１の動作について説明する。先ず、光源装置３０に内蔵された光源ランプ３１から紫外域及び可視光域に分光スペクトルをもつ照明光が発光されると、この照明光が熱線カットフィルタ３２に入射される。熱線カットフィルタ３２は、照明光に含まれる熱線を遮光し、これにより、観察対象の発熱が抑制される。
【００２５】
熱線カットフィルタ３２で熱線がカットされた照明光は、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４により、光量が調整される。第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４は、プロセッサ５０内部の調光回路６０からの信号に基づいて制御され、光の通過領域に挿入されて狭められることにより、照明光の光量を調整する。詳細には、第１絞り機構３３は、照明光の光路上で開閉動作することにより、照明光の波長帯域のうち励起光及びＲＧＢ光の光量を調整する機構となっており、また、第２絞り機構３４は、紫外域の光に対して透過性を有するため、励起光の光量に影響することなくＲＧＢ光の光量を調整する機構となっている。
【００２６】
更に、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４で光量調整された照明光は、光路上に備えられた回転フィルタ３５に入射され、この回転フィルタ３５から面順次光として出射される。すなわち、回転フィルタ３５は、駆動制御回路３７からの制御信号を受けたモータ３６の作動により回転駆動し、照明光の光路上に、分光特性の異なるバンドパスフィルタ３５ａ〜３５ｄが順次配置されて入れ替わることで、ＲＧＢ光及び励起光が集光レンズ３８を介してライトガイド１１の入射端に順次入射される。
【００２７】
光源装置３０からの面順次光は、ライトガイド１１によって導光されて内視鏡挿入部１０ａ先端の出射端から観察対象に照射され、面順次光の照射によって観察対象から得られる自家蛍光または反射光が内視鏡挿入部１０ａの先端に内蔵された撮像ユニット１２により撮像される。撮像ユニット１２による撮像は、プロセッサ５０内部のタイミングジェネレータ５９により制御され、面順次光の照射タイミングに同期して行われる。
【００２８】
励起光が照射される時間帯においては、観察対象から発せられる自家蛍光及び励起光の反射光のうち、近紫外に分光スペクトルをもつ励起光の反射が励起光カットフィルタ１５で遮光され、可視域に分光スペクトルを持つ自家蛍光のみが対物レンズ１４により集光されて撮像素子１３によって光電変換される。
【００２９】
また、ＲＧＢ光の照射時には、可視域に分光スペクトルを持つＲＧＢ反射光は励起光カットフィルタ１５で遮光されることなく、撮像素子１３によって光電変換される。この光電変換により撮像素子１３内で生成された撮像信号は、プロセッサ５０内の画像処理ユニット５１においてアナログ的な増幅処理によりレベル調整される。
【００３０】
画像処理ユニット５１は、図４に示すように、撮像素子１３から送られる撮像信号をプリプロセス回路５２でノイズ除去とゲイン調整を行い、Ａ／Ｄコンバータ５３を介してデジタル信号に変換し、カラーバランス補正回路５４でゲイン調整した後に、セレクタ５５で分離して、ＲＧＢ光及び蛍光（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｓ）毎の４つのメモリ５６ａ〜５６ｄに格納する。このとき、連続して送られてくる撮像信号は、セレクタ５５において面順次光の照射タイミングに基づいて分離され、分離された撮像信号は、メモリ５６ａ〜５６ｄにおいて同時化された後、画像処理回路５７に出力される。
【００３１】
画像処理回路５７は、各メモリ５６ａ〜５６ｄから送られる撮像信号を基に、ＲＧＢ光による通常画像と励起光による蛍光画像とを生成し、その一部を分離または合成し、文字情報を付加した後に画像データとしてモニタ１００に出力する。このとき、モニタ１００は、画像処理ユニット５１からの画像データを受信し、本実施形態における内視鏡装置１の操作者が観察対象をカラーイメージとして観察するための観察画像を表示する。
【００３２】
尚、このとき、タイミングジェネレータ５９は、回転フィルタ３５の駆動制御回路３７から送られてくる同期信号を受けて、撮像素子１３が照明光の照射タイミングに同期して撮像するように、撮像素子１３を駆動するためのドライバ６１を制御する。
【００３３】
また、画像処理ユニット５１においては、ＣＰＵ６２が内視鏡１０のモード切替スイッチ１６による通常画像モードと同時観察モードとの切り替え操作を検知し、画像処理回路５７に切替信号を送信する。画像処理回路５７は、通常画像モードが選択されたことを示す切替信号をＣＰＵ６２から受信した場合、メモリ５６ａ〜５６ｃに格納されたＲＧＢ光による３つの撮像信号に基づき通常画像を生成する。また、画像処理回路５７は、同時観察モードが選択されたことを示す切替信号をＣＰＵ６２から受信した場合、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｓのメモリ５６ａ〜５６ｄに格納されたＲＧＢ反射光及び蛍光による４つの撮像信号（同時化された４つの撮像信号）を受けて、通常画像と蛍光画像との合成画像を生成する。
【００３４】
モード切替え操作を検知したＣＰＵ６２からの切替信号は、同時に、ドライバ６１と調光回路６０に送られる。ドライバ６１は、ＣＰＵ６２からの切替信号に基づき、撮像素子１３の駆動を制御する。また、調光回路６０は、ＣＰＵ６２からの切替信号と、セレクタ５５を介したプリプロセス回路５２からの調光信号とに基づき、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４を制御する。
【００３５】
次に、プリプロセス回路５２と調光回路６０、及び第１絞り機構３３と第２絞り機構３４とが照明光の光量調整を行う過程について説明する。
【００３６】
プリプロセス回路５２は、撮像信号がもつ画像の明るさに関する情報信号を生成する。調光回路６０は、この画像の明るさに関する情報信号に基づき、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４を制御するための調光信号を生成する。尚、画像の明るさに関する情報信号及びそれに基づく調光信号は、ＲＧＢ反射光と蛍光のそれぞれの撮像信号において生成される。
【００３７】
第１絞り機構３３は、蛍光の調光信号に基づいて励起光の照射光の光量調整を行う。このとき、第１絞り機構３３は、励起光と同時にＲＧＢ光の光量に対しても絞りの効果をもつが、一般に観察対象から発せられる自家蛍光はＲＧＢ反射光に比べて光量が非常に少なく、ＲＧＢ光を最適な光量に調整するためには、第１絞り機構３３による光量絞りだけでは不十分である。
【００３８】
これに対し、第２絞り機構３４は、ＲＧＢ反射光の撮像信号に基づく調光信号を受けて、光源装置３０から発せられるＲＧＢ照明光が最適な光量になるように調整する。このとき、第２絞り機構３４は、紫外域の励起光に対して透過性をもつため、第１絞り機構３３によって調整された励起光の光量に対しては影響を与えない。
【００３９】
以上のように、第１形態の内視鏡装置１においては、光源ランプ３１から発せられる照明光を回転フィルタ３５を通じて励起光及びＲＧＢ光を順次照射することにより、観察対象から得られる蛍光画像及び通常画像を同時に撮像し、モニタ１００に表示することができる。この場合の観察対象は、主として気管支や消化器等の生体組織であるが、一般に生体組織から発せられる自家蛍光強度は、ＲＧＢ反射光に比べて非常に微弱であり、画像の明るさを一定に保つために励起光とＲＧＢ光を個別に光量調整する必要がある。これに対し、本実施形態における第１絞り機構３３は、紫外域の励起光と可視域のＲＧＢ光の光量を調整する機能を有しており、第２絞り機構３４は、可視域のＲＧＢ光に対してのみ光量調整を行うため、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を適正に制御し、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００４０】
また、蛍光画像または通常画像の明るさに応じて励起光とＲＧＢ光を同一の絞り機構で制御する場合には、励起光とＲＧＢ光のうちどちらかの光量が必要以上に絞られるため、撮像信号に対してゲイン調整を行う必要があり、片方の画像のＳ／Ｎ特性が悪化し、ノイズの多い画像になってしまう。これに対し、本実施形態における内視鏡装置１は、励起光と照明光とを個別に調光可能なため、蛍光画像と通常画像のそれぞれに対して最適な光量が確保でき、撮像信号のゲイン調整を少なくしてノイズの少ない画像を得ることができる。
【００４１】
例えば、図１の内視鏡装置１において、内視鏡挿入部１０ａ先端が観察対象５に近い位置で撮像する場合、蛍光及びＲＧＢ反射光は観察に十分な光量が得られ、それぞれ第１絞り機構３３と第２絞り機構３４により適正な光量に調整されるため、プロセッサ５０内部で撮像信号をゲイン調整することなく、ノイズの少ない蛍光画像と通常画像とを得ることができる。
【００４２】
一方、内視鏡挿入部１０ａ先端から観察対象５までの距離が遠く、励起光を最大の光量で照射しても観察に十分な光量の蛍光が得られない場合には、蛍光による撮像信号に対してゲイン調整を行う必要があるが、この場合においても、十分な光量が得られるＲＧＢ反射光は第２絞り機構３４によって適正な光量に調整されるため、ゲイン調整を行う必要がなくノイズの少ない通常画像を得ることができる。
【００４３】
また、励起光とＲＧＢ光に対して個別に絞り機構を設ける必要がないため、１つの光源ランプから照射される照明光を紫外域の励起光と可視域のＲＧＢ光に分光する機構を設けるか、もしくは励起光とＲＧＢ光に対して２つの専用光源ランプを設ける必要がなく、光源装置の大型化とコスト増加を抑えるという効果も得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図５〜図１１は本発明の実施の第２形態に係り、図５は内視鏡装置の全体構成図、図６は回転フィルタの構成を示す説明図、図７は第１切替フィルタの分光特性を示す説明図、図８は第２切替フィルタの分光特性を示す説明図、図９は通常画像モード時のフィルタ配置を示す説明図、図１０は同時観察モード時のフィルタ配置を示す説明図、図１１は各観察モードにおける面順次光の照射タイミングを示す説明図である。
【００４５】
第２形態は、前述の第１形態に対し、第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４に代えて、励起光及びＲＧＢ光の一部を遮光する絞り機構６５を用いるものであり、前述した同一の絞り機構で励起光とＲＧＢ光とを制御する場合の問題、すなわち、励起光とＲＧＢ光のうちどちらかの光量が必要以上に絞られることに対処するため撮像信号のゲイン調整を行い、その結果として片方の画像のＳ／Ｎ特性が悪化し、ノイズの多い画像になってしまうという問題を回避するため、回転フィルタ３５の構成を変更する。
【００４６】
尚、第１形態と同様の部材や回路部については同様の番号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
図５に示すように、第２形態の内視鏡装置１Ａは、第１形態における内視鏡装置１とほぼ同じ構成であり、内視鏡１０と、第１形態における第１絞り機構３３及び第２絞り機構３４に代えて、励起光及びＲＧＢ光の一部を遮光する絞り機構６５を備えると共に、回転フィルタ３５に代えて、外周と内周とにそれぞれ異なるフィルタ群を備えた回転フィルタ６６を備えた光源装置３０Ａと、プロセッサ５０と、モニタ１００とを備えて構成されている。
【００４８】
光源装置３０Ａの絞り機構６５は、励起光及びＲＧＢ光の両方に対して透過性を持たない素材から構成されている。また、回転フィルタ６６は、図６に示すように、外周側の第１切替フィルタ６７と、この第１切替フィルタ６７よりも小径に形成されて内周側に同心状に配置された第２切替フィルタ６８とから構成されている。
【００４９】
第１切替フィルタ６７は、ＲＧＢ光及び励起光を透過する４つのバンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄを同心円状に配置した構成を有し、内周側の第２切替フィルタ６８は、ＲＧＢ光を透過する３つのバンドパスフィルタ６８ａ，６８ｂ，６８ｃが同心円状に配置された構成を有している。
【００５０】
第１切替フィルタ６７の４つのバンドパスフィルタ６７ａ〜６７ｄのうち、ＲＧＢ光を透過するバンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、励起光を透過するバンドパスフィルタ６７ｄよりも低い透過率を有しており、図７に示すように、バンドパスフルタ６７ｄを通過した励起光の光量に対して、バンドパスフィルタ６７ａ，６７ｂ，６７ｃを通過したＲＧＢ光（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）の光量が少なくなるように設定されている。
【００５１】
尚、第２実施形態における励起光の波長帯域は、第１実施形態とは異なり、紫外域のみではなく青色の可視域の波長帯域を含んでいる。
【００５２】
また、第２切替フィルタ６８の３つのバンドパスフィルタ６８ａ〜６８ｃは、図８に示すように、第１切替フィルタ６７のＲＧＢフィルタ（バンドパスフィルタ６７ａ〜６７ｃ）より光量の多いＲＧＢ光（Ｒ”、Ｇ”、Ｂ”）を透過する特性に設定されている。
【００５３】
以上の構成を有する第２形態における内視鏡装置１Ａの動作は、第１形態とほとんど同じであり、通常画像モード及び同時観察モードにおける回転フィルタ６６及び絞り機構６５に係る動作について、異なる箇所のみ説明する。
【００５４】
プロセッサ５０の画像処理ユニット５１に備えられたＣＰＵ６２がモード切替スイッチ１６による通常画像モードと同時観察モードとの切替え操作を検知し、切替信号を生成すると、この切替信号は、タイミングジェネレータ５９を介して光源装置３０Ａに内蔵されたモータ３６の駆動制御回路３７に送信される。駆動制御回路３７は、選択されたモードに応じて照明光の光路に対する回転フィルタ６６の配置を切り替える。尚、画像処理回路５７における切替信号受信時の動作は、第１形態と同様である。
【００５５】
例えば、駆動制御回路３７は、通常画像モードが選択されたことを示す切替信号を受信すると、図９に示すように、回転フィルタ６６内周の第２切替フィルタ６８のフィルタ群が照明光の光路上に移動するようにモータ３６の駆動を制御する。このとき、第２切替フィルタ６８のフィルタ群を透過した照明光は、図１１に示すように光量の多いＲ”Ｇ”Ｂ”の面順次光として、光伝達手段としてのライトガイド１１によって観察対象まで伝達されて照射される。
【００５６】
また、駆動制御回路３７において同時観察モードが選択されたことを示す切替信号が受信されると、図１０に示すように、回転フィルタ６６外周の第１切替フィルタ６７のフィルタ群が照明光の光路上に移動されるようにモータ３６の駆動を制御する。このとき。照明光として、図１１に示すように、励起光とこの励起光より光量の少ないＲ’Ｇ’Ｂ’の面順次光が観察対象に照射される。
【００５７】
すなわち、第２形態における波長制限手段としての回転フィルタ６６は、外周側の第１切替フィルタ６７により、照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、非励起光の光量を励起光の光量より少ない光量に制限する機能を実現している。
【００５８】
一方、第２形態における絞り機構６５は、画像処理ユニット５１に内蔵された調光回路６０からの調光信号に基づき、照明光の一部を遮光することにより光量を調整する。前述したように、第２形態における絞り機構６５は、励起光及びＲＧＢ光の両方に対して透過性を持たない素材からなり、照明光の光量を調整する光量調整手段を形成している。
【００５９】
以上のように、第２形態の内視鏡装置１Ａにおいては、回転フィルタ６６は、外周のフィルタ群に励起光用フィルタより透過率の低いＲＧＢフィルタを配し、同時観察モードにおいて観察対象から発せられる蛍光とＲＧＢ反射光の光量が同等の光量となるように構成されており、撮像素子１３に入射する蛍光とＲＧＢ反射光がほぼ同等の光量となっている。従って、蛍光を励起するための励起光とＲＧＢ光とを個別に光量調整する必要がなく、１つの光源ランプから発せられる励起光とＲＧＢ光との双方の光量を、１つの絞り機構６５で制御し、第１形態と同様、最適な明るさバランスを得ることができる。
【００６０】
この場合、撮像素子に入射する蛍光の光量がＲＧＢ反射光の光量に対して非常に微弱な場合、励起光とＲＧＢ光とを同一の絞り機構で制御する構成では、撮像素子におけるＲＧＢ反射光の飽和を避けるために光量を抑制すると同時に蛍光の光量が極端に少なくなるため、プロセッサ内部でゲイン調整を行う必要があり、蛍光画像のＳ／Ｎ特性が悪化してノイズの多い画像になってしまうという問題があるが、これに対して第２形態では、撮像素子に入射する蛍光とＲＧＢ反射光はほぼ同等の光量であるため、ＲＧＢ反射光の光量を抑制しても蛍光の光量が極端に少なくなることはなく、ゲイン調整によるノイズの増加が少ないという利点がある。
【００６１】
尚、以上の各実施形態における撮像ユニット１２において、撮像素子１３前面（対物レンズ１４前面）に配置される励起光カットフィルタ１５に代えて、モザイク状のカラーフィルタを備えるようにしても良い。このモザイク状のカラーフィルタを採用する場合には、光源装置３０（３０Ａ）内に、図１２に示すように、蛍光画像を得るための励起光及び通常画像を得るための白色光の波長帯域を透過する２つのバンドパスフィルタ７０ａ，７０ｂを同心円状に配した回転フィルタ７０を備える。
【００６２】
この回転フィルタ７０の回転動作により、励起光及び白色光が面順次光として照射され、撮像素子１３はタイミングジェネレータ５９により励起光と白色光の照射タイミングに同期して撮像する。モザイク状のカラーフィルタを透過した光は、撮像素子１３の各画素で受光され、各画素における撮像信号を画像処理回路５７で演算処理することによりカラー画像が生成される。
【００６３】
また、各実施形態においては、内視鏡挿入部１０ａの先端部に１つの撮像ユニット１２を備える例について説明したが、図１３に示すように、撮像ユニット１２と撮像ユニット１２’との２つの撮像ユニットを備えるようにしても良い。前面に励起光カットフィルタ１５を有する撮像ユニット１２は蛍光撮像用とし、励起光カットフィルタを有しない撮像ユニット１２’はＲＧＢ反射光撮像用として用いる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の第１形態に係り、内視鏡装置の全体構成図
【図２】同上、撮像ユニットの構成を示す説明図
【図３】同上、回転フィルタの構成を示す説明図
【図４】同上、画像処理ユニットの構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の第１形態に係り、内視鏡装置の全体構成図
【図６】同上、回転フィルタの構成を示す説明図
【図７】同上、第１切替フィルタの分光特性を示す説明図
【図８】同上、第２切替フィルタの分光特性を示す説明図
【図９】同上、通常画像モード時のフィルタ配置を示す説明図
【図１０】同上、同時観察モード時のフィルタ配置を示す説明図
【図１１】同上、各観察モードにおける面順次光の照射タイミングを示す説明図
【図１２】変形例に係り、回転フィルタの構成を示す説明図
【図１３】同上、撮像ユニットの構成を示す説明図
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ 内視鏡装置
５ 観察対象
１０ 内視鏡
１０ａ 内視鏡挿入部
１１ ライトガイド
１２ 撮像ユニット
１３ 撮像素子
３０，３０Ａ 光源装置
３１ 光源ランプ
３３ 第１絞り機構
３４ 第２絞り機構
３５ 回転フィルタ
５１ 画像処理ユニット
６５ 絞り機構
６６ 回転フィルタ
６７ 第１切替フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外域及び可視域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の波長帯域を紫外域または可視域の光に制限する波長制限手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象に伝送する照明伝送手段と、観察対象から発せられる蛍光または反射光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段より得られる撮像信号に基づき、前記蛍光による蛍光画像及び前記反射光による通常画像の合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、
前記照明光の波長帯域のうち、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を前記発光手段と前記波長制限手段との間の光路上に備え、
紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を前記波長制限手段と前記第１の遮光手段との間の光路上に備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
可視領域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象まで伝達する光伝達手段と、前記観察対象からの光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段により得られる撮像信号から合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、
前記照明光の波長帯域を制限する波長制限手段を備え、
前記波長制限手段は、前記照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、前記非励起光を前記励起光より少ない光量に制限することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１】
紫外域及び可視域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の波長帯域を紫外域または可視域の光に制限する波長制限手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象に伝送する照明伝送手段と、観察対象から発せられる蛍光または反射光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段より得られる撮像信号に基づき、前記蛍光による蛍光画像及び前記反射光による通常画像の合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、
前記照明光の波長帯域のうち、紫外光及び可視光に対して透過性を持たない素材からなる第１の遮光手段を前記発光手段と前記波長制限手段との間の光路上に備え、
紫外光に対してのみ透過性を有する第２の遮光手段を前記波長制限手段と前記第１の遮光手段との間の光路上に備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
可視領域を含む照明光を発光する発光手段と、前記照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた照明手段と、前記照明光を観察対象まで伝達する光伝達手段と、前記観察対象からの光を撮像する撮像手段を備えた内視鏡挿入部と、前記撮像手段により得られる撮像信号から合成画像を生成する画像生成手段とを備えた内視鏡装置において、
前記照明光の波長帯域を制限する波長制限手段を備え、
前記波長制限手段は、前記照明光の波長帯域を、蛍光画像を得るための励起光と通常画像を得るための非励起光とに制限し、前記非励起光を前記励起光より少ない光量に制限することを特徴とする内視鏡装置。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１６７３２５（Ｐ２００７−１６７３２５Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８６８４（Ｐ２００５−３６８６８４）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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