JPH07104495B2

JPH07104495B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH07104495B2
Application number: JP63146846A
Authority: JP
Inventors: 正関口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH01315715A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は粘膜等被写体の通常白色光画像と、複数の単色
光照射にもとずく機能情報画像の撮影可能な内視鏡装置
に関し、特にハレーション等の不具合のない白色光画像
を機能情報画像と同時に撮影可能な内視鏡装置に関す
る。

（従来の技術）異った波長の複数の単色光の照射で、例えば粘膜等被写
体の複数の単色光画像を撮影し、得られた単色光画像情
報から被写体の異った波長に対する吸光度の差を求め画
像化することにより、被写体の機能情報、例えばヘモグ
ロビン量、ヘモグロビンの酸素飽和度等に関する情報を
表示することが行われている。

例えば粘膜下のヘモグロビン量は２つの波長、569nmと6
50nmでの吸光度の差に比例するから両波長での吸光度の
差を画像化することにより、機能情報として粘膜下のヘ
モグロビン量を視覚化することができる。同様に569nm,
577nmおよび586nmの波長で撮影を行い、各波長での吸光
度間の演算によりヘモグロビン酸素飽和度を求めること
ができる。

このように粘膜等の被写体の機能情報を得るには、それ
ぞれ異なった波長の単色光で照明された画像間で画像解
析を行い、吸光度の差の画像を求める必要がある。従
来、単色光で照明を行うため一般に、光源からライトガ
イドまでの光路上に狭帯域のバンドパスフィルタを挿入
し、白色光から単色光を得ることが行われている。

一方、機能情報画像は被写体同一部位、同一時刻の白色
光画像と比較されることが病変部の診断ないし観察を行
ううえで重要である。このため白色光画像と単色光画像
は時系列的に連続して交互に撮影される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながらこれを行う従来技術には次のような問題が
ある。

すなわち、狭帯域バンドパスフィルタは透過光量が少な
いためそれを補償するため光源での発光強度を高める
と、同時に撮影される白色光画像と単色光画像のCCD等
撮像素子出力信号に著しい差が生じ、あるいは白色光画
像においてハレーションが生じる。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、機能情報画像撮影時単色光画像撮影のための照
射光量と、白色光画像撮影のための照射光量との差を小
さくし、両画像に対するCCD等撮像素子出力信号のレベ
ルを同等にし、機能情報画像と同時に撮影される白色光
画像を鮮明なものとし、機能情報画像と白色光画像の比
較の容易な内視鏡装置を提供することを目的とするもの
である。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の内視鏡装置は上記目的を達成するために、光を発生する光源と、波長透過領域の異なる複数の
フィルタ領域と入射光に対する透過領域を有する第１の
フィルタ手段と、入射光を減衰させる減衰領域と入射光
に対する透過領域を有する第２のフィルタ手段と、通常
画像撮影時には、前記光源からの光を第１のフィルタ手
段の透過領域と第２のフィルタ手段の透過領域からなる
第１の光路に入射させ、機能情報画像撮影時には、前記
光源からの光の第１のフィルタ手段の複数のフィルタ領
域の少なくとも１つと第２のフィルタ手段の透過領域か
らなる第２の光路と第１のフィルタ手段の透過領域と第
２のフィルタ手段の減衰領域からなる第３の光路を交互
に入射させるように第１のフィルタ手段と第２のフィル
タ手段を回転駆動する回転駆動手段と、機能情報画像撮
影時に前記光源で発生する光の光量を通常画像撮影時の
光量より増加させる光源制御手段を備えたことを特徴と
する。

あるいは、光を発生する光源と、波長透過領域の異なる複数の
フィルタ領域と入射光に対する透過領域を有するフィル
タ手段と、通常画像撮影時には、前記光源からの光の前
記透過領域を透過し、機能情報撮影時には、前記光源か
らの光が前記フィルタ領域と前記透過領域を交互に透過
するようにフィルタ手段を回転駆動する回転駆動手段
と、前記フィルタ領域に入射する光の光強度を、前記透
過領域に入射する光の光強度より強くするように前記光
源で発生する光の光量を制御する光源制御手段を備えた
ことを特徴とする。

（作用）上記のように構成した内視鏡装置における機能情報画
像撮影時、光強度変調手段により通常白色光画像撮影時
に比べ第１のフィルタ手段への入射光強度が高められ、
回転駆動手段により第１のフィルタ手段と第２のフィル
タ手段とが互いに同期をとって回転させられる。被写体
の照射に用いられる第２のフィルタ手段の出力光におい
て単色光強度と白色光強度の間には大きな差はない。

また、上記のように構成した内視鏡装置における機能
情報画像撮影時、光強度変調手段により単色光照射時フ
ィルタ手段への入射光強度が高められ、白色光照射時フ
ィルタ手段への入射光強度がそれに比べて低められるよ
うに交互に光強度の変調がなされる。被写体の照明に用
いられるフィルタ手段の出力光において単色光強度と白
色光強度の間には大きな差はない。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明の実施例の内視鏡装置
について説明を行う。

第１図に第１の実施例の機能情報画像としてヘモグロビ
ン量およびヘモグロビン酸素飽和度画像を表示可能な内
視鏡装置の光源部のブロック構成を示す。

第２図（ａ）および（ｂ）に本実施例で用いる第１のフ
ィルタ円板１と第２のフィルタ円板２の構成を示す。

第３図に本実施例における発光強度制御、フィルタ円板
１およびフィルタ円板２の回転駆動、フィルタ円板２の
出力光である被写体照明光の強度変化等のタイミングチ
ャートを示す。

本実施例の内視鏡装置は従来公知のように先端にCCDの
設置されたカメラ、カメラからの映像信号を入力し、NT
SC信号への変換、Ｒ、Ｇ、Ｂカラー画像信号への変換、
A/D変換、画像メモリへの格納、読み出し、D/A変換等の
信号処理を行う信号処理回路、装置全体の制御を行うCP
U11およびモニタTV等を有する他本発明の趣旨に沿い第
１図に示されるようにフィルタ円板１および２、ステッ
プモータ３および４、フィルタコントローラ５、光源コ
ントローラ６、Xeランプ等を含んで構成される光源部を
有する。

フィルタ円板１および２がそれぞれ特許請求の範囲で述
べた第１のフィルタ手段および第２のフィルタ手段に相
当し、ステップモータ３および４とフィルタコントロー
ラ５等が回転駆動手段の主要部を構成し、光源コントロ
ーラ６が光強度変調手段の主要素に相当する。

第１図に示されるように、Xeランプで発光した光は反射
ミラーと集光レンズで集光され、光束が絞られた後にラ
イトガイドに入射する。本実施例では集光され絞られた
光束がライトガイドに入射する直前にフィルタ円板１と
フィルタ円板２が挿入設置される。

フィルタ円板１とフィルタ円板２はそれぞれステップモ
ータ３およびステップモータ４によって位置制御され
る。フィルタコントローラ５はCPU11により動作を制御
され、機能情報画像撮影時、後に説明される所定のモー
ドでステップモータ３および４をパルス駆動する。

光源コントローラ６がCPU11に制御され、Xeランプ駆動
電流を制御することにより発光強度を制御する。

第２図に示すように、フィルタ円板１には特許請求の範
囲で述べた透過領域に相当する素通し部分1aと、複数の
フィルタ領域に相当する複数の狭帯域バンドパスフィル
タ部分1b,1c,1dおよび1eを有している。上記部分1aない
し1eは互いに等間隔にて設けられており、部分1bないし
1eはそれぞれ異なった波長λ₁:569nm,λ₂:577nm,λ₃:58
6nmおよびλ₄:650nmを有する単色光を選択透過させるも
のである。

フィルタ円板２は入射白色光を減衰させて出力するND
（ニュートラル・デンシティー）フィルタ部分2bと素通
しの部分2aを有する。可視光領域において平坦な分光透
過率曲線を有するNDフィルタ部分2bが特許請求の範囲で
述べた白色光減衰領域に相当する。

部分2bの大きさは前記諸部分1aないし1eの大きさに等し
く、部分2aの大きさおよび形状はフィルタ円板１と２と
を重ねたとき部分1bおよび1eが素通し部分2aの境界に半
円をなして接するように構成されている。

このような構成を有するフィルタ円板１および２はそれ
ぞれ第３図に示される態様にてステップモータ３および
４により駆動される。

すなわち、通常白色光画像撮影時フィルタ円板１および
２は、その素通し部分1aおよび2aを光束が通る位置にあ
るようにフィルタコントロール５を介してステップモー
タ３および４により位置制御される。

一方、操作者の要求により第１図に示される機能情報画
像ボタンスイッチ８が押されると、信号がCPU11に入力
され、CPU11から発せられた信号によりフィルタコント
ローラ５が機能情報画像撮影に対応したモードで駆動パ
ルスを発生しこれによりステップモータ３および４を駆
動する。

すなわち、CPU11から前記信号を受けるとまずステップ
モータ４が駆動されフィルタ円板２が回転を開始する。
フィルタ円板２のNDフィルタ部分2bが開口し、光束がND
フィルタ部分2bに入射し始めると同時に、光源コントロ
ーラ６によりXeランプ駆動電流は増大し、Xeランプの発
光強度が増大せしめられる。

本実施例にあっては１つの画面走査を２つのフィールド
すなわち遇数フィールドと奇数フィールドとで構成する
が、NDフィルタ部分2aの開口時間は１フィールドの走査
時間16.5msに等しく設定れる。

NDフィルタ部分2bが前記開口により全開した後、フィル
タ円板１がフィルタ円板２とともに同期して回転を始め
以後、第３図に示されるように互いに16.5msの間隔をお
いてフィルタ部分1bおよび素通し部分2a、フィルタ部分
1cおよび素通し部分2a、フィルタ部分1dおよび素通し部
分2a、フィルタ部分1eおよび素通し部分2a、素通し部分
1aおよびNDフィルタ部分2bが順次反復して開口し、波長
λ₁ないしλ₄の単色光および白色光の出力が行われる。
各開口時間は16.5msである。前記開口時間および遮断時
間の設定はフィルタコントローラ５での駆動パルスの単
位時間当りの発生個数の設定を通じて行われる。

第３図に示す変化態様を有する照明光にて照明された被
写体からの反射光はCCDに入射し、画像信号への変換さ
れる。そしてCCDに蓄積された電荷は１フィールド分毎
に読み出され、NTSC信号への変換、RGB分離、A/D変換等
の所定の信号処理を受けた後、１フィールド分の画像信
号が白色光あるいは４つの単色光の照明のいずれにもと
ずくものであるかに応じて、対応する画像メモリに格納
される。

４つの単色光画像メモリから読み出された単色光画像情
報は演算回路に入力されそこで単色光画像間の従来公知
の演算が施され、機能情報画像が構成される。

前記演算回路出力および白色光画像メモリから読み出さ
れた画像情報はディスプレーメモリに格納され、読み出
された後D/A変換を受けてCRTモニタ上に表示される。

このときCRTモニタTV上には機能情報画像とともに同一
時刻の同一被写体部位に関する白色光画像が表示され
る。

機能情報画像ボタンスイッチ８が解除されると、フィル
タ円板１およびフィルタ円板２がいずれもその素通し部
分1aおよび2aが開口する状態にて停止するようにフィル
タコントローラ５はステップモータ３および４の回転を
制御し、また光源コントローラ６はXeランプ発光強度を
弱め通常白色光画像撮影時の発光強度となるように制御
を行い、被写体には時間的に一様な強度の白色光の照射
が行われ、通常白色光画像の撮影が行われる。

以後のCCDからの電荷取出しないしCRTモニタTV上への表
示までの信号処理の態様は、通常白色光画像表示に対す
る従来公知の技術の場合と同様である。

本実施例の内視鏡装置は、機能情報画像撮影時同時に撮
影、表示される白色光画像においてハレーション等の不
具合の生じることはなく、鮮明な白色光画像を対比、参
照することができるから正確な診断に寄与するものであ
る。

なお、光進行方向に対するフィルタ円板１と２の位置の
順序関係は、本実施例で述べたものとは逆に、すなわち
フィルタ円板２に光源からの光が入射し、フィルタ円板
２の出力光がフィルタ円板１に入射するように設定して
もよい。

次に本発明の第２の実施例の内視鏡装置について述べ
る。

本実施例の内視鏡装置は、基本的には前記第１の実施例
の内視鏡装置からフィルタ円板２およびステップモータ
４を除いた構成を有するものである。

以下の本実施例の説明において前記実施例の内視鏡装置
と同一の構成要素は同じ符号を用いて参照される。

本実施例におけるXeランプの発光強度およびフィルタ円
板１の回転のタイミングチャートの態様を第４図に示
す。すなわち、通常白色光画像撮影時にはXeランプの発
光強度は相対的に低い状態にあり、フィルタ円板１は光
束に対し素通し部分1aを開口している。操作者が機能情
報画像の撮影を要求し、機能情報画像ボタンスイッチ８
を押すと、フィルタコントローラ５がステップモータ３
を駆動し、フィルタ円板１は回転を開始する。フィルタ
コントローラ５によるフィルタ円板１の回転の制御は、
素通し部分1a、各フィルタ部分1bないし1e開口時間およ
び遮断時間の長さが、１フィールド期間長、すなわち1
6.5msであるように行われる。

第４図に示されるようにフィルタ円板１の回転に同期し
て、1bないし1eのフィルタ部分が開口しているときは相
対的に高い強度で、また素通し部分1aが開口するときに
は通常白色光画像撮影時発光強度に等しい相対的に低い
強度にて発光が行われるように、光量コントローラ６は
Xeランプの発光強度を制御する。

この発光強度制御により、照明光の強度は各単色光と白
色光とでほぼ同一なものとされる。

機能情報画像ボタンスイッチ８が解除されると、フィル
タ円板１の素通し部分1aが開口した状態で停止するよう
にフィルタコントローラ５はステップモータ３の回転を
制御する。同時に、Xeランプの発光強度は相対的に低い
通常白色光画像撮影時のレベルとなるように光量コント
ローラ６により制御される。以後、通常白色光画像の撮
影が行われる。

CCDからの電荷読み出し以後機能情報画像表示および通
常白色光画像表示のための信号処理方法は前記第１の実
施例の場合と同様である。

本実施例によっても前記第１の実施例の場合と同様な効
果が得られる。

［発明の効果］上述してきたところから明らかなように本発明により次
のような効果が得られる。

すなわち、機能情報画像とともに、略同一時刻、同一被
写体部位の通常画像の撮影および表示を行い、しかも表
示れる通常画像はハレーション等を生ぜず、鮮明であ
り、これと機能情報画像との対比を正しく行うことがで
きるようになり、正確な診断に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の内視鏡装置の光源部に
対する構成図、第２図（ａ）は第１の実施例および第２
の実施例の内視鏡装置において用いられるフィルタ円板
１の構成図、第２図（ｂ）は第１の実施例の内視鏡装置
で用いられるフィルタ円板２の構成図、第３図は第１の
実施例の内視鏡装置における発光強度制御およびフィル
タ円板1,2に対する回転制御およびフィルタ円板２出力
光強度変化等を示すタイミングチャート、第４図は第２
の実施例の内視鏡装置における発光強度制御、フィルタ
円板１に対する回転制御およびフィルタ円板１出力光強
度変化等を示すタイミングチャートである。 1a,2a……素通し部分 1b,1c,1d,1e……狭帯域バンドパスフイルタ部分 2b……NDフィルタ部分 3,4……ステップモータ５……フィルタコントローラ６……光源コントローラ８……機能情報画像ボタンスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の機能情報画像と通常画像を撮影可
能な内視鏡装置であって、光を発生する光源と、波長透過領域の異なる複数のフィ
ルタ領域と入射光に対する透過領域を有する第１のフィ
ルタ手段と、入射光を減衰させる減衰領域と入射光に対
する透過領域を有する第２のフィルタ手段と、通常画像
撮影時には、前記光源からの光を第１のフィルタ手段の
透過領域と第２のフィルタ手段の透過領域からなる第１
の光路に入射させ、機能情報画像撮影時には、前記光源
からの光の第１のフィルタ手段の複数のフィルタ領域の
少なくとも１つと第２のフィルタ手段の透過領域からな
る第２の光路と第１のフィルタ手段の透過領域と第２の
フィルタ手段の減衰領域からなる第３の光路を交互に入
射させるように第１のフィルタ手段と第２のフィルタ手
段を回転駆動する回転駆動手段と、機能情報画像撮影時
に前記光源で発生する光の光量を通常画像撮影時の光量
より増加させる光源制御手段を備えたことを特徴とする
内視鏡装置。
【請求項２】被写体の機能情報画像と通常画像を撮影可
能な内視鏡装置であって、光を発生する光源と、波長透過領域の異なる複数のフィ
ルタ領域と入射光に対する透過領域を有するフィルタ手
段と、通常画像撮影時には、前記光源からの光の前記透
過領域を透過し、機能情報画像撮影時には、前記光源か
らの光が前記フィルタ領域と前記透過領域を交互に透過
するようにフィルタ手段を回転駆動する回転駆動手段
と、前記フィルタ領域に入射する光の光強度を、前記透
過領域に入射する光の光強度より強くするように前記光
源で発生する光の光量を制御する光源制御手段を備えた
ことを特徴とする内視鏡装置。