説明

電子内視鏡装置

【課題】使用者が処置具の使用/不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことを可能とする電子内視鏡装置を提供する。
【解決手段】処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、この検出結果を光源装置に送信する送信手段と、を電子内視鏡が備え、処置具検出手段の検出結果に基づいて電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を光源装置が備える。好ましくは、処置具検出手段は、処置具挿通チャンネルの遠位端側に設けられている。さらに好ましくは、処置具検出手段は、処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、処置具によってメカニカルスイッチが押圧された時に処置具が挿通されたと判定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子内視鏡と、前記電子内視鏡のライトガイドに照明光を供給する光源装置とを有する電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【0002】
主として体腔内を観察する為に使用される医療用の電子内視鏡は、電子内視鏡の挿入管先端部付近を照射する為の照明光を供給する為の光源装置と共に利用される。光ファイババンドル等のライトガイドが電子内視鏡の内部に挿通されており、このライトガイドの近位端側端面に照明光を入射させると、電子内視鏡先端部に配置されたライトガイドの遠位端側端面から照明光が放射される。ライトガイドの近位端側は電子内視鏡のコネクタ部から突出するように配置しており、電子内視鏡を光源装置に取り付けると、ライトガイドの近位端側端面は光源装置のケース内に配置されるようになっている。以下の説明では、この電子内視鏡と光源装置を電子内視鏡装置と総称する。
【0003】
光源装置は、通常キセノンランプ等の高出力のランプと、このランプから放射される光を集光してライトガイドの近位端側端面に入射させる為の集光レンズと、ランプとライトガイドとの間に配置され、ライトガイドに入射する光の光量を調整する為の絞りとを有する。この絞りは、電子内視鏡の先端部の周囲が所望の明るさで照明されるように自動的に開閉される。
【0004】
この絞りの自動制御は、電子内視鏡の先端部周囲の映像を撮像する為に設けられた固体撮像素子の出力を用いて行われる。例えば、固体撮像素子によって撮像された画像の平均の輝度を求め、その値が所定の範囲内に収まるようにフィードバック制御を行って、絞りを開閉し、光量の調整を行う。
【0005】
電子内視鏡の中には、生検鉗子などの処置具を挿通するための処置具挿通チャンネルを有するものがある。この処置具は表面にメッキが施された金属であるものが多く、その反射率は比較的高い。また、内視鏡による処置を行う為、処置具の、特に先端部は固体撮像素子によって撮像される範囲内に配置される必要がある。このため、処置具を用いている際に、照明光が処置具の先端で反射し、その反射光が固体撮像素子に入射してしまうことがある。これによって、画像の処置具周囲の部分が白色化する、所謂ハレーションが発生する。ハレーションが発生すると、画像の輝度値が大きく上昇する為、この状態から絞りの自動調整が行われると、必要以上に光量が絞られ、本来観察したい領域に充分な量の照明光が照射されない可能性がある。
【0006】
このような問題を回避する為、特許文献1のような構成が考案されている。特許文献1の構成は、固体撮像素子が撮像された画像を放射状に複数の領域に分割し、そのうち処置具が含まれていることが期待される領域の輝度は絞り調整においては考慮されない、というものである。これによって、ハレーションが発生した状態であっても、充分な光量の照明光を供給することができる。
【特許文献1】特開2003−180631
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1の構成では、処置具が挿通されているかどうかの判断は内視鏡の使用者が行う必要があった。すなわち、使用者は、内視鏡を使用する際に処置具を使っているかどうかの情報を、内視鏡又は光源装置を操作することによって入力する必要があった。
【0008】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、使用者が処置具の使用/不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことが可能な電子内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の問題を解決する為、本発明の電子内視鏡装置は、処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、この処置具検出手段の検出結果を光源装置に送信する送信手段と、を電子内視鏡が備え、この処置具検出手段の検出結果に基づいて電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を光源装置が備える。
【0010】
このように、本発明によれば処置具が挿通されているかどうかを自動的に判別可能であり、この検出結果に基づいて、処置具が挿通されている時とされていない時とで、光量調整の手法を変えることができる。
【0011】
また、処置具検出手段は、例えば処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、処置具によってメカニカルスイッチが押圧された時に処置具検出手段は処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたと判定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【0012】
以上のように、本発明によれば、使用者が処置具の使用/不使用に関する情報を入力することなく適切な調光を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の電子内視鏡システムのブロック図を示したものである。図1に示されるように、本発明の電子内視鏡システム1は電子内視鏡100、電子内視鏡用プロセッサ200(両者を組み合わせたものを、以下電子内視鏡装置と称する)、モニタ300及びキーボード400を有する。なお、電子内視鏡用プロセッサは、電子内視鏡100のライトガイド102へ照明光を供給する為の光源装置としての機能と、電子内視鏡100の挿入管101の先端に内蔵されたCCD104が撮像した画像の映像信号を処理してモニタ300に表示可能な形式(NTSC形式のビデオ信号など)に変換するビデオプロセッサとしての機能を兼ね備える。
【0014】
電子内視鏡100の基端部はコネクタ部150となっており、このコネクタ部150を介して電子内視鏡100は電子内視鏡用プロセッサ200に接続されるようになっている。また、コネクタ部150には、CCD104を制御する為のクロックパルスを生成してCCD104に送ると共にCCD104から出力される信号を処理して電子内視鏡用プロセッサ200に送信する為のCCD制御回路155と、このCCD制御回路155を制御する、或いは電子内視鏡100の操作ボタン(図示せず)の入力結果を電子内視鏡用プロセッサ200に送信する為に使用されるマイコン154と、電子内視鏡100の各種情報(機種情報、シリアルナンバーなど)が記憶されているEEPROM152とが内蔵されている。マイコン154を介して電子内視鏡用プロセッサ200に送信可能である。
【0015】
次いで、電子内視鏡用プロセッサ200のビデオプロセッサ機能につき説明する。電子内視鏡用プロセッサ200には、CCD制御回路155から出力された映像信号を処理する為の信号処理回路234が内蔵されている。信号処理回路234は、映像信号に対応する画像に各種画像処理(ブライトネス、コントラスト、カラーバランス調整、文字情報のスーパーインポーズなど)を行い、さらにこの画像を所定の形式のビデオ信号に変換する機能を有する。本実施形態においては、信号処理回路234は、RGB分離信号、Y/C分離信号(Sビデオ又はコンポーネント信号)、コンポジットビデオ信号を生成し、これらの信号を夫々電子内視鏡用プロセッサ200のケース240の外殻に設けられたRGB端子242a、Y/C分離端子242b、コンポジットビデオ端子242cに送る。この端子のいずれか(本実施形態においてはコンボジットビデオ端子242c)にモニタ300を接続することによって、CCD104によって撮像された画像をモニタ300で観察可能となる。
【0016】
電子内視鏡100の挿入管101には、生検鉗子やカテーテル等の各種処置具を体腔内に送り込む為の処置具挿通チャンネル107が設けられている。処置具挿通チャンネル107の基端側開口107aは電子内視鏡100のハンドル部105に設けられている。処置具挿通チャンネル107の遠位端側開口107bは電子内視鏡100の挿入管101の先端に設けられている。従って、基端側開口107aから処置具をチャンネル107に挿入して先端を遠位端側開口107bから露出させることができる。ここで、遠位端側開口107bは、そこから突出する処置具の先端部がCCD104の撮像範囲内に含まれるような位置に形成されている。すなわち、処置具を使用している際はモニタ300上には処置具の先端部が表示されるので、術者は処置具の状態を観察しながら処置具を正確に操作することができる。
【0017】
本実施形態においては、CCD104は周期的(例えば1/30秒毎)に画像を撮像しており、CCD制御回路155から出力される映像信号もまた、秒間30フレームの映像信号である。このため、電子内視鏡用プロセッサ200の信号処理回路234もまた、同様のタイミングで画像信号を取り出す必要がある。このタイミングを制御するためのタイミングパルスは、タイミングコントロール232から信号処理回路200に送られるようになっている。タイミングコントロール232からのパルスは、電子内視鏡用プロセッサ200のシステムコントロール220を介してCCD制御回路155にも送られている。この結果、CCD制御回路155と信号処理回路234は同期して動作する。
【0018】
システムコントロール回路220は、画像処理回路234による画像処理の制御のみならず、キーボード400、電子内視鏡用プロセッサ200のケース240の外殻に申せられたフロントパネル246、電子内視鏡100の操作ボタン(不図示)の入力結果を受信する機能を有する。システムコントロール回路220は、これらの入力結果に応じて、各種処理を実行する。例えば、モニタ300に表示される画像の静止(フリーズ機能)や、スーパーインポーズ処理において表示される文字情報の変更などを行う。なお、システムコントロール回路220は、CPU224、RAM226、ROM225を有しており、システムコントロール回路220による各種処理はCPU224がプログラム、データなどをROM225から読み出してRAM226に展開し、プログラムを実行することによってなされる。
【0019】
次いで、電子内視鏡用プロセッサ200の光源としての機能につき説明する。前述のように、電子内視鏡100にはライトガイド102が挿通されており、その遠位端側端面102aは挿入管101の先端に配置されている。また、ライトガイド102の基端部はコネクタ150より突出して設けられており、コネクタ部150を電子内視鏡用プロセッサ200に取り付けると、ライトガイド102の基端側端面102bは、電子内視鏡用プロセッサ200のケース240の内部に配置されるようになる。
【0020】
電子内視鏡用プロセッサ200は、光源部210を内蔵している。光源部210は、照明光を生成する為のランプ212、このランプ212を点灯させる為の電力を供給するランプ電源211、ランプ212によって生成された照明光をライトガイド102の基端側端面102bに集光させる為の集光レンズ214、及び集光レンズ214とライトガイド102の間に設けられている絞り216を有する。ランプ電源211の点灯/消灯はランプ制御部211aによって制御される。システムコントロール210はこのランプ制御部211aを制御することによってランプ212の点灯/消灯を制御することができる。
【0021】
また、絞り216はモータ218と接続されており、このモータ218によって絞り216の開度を調整することができる。モータ218はステッピングモータであり、モータードライバ217が生成するパルスによって駆動されるようになっている。さらに、このモータードライバ217は、システムコントロール回路220によって制御されるようになっている。従って、システムコントロール回路220は、電子内視鏡100の挿入管101の先端に配置されたライトガイド102の遠位端側端面102aから放射されて、挿入管101の先端部の周囲を照射する為の照明光の光量を調整することができる。
【0022】
照明光の調整は、術者がフロントパネル246などを操作することによって調整することも可能であるが、一般にはCCD制御回路155から送信される映像信号に含まれる画像の明るさに基づいて、自動的に行われる。この自動調光機能につき、以下説明する。
【0023】
信号処理回路234はCCD制御回路155からの映像信号をビデオ信号に変換するに当たって、1フレーム分の画像を一旦デジタルデータに変換している。本実施形態においては、CCD104は512x512ピクセルのカラー画像を撮像可能であるので、デジタルデータは水平座標xと垂直座標yとを引数とする、RGB各色の輝度値の関数R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)(0≦x≦511,0≦y≦511)で表現される。
【0024】
信号処理回路234は、このR(x,y)、G(x,y)、B(x,y)の値を所定の演算式(後述)に代入して、照明光調整用参照値Vを演算するようになっている。この参照値は、画像全体の明るさを代表する値である。参照値Vはシステムコントロール回路220に送信される。システムコントロール回路220は、この参照値Vが所定の範囲内に収まるように、モータードライバ217を制御して光量の調整を行う。すなわち、絞り216の開度を制御して光量を変化させると、それに応じて信号処理回路234から送信される参照値Vの値も変化する為、フィードバック制御によって参照値Vが所定の範囲内に収まるようにする。
【0025】
本実施形態においては、前述のように電子内視鏡100を処置具と共に使用することが可能となっている。処置具は一般に金属製であるので、照明光が処置具の先端で反射してCCD104に入射すると、処置具の周囲の輝度が極端に高くなる、所謂ハレーションが発生する。このため、参照値Vは、このハレーションの影響を考慮して演算する必要がある。
【0026】
本実施形態においては、処置具が使用されている時に、処置具が撮像されうる領域(すなわち、ハレーションが発生しうる領域)を予め実験などによって求め、処置具が使用されている時はこの領域内の画素の輝度値は参照値Vの演算時に考慮しないようになっている。
【0027】
本実施形態においては、図2に示すように、CCD104によって撮像される画像を左上領域A1、右上領域A2、左下領域A3、右下領域A4、及び中央領域A5に5分割している。領域A1〜A5の座標は数1のように定義されている。
【0028】
【数1】

【0029】
本実施形態においては、信号処理回路234は数2に基づいて領域A1〜A5各々の合計輝度値B1〜B5を求め、これをシステムコントロール220に送信する。システムコントロール220はこの合計輝度値B1〜B5から参照値Vを求める。
【0030】
【数2】

【0031】
処置具が使用されていない時は、参照値Vは数3によって演算される。
【0032】
【数3】

【0033】
すなわち、処置具が使用されていない時の参照値Vは、領域A1〜A4の各画素の輝度を係数0.8で重み付けし、且つ領域A5の各画素の輝度を係数1.2で重み付けし、これらの平均値をとったものである。一般に中央領域A5には、患部などの関心領域が含まれることが多い為、本実施形態においては、中央領域A5の各画素の輝度に大きな重み付け係数をかけ、それ以外の領域A1〜A4の各画素の輝度には小さな重み付け係数を掛けることによって、関心領域が所望の明るさとなるような参照値Vを算出している。なお、本実施形態においては領域A1〜A4の各画素に掛けられる重み付け係数の値は同じであるが、領域ごとに異なる重み付け係数を使用する構成としてもよい。
【0034】
また、処置具が使用されていない時の参照値Vは、数4によって演算される。
【0035】
【数4】

【0036】
すなわち、処置具を使用している時の参照値Vは、領域A1、A2、A4の各画素の輝度を係数0.8で重み付けし、領域A3の各画素の輝度を係数0.2で重み付けし、且つ領域A5の各画素の輝度を係数1.2で重み付けし、これらの平均値をとったものである。本実施形態においては、処置具の先端部は主として左下領域A3のみに表示されうることが予め判明しているため、処置具を使用している時は、左下領域A3に属する画素の輝度は参照値Vを求める差異に考慮されないようになっている。
【0037】
以上のように、数2〜4を用いて参照値Vを演算し、これに基づいて調光を行うと、ハレーションの有無に関わらず、適切な調光が行われるようになる。
【0038】
本実施形態においては、処置具が使用されているかどうかを自動的に判別できるようになっている。その構成に付き以下説明する。図3は、電子内視鏡100の挿入管101の先端部の断面図である。図3に示されているように、処置具挿通チャンネル107の遠位端部107bの付近の内周には、処置具検出スイッチ109が設けられている。処置具検出スイッチ109はボタン形のメカニカルスイッチであり、処置具(図3においては生検鉗子)Iを処置具挿通チャンネル107に通して、その先端部をチャンネルの遠位端部107bから突出させると、処置具Iの操作ワイヤWによって処置具検出スイッチ109が押し込まれる。処置具検出スイッチ109はケーブルを介してマイコン154(図1)に接続されており、マイコン154は処置具検出スイッチ109が押し込まれているかどうかを電子内視鏡用プロセッサ200のシステムコントロール220に送信することができる。システムコントロール220は受信した処置具検出スイッチ109の検出結果に基づいて、参照値Vを演算する際に数3と数4のいずれを使用するのかを判別している。
【0039】
以上のように、本実施形態においては、処置具検出スイッチ109によって、処置具が使用されているかどうかを自動的に判別し、この判別結果に基づいて光量の調整を行う。このため、処置具の使用によるハレーションの有無に関わらず、適切な調光が可能となる。
【0040】
なお、本実施形態においては、メカニカルスイッチによって処置具を検出しているが、光学センサや近接センサ等の非接触形のセンサを用いて処置具を検出する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の実施の形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態において、5つの領域に分割された撮像画像を示したものである。
【図3】本発明の実施の形態の電子内視鏡の挿入管の先端部の断面図である。
【符号の説明】
【0042】
1 電子内視鏡システム
100 電子内視鏡
101 挿入管
102 ライトガイド
104 CCD
107 処置具挿通チャンネル
109 処置具検出スイッチ
150 コネクタ部
155 CCD制御回路
200 電子内視鏡用プロセッサ
210 光源部
212 ランプ
216 絞り
218 モータ
220 システムコントロール
234 信号処理回路
300 モニタ
I 処置具
W ワイヤ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子内視鏡と、前記電子内視鏡と接続される光源装置と、を有する電子内視鏡装置であって、
前記電子内視鏡が、処置具挿通チャンネルと、前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたかどうかを検出する処置具検出手段と、前記処置具検出手段の検出結果を前記光源装置に送信する送信手段と、を備え、
前記光源装置が、前記電子内視鏡の送信手段から受信した前記処置具検出手段の検出結果に基づいて前記電子内視鏡に供給する照明光の光量を調整する光量調整手段を備えた、
ことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項2】
前記処置具検出手段は、前記処置具挿通チャンネルの遠位端側に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の電子内視鏡装置。
【請求項3】
前記処置具検出手段は、前記処置具挿通チャンネルの内壁に設けられたメカニカルスイッチを有し、該処置具によって前記メカニカルスイッチが押圧された時に、前記処置具検出手段は前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されたと判定する、ことを特徴する請求項1又は2に記載の電子内視鏡装置。
【請求項4】
前記光量調整手段は、前記処置具挿通チャンネルに処置具が挿通されていると前記処置具検出手段が判断した時は、前記電子内視鏡によって撮像された映像のうち、該処置具が含まれうる領域を除外した領域の輝度に基づいて光量の調整を行う、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電子内視鏡装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2008−142180(P2008−142180A)
【公開日】平成20年6月26日(2008.6.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−330612(P2006−330612)
【出願日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【出願人】(000000527)ペンタックス株式会社 (1,878)
【Fターム(参考)】