JP4475897B2 - 内視鏡システム及び内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、胃腸や気管支などの体腔内を観察するための内視鏡システム及び内視鏡に、関する。

周知のように、生体組織は、特定の波長の光が照射されると、励起して蛍光を発する。また、腫瘍や癌などの病変が生じている異常な生体組織は、正常な生体組織よりも弱い蛍光を発する。この反応現象は、体腔壁下の生体組織によっても引き起こされ得る。近年、体腔壁下の生体組織に生じた異状をこの反応現象を利用して検出する内視鏡システムが、開発されている。

その内視鏡システムの一つとして、内視鏡の先端が挿入された体腔内を撮影するための撮影装置を２台有するものがある（例えば特許文献１参照）。この種の内視鏡システムでは、体腔壁の表面で反射された照明光により形成される体腔内の像（通常像）が、一方の撮影装置で撮影され、体腔壁下の生体組織が発した蛍光により形成される体腔内の像（蛍光像）が、他方の撮影装置で撮影される。
特開平０９−１１７４１４号公報

しかしながら、上述した従来の内視鏡システムのように、２台の撮影装置を備えた構成では、内視鏡システムの製造費用が低く抑えられないという問題があった。また、このように２台の撮影装置を備えた構成では、内視鏡内の対物光学系からの光束を何れか一方の撮影装置へ入射させるための光路切替手段が、必要であるが、このような光路切替手段は、内視鏡システムを大型化する原因となっている。

なお、これらの問題を解消するため、通常像の撮影と蛍光像の撮影とで１台の撮影装置を共用する構成を採用することも考えられなくはない。この構成を採用するにあたっては、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）が蛍光像に混ざらないようにするため、対物光学系から撮影装置までの間の光路上に、励起光を除去するための光学フィルタを配置せねばならない。しかしそうすると、可視帯域中の一部の波長帯域を持つ光を励起光として用いる際、その励起光を除去する光学フィルタによって、通常像の観察時に取得されるカラー画像から所定の色成分の像が除去されてしまうという新たな問題が発生する。

そこで、本発明の課題は、通常像の撮影と蛍光像の撮影とで１台の撮影装置を共用することによって製造費用削減及び小型化を図った場合でも、通常像の撮影時には一部の色成分も欠くことなく正常にカラー撮影できるとともに蛍光像の撮影時には撮影装置に入射する光から励起光のみを適切に除去できる内視鏡システムと、このような内視鏡システムに組み込まれる内視鏡とを、提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による内視鏡システムは、以下のような構成を採用した。

即ち、この内視鏡システムは、第１観察モードと第２観察モードとを切り替えるための切替レバーと、体腔内に挿入されるための細管状の挿入部と、前記挿入部の基端に配置されるとともに前記切替レバーを有する操作部と、前記挿入部の先端に配置され、前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系の背後に配置され、前記対物光学系の光軸を直角に折り曲げる反射面と、前記体腔内を照明するための照明光を前記第１観察モードの時に射出し、生体組織を励起するための励起光を前記第２観察モードの時に射出する光源部と、前記光源部から射出される前記照明光又は前記励起光を導くとともに前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、前記反射面によって折り曲げられた前記対物光学系の光軸上に配置され、前記対物光学系によって形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、前記励起光と同じ波長帯域の光を除去するための除去フィルタと、前記切替レバーが前記第２観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記反射面と前記撮影装置との間の光路に挿入し、前記切替レバーが前記第１観察モー
ド側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記光路から引き抜く挿抜機構とを備え、前記挿抜機構は、前記内視鏡の前記挿入部の内部に引き通されたワイヤを介して前記切替レバーに接続されていることを、特徴としている。

このように構成されると、操作部が有する切替レバーになされた操作に応じて、対物光学系から撮影装置までの光路に対し、励起光と同じ波長帯域の光のみを除去するための除去フィルタが、挿抜される。また、切替レバーになされた操作に応じて、挿入部の先端から射出される光が照明光と励起光とで切り替えられる。つまり、第１観察モードの時には、その光路から光学フィルタが引き抜かれるとともに挿入部の先端からは照明光が射出され、第２観察モードの時には、その光路に光学フィルタが挿入されるとともに挿入部の先端からは励起光が射出される。

これにより、第１観察モードの時には、体腔壁の表面で反射された照明光のうちの対物光学系を透過した光は、何れの波長帯域の光も除去されることなく、撮影装置へ入射する。また、第２観察モードの時には、体腔壁の表面で反射された励起光と体腔壁下の生体組織が発した蛍光とを含む光のうちの対物光学系を透過した光は、励起光と同じ波長帯域の光のみが除去されて、撮影装置に入射する。

その結果、第１観察モードの時には、体腔壁の表面で反射された照明光により形成される体腔内の像（通常像）が、何れの色成分も欠かれることなく、正常にカラー撮影され、第２観察モードの時には、体腔壁下の生体組織が発した蛍光により形成される体腔内の像（蛍光像）が、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）を含むことなく、正常にカラー撮影される。

このとき、第１観察モードでの撮影と第２観察モードでの撮影とで１台の撮影装置が共用されており、然も、その結果として、光路切替手段を用いなくて済むので、製造費用削減及び小型化が図られることとなる。

また、上記の課題を解決するために、本発明による内視鏡は、以下のような構成を採用した。

即ち、この内視鏡は、体腔内を照明するための照明光を第１観察モードの時に射出し、生体組織を励起するための励起光を第２観察モードの時に射出する光源部を備える光源プロセッサ装置に対して接続される内視鏡であって、前記第１観察モードと前記第２観察モードとを切り替えるための切替レバーと、前記切替レバーの状態に応じた観察モードを示す信号を前記光源プロセッサ装置に出力する出力部と、体腔内に挿入されるための細管状の挿入部と、前記挿入部の基端に配置されるとともに前記切替レバーを有する操作部と、
前記挿入部の先端に配置され、前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系の背後に配置され、前記対物光学系の光軸を直角に折り曲げる反射面と、前記光源部から射出される前記照明光又は前記励起光を導くとともに前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、前記反射面によって折り曲げられた前記対物光学系の光軸上に配置され、前記対物光学系によって形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、前記励起光と同じ波長帯域の光を除去するための除去フィルタと、前記切替レバーが前記第２観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記反射面と前記撮影装置との間の光路に挿入し、前記切替レバーが前記第１観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記光路から引き抜く挿抜機構とを備え、前記挿抜機構は、前記内視鏡の前記挿入部の内部に引き通されたワイヤを介して前記切替レバーに接続されていることを、特徴としている。

従って、この内視鏡は、第１観察モードの時に照明光を射出して第２観察モードの時に励起光を射出する光源部を備えた光源プロセッサ装置に対して接続されれば、上述した本発明の内視鏡システムに組み込まれる内視鏡と同等に機能することとなる。

以上に説明したように、本発明によれば、通常像の撮影と蛍光像の撮影とで１台の撮影装置を共用することによって製造費用削減及び小型化を図った場合でも、通常像の撮影時には一部の色成分も欠くことなく正常にカラー撮影できるとともに蛍光像の撮影時には撮影装置に入射する光から励起光のみを適切に除去できる。

以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態である電子内視鏡システムの外観図である。また、図２は、この電子内視鏡システムを概略的に示す構成図である。この電子内視鏡システムは、電子内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニタ３０を、備えている。

図２には、電子内視鏡１０の詳細な形状が図示されていないが、電子内視鏡１０は、体腔内に挿入される可撓管状の挿入部１０ａを、有している。この挿入部１０ａの先端には、湾曲部が組み込まれ、その基端には、湾曲部の湾曲量及び湾曲方向を操作するためのアングルノブや各種のスイッチが設けられた操作部１０ｂが、備えられている。

挿入部１０ａの先端面には、少なくとも２つの貫通孔が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２がそれぞれ嵌め込まれている。

さらに、挿入部１０ａ内には、ライトガイド１３が引き通されている。ライトガイド１３は、可撓な多数の光ファイバからなり、その先端面は、配光レンズ１１に対向している。また、ライトガイド１３の基端は、操作部１０ｂの側面から延びた可撓管１０ｃ内に、引き通されており、さらに、その可撓管１０ｃの先端に設けられたコネクタＣの先端に、固定されている。

さらに、挿入部１０ａ内には、三角プリズム１４が組み込まれている。三角プリズム１４は、底面が直角三角形状である三角柱の形状に形成されており、その斜面の内側は、この三角プリズム１４内を通過する光を反射させる反射面として構成されている。また、この三角プリズム１４は、対物レンズ１２の近傍に配置されており、対物レンズ１２の光軸を、上記反射面（斜面）にて直角に折り曲げる。

さらに、挿入部１０ａ内には、撮像素子１５が組み込まれている。撮像素子１５は、二次元的に配列された多数の画素により構成される撮像面を有する単板のエリアイメージセンサであり、その撮像面には、原色系カラーフィルタがオンチップされている。この撮像素子１５は、三角プリズム１４によって折り曲げられた対物レンズ１２の光軸上に、配置されており、また、その撮像面は、ほぼ、対物レンズ１２の像面に位置している。

この撮像素子１５には、少なくとも２本の信号線１５ａ，１５ｂが接続されている。一方の信号線１５ａは、この撮像素子１５の駆動信号を伝送するための電線であり、他方の信号線１５ｂは、この撮像素子１５から出力される画像信号を伝送するための電線である。

これら信号線１５ａ，１５ｂは、挿入部１０ａ内及び可撓管１０ｃ内に順に引き通されており、一方の信号線１５ａは、コネクタＣ内のドライバ１６に接続され、他方の信号線１５ｂは、コネクタＣの先端に固定されている。ドライバ１６は、撮像素子１５の駆動信号を生成してその撮像素子１５へ出力する回路である。

さらに、挿入部１０ａ内には、除去フィルタ（励起光カットフィルタ）１７が組み込まれている。この除去フィルタ１７は、約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長帯域の光を除去するとともにその他の波長帯域の光を透過させる光学フィルタである。この除去フィルタ１７は、正方形の平板状に形成されており、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における対物光学系１２の光軸を中心とした被写体光の光路に対し、挿抜可能に保持されている。

図３は、この除去フィルタ１７を挿抜可能に保持する保持機構を概略的に示す説明図である。保持機構は、長方形枠１７１及びコイルバネ１７２からなる。長方形枠１７１は、除去フィルタ１７の一辺の長さとほぼ同じ長さの一対の四角柱状の短片部材１７１ａ，１７１ｂと、それら短片部材１７１ａ，１７１ｂの約２倍の長さを持つ一対の四角柱状の長片部材１７１ｃ，１７１ｄとからなり、これら４本の部材１７１ａ〜１７１ｄの端部が相互に接合されることによって、長方形状に形成されている。

この長方形枠１７１において、長片部材１７１ｃ，１７１ｄは、互いに向かい合っている内面に直線状の溝が形成されることによって、レールとして構成されており、これら一対の溝には、除去フィルタ１７の一対の側縁が、それぞれ嵌め込まれている。これにより、除去フィルタ１７は、この長方形枠１７１内において、スライド可能となっている。

コイルバネ１７２は、一方の短片部材１７１ｂと除去フィルタ１７の一側縁との間に、挟み込まれており、除去フィルタ１７を他方の短片部材１７１ａに向けて付勢している。そして、除去フィルタ１７におけるコイルバネ１７２が当て付けられている側縁の中心には、ワイヤ１７ａの先端が接続されており、このワイヤ１７ａの基端は、コイルバネ１７２が当て付けられている短片部材１７１ｂの中心に穿たれている孔に、引き通されている。

このワイヤ１７ａの基端が長方形枠１７１から離れる方向（図３の矢印Ａの方向）に向かって引っ張られると、コイルバネ１７２が圧縮されつつ除去フィルタ１７がその方向へスライドする。逆に、その状態でワイヤ１７ａの引っ張りが緩和されると、コイルバネ１７２の弾発力により、除去フィルタ１７がその引っ張り方向とは反対の方向（図３の矢印Ｂの方向）へスライドする。

保持機構が、上述したように構成されているので、除去フィルタ１７は、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における被写体光の光路に対し、挿抜可能となっている。なお、除去フィルタ１７がこの光路に挿入されている場合、三角プリズム１４から射出された被写体光は、この除去フィルタ１７によって、約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長成分を除去された後、撮像素子１５の撮像面へ入射することとなる。逆に、除去フィルタ１７がこの光路から引き抜かれている場合、三角プリズム１４から射出された被写体光は、そのまま撮像素子１５の撮像面へ入射することとなる。

この保持機構から延びるワイヤ１７ａは、その全長に亘って挿入部１０ａ内に引き通されている。そして、このワイヤ１７ａの基端は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂに設けられている切替レバー１８に接続されている。

図４は、切替レバー１８を概略的に説明するための説明図である。切替レバー１８は、棒状に形成されている。この切替レバー１８は、その基端に、その長手方向に直交する回転軸１８ａを有しており、この回転軸１８ａ周りに回転可能な状態で、電子内視鏡１０の操作部１０ｂ内に固定されている。

また、切替レバー１８の先端は、操作部１０ｂに形成されたスリット（図示略）からその外部に露出しており、このスリットにより、切替レバー１８の回転範囲が所定の回転角の範囲に制限されている。さらに、切替レバー１８の先端には、把手が取り付けられている。

除去フィルタ１７から延びるワイヤ１７ａの基端は、この切替レバー１８の中央部に接続されている。そして、この切替レバー１８がその回転軸１８ａ周りに回転されることにより、ワイヤ１７ａの基端が引っ張られたり引き戻されたりする。つまり、この切替レバー１８が操作されることにより、除去フィルタ１７が、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における被写体光の光路に対し、挿抜される。

なお、切替レバー１８には、その回転軸１８ａ周りでの回転を規制するためのブレーキが、常時掛けられている。このブレーキの力は、操作者の指の力よりも弱いが、除去フィルタ１７を押し戻すためのコイルバネ１７２の弾発力よりも強い。そのため、切替レバー１８がコイルバネ１７２の弾発力によって挿入部１８ａ側に引き戻されることがない。

さらに、この切替レバー１８には、センサ１９が取り付けられている。このセンサ１９は、切替レバー１８が挿入部１０ａに最も寄った位置にあるときに信号を出力する。また、このセンサ１９には、信号線１９ａが接続されており、この信号線１９ａの基端は、可撓管１０ｃ内に引き通されてコネクタＣの先端に固定されている。

光源プロセッサ装置２０は、図２に示されるように、タイミングコントロール部２１，システムコントロール部２２，画像処理部２３，及び、光源部２４を、備えている。

なお、光源プロセッサ装置２０の筐体の側面には、上記コネクタＣを嵌め込み可能なコネクタ受けが、備えられている。このコネクタ受けに上記コネクタＣが嵌め込まれると、コネクタＣ内のドライバ１６がタイミングコントロール部２１に接続され、センサ１９ａが信号線１９ａを介してシステムコントロール部２２に接続されるとともに、電子内視鏡１０の操作部１０ｂに設けられている各種のスイッチが図示せぬ信号線を介してシステムコントロール部２２に接続され、信号線１５ｂが画像処理部２３に接続され、ライトガイド１３の基端が光源部２４に入り込む。

タイミングコントロール部２１は、各種基準信号を生成してその信号の出力を制御するコントローラである。光源プロセッサ装置２０とコネクタＣ内のドライバ１６とにおける各種の処理は、この基準信号に従って進行する。なお、光源プロセッサ装置２０では、基準信号が示す各タイミングの二個一組を一周期（例えば１／３０秒）として、各部２２〜２４が処理を進行する。

システムコントロール部２２は、光源プロセッサ装置２０全体を制御するコントローラである。このシステムコントロール部２２は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂに設けられている各種のスイッチや図示せぬ操作盤上のスイッチに接続されており、これらスイッチを通じて入力を受け付けると、その入力に応じた処理を実行する。

また、このシステムコントロール部２２は、操作部１０ｂ内の切替レバー１８に取り付けられているセンサ１９からの信号の入力の有無に応じて、通常観察モード（第１観察モード）及び特殊観察モード（第２観察モード）の何れか一つに、観察モードを切り替える。

画像処理部２３は、撮像素子１５から送られてくる画像信号を常時受信し、その画像信号に各種の処理を施して、モニタ３０へ出力する。具体的には、この画像処理部２３は、初段処理回路２３１，赤色成分用メモリ２３２ｒ，緑色成分用メモリ２３２ｇ，青色成分用メモリ２３２ｂ，輝度成分生成回路２３３，第１輝度成分用メモリ２３４ａ，第２輝度成分用メモリ２３４ｂ，患部画像データ生成回路２３５，スイッチ回路２３６，加算器２３７，及び、後段処理回路２３８を、備えている。

初段処理回路２３１は、撮像素子１５から送られてくる画像信号に所定の処理を施すための回路である。この初段処理回路２３１が画像信号に施す処理としては、高周波成分除去，増幅，ブランキング，クランピング，ホワイトバランス，ガンマ補正，アナログデジタル変換，及び、色分離がある。この初段処理回路２３１は、上述した処理を画像信号に施すことにより、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色成分の画像データを生成する。

なお、この初段処理回路２３１は、上記一周期中の第１のタイミングで生成した各色成分の画像データを、各色成分用メモリ２３２ｒ，２３２ｇ，２３２ｂへ出力し、第２のタイミングでは、各色成分用メモリ２３２ｒ，２３２ｇ，２３２ｂへは出力しない。また、この初段処理回路２３１は、その一周期中の第１及び第２のタイミングで順次生成した各色成分の画像データを、何れも輝度成分生成回路２３３へ出力する。

各色成分用メモリ２３２ｒ，２３２ｇ，２３２ｂは、初段処理回路２３１から出力されるＲＧＢの各色成分画像データを一旦格納するためのメモリである。これら各メモリ２３２ｒ，２３２ｇ，２３２ｂは、基準信号に従ったタイミングにて、各色成分画像データを出力する。但し、Ｒ成分画像データは、加算器２３７へ出力されるが、Ｇ成分画像データ及びＢ成分画像データは、後段処理回路２３８へ出力される。

輝度成分生成回路２３３は、初段処理回路２３１から出力されるＲＧＢの各色成分画像データに基づいて、ＹＣｒＣｂの色空間における輝度成分（Ｙ成分）の画像データを生成する回路である。概念的に説明すると、この輝度成分生成回路２３３は、ＲＧＢの各色成分画像データにおける互いに同じ位置にある画素の階調値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をＹ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂの式に代入して演算することにより、その位置の画素の輝度値Ｙを算出するという処理を行う。

なお、この輝度成分生成回路２３３は、上記一周期中の第１のタイミングで初段処理回路２３１から出力された各色成分画像データに基づくＹ成分画像データを、第１輝度成分用メモリ２３４ａへ出力し、第２のタイミングで初段処理回路２３１から出力された各色成分画像データに基づくＹ成分画像データを、第２輝度成分用メモリ２３４ｂへ出力する。

各輝度成分用メモリ２３４ａ，２３４ｂは、何れも、Ｙ成分画像データを一旦格納するためのメモリである。これら各メモリ２３４ａ，２３４ｂは、基準信号に従ったタイミングにて、各Ｙ成分画像データを患部画像データ生成回路２３５へ出力する。

患部画像データ生成回路２３５は、各輝度成分用メモリ２３４ａ，２３４ｂから出力される各Ｙ成分画像データに基づいて患部画像データを生成する回路である。より具体的には、この患部画像データ生成回路２３５は、先ず、両Ｙ成分画像データの階調幅を等しくさせる正規化処理をした後、両Ｙ成分画像データにおける互いに同じ位置にある画素の階調値の差分の絶対値を算出し、各画素の差分の絶対値がそれ自身の階調値とされた画像データを患部画像データとして生成する。

スイッチ回路２３６は、患部画像データ生成回路２３５と加算器２３７との間を開閉するための回路である。このスイッチ回路２３６は、システムコントロール部２２によって制御されることにより、通常観察モードの時には、患部画像データを加算器２３７へ出力させず、特殊観察モードの時には、患部画像データを加算器２３７へ出力させる。

加算器２３７は、患部画像データが入力されたときのみ、この患部画像データをＲ成分画像データに加算する回路である。つまり、この加算器２３７は、通常観察モードの時には、Ｒ成分画像データをそのまま後段処理回路２３８へ素通りさせ、特殊観察モードの時には、患部画像データを加算したＲ成分画像データを後段処理回路２３８へ送る。

後段処理回路２３８は、加算器２３７から出力されるＲ成分画像データと、Ｇ成分用メモリ２３２ｇ及びＢ成分用メモリ２３２ｂからそれぞれ出力されるＧ成分画像データ及びＢ成分画像データとを、モニタ出力用の画像信号に変換するための回路である。この後段処理回路２３８において各色成分画像データに施される処理としては、デジタルアナログ変換，エンコーディング，及び、インピーダンスマッチングなどがある。この後段処理回路２３８は、上述した処理を各色成分画像データに施すことにより、セパレートビデオ信号や複合ビデオ信号を生成し、モニタ３０へ出力する。

モニタ３０は、光源プロセッサ装置２０から出力されるビデオ信号を受信すると、そのビデオ信号に基づいてカラー画像を表示する。

光源部２４は、ライトガイド１３の基端面に導入する光を射出するためのユニットである。具体的には、この光源部２４は、ランプ２４１，電源回路２４２，回転板２４３，第１モータ２４４，ステージ機構２４５，第２モータ２４６，移動用ドライバ２４７，及び、同期用ドライバ２４８を、備えている。

ランプ２４１は、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの可視帯域全域の波長成分を持つ白色光をライトガイド１３の基端面に向けて発する光源である。電源回路２４２は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、ランプ２４１へ電力を供給し、又はその供給を停止する回路である。

回転板２４３は、一対の貫通孔が穿たれている円板と一方の貫通孔に嵌め込まれた光学フィルタとからなる。図５は、この回転板２４３の正面図である。図５に示されるように、回転板２４３の中心とその外周縁との間には、略半円状の貫通孔２４３ａが穿たれている。

また、この回転板２４３において、残りの略半円状の領域にも、略半円状の貫通孔が穿たれており、この貫通孔には、励起光透過フィルタ２４３ｂが嵌め込まれている。励起光透過フィルタ２４３ｂは、生体組織を励起するための励起光を白色光の中から取り出すための光学フィルタである、具体的には、約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長帯域の光を透過させて残りの波長帯域の光を除去する。図６は、この波長帯域と可視帯域との関係が示された分光図である。

第１モータ２４４は、上述したように構成される回転板２４３を回転させるためのアクチュエータであり、その駆動軸は、回転板２４３の中心軸に一致する状態で、この回転板２４３の中心に固定されている。

ステージ機構２４５は、ステージ上に設置された物体を一方向にのみ平行移動させるための機構であり、そのステージ上には、第１モータ２４４が設置されている。このステージ機構２４５が正逆に駆動されると、第１モータ２４４の駆動軸に固定された回転板２４３が、ランプ２４１から射出される白色光の光路に対し、垂直に挿抜される。

第２モータ２４６は、このステージ機構２４５を駆動するためのアクチュエータであり、移動用ドライバ２４７は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、この第２モータ２４６の駆動を制御するための回路である。

なお、ステージ機構２４５には、ステージの位置を検出するための位置センサ２４７ａが取り付けられており、システムコントロール部２２は、この位置センサ２４７ａから得られる信号に基づいてステージの移動量を検出し、ステージが所定の位置に達するまで第２モータ２４６を駆動するように移動用ドライバ２４７に指示する。

より具体的には、システムコントロール部２２は、観察モードが通常観察モードに切り替えられた際には、移動用ドライバ２４７を通じて第２モータ２４６を制御して、白色光の光路から回転板２４３が引き抜かれるまでステージ機構２４５を駆動する。

また、このシステムコントロール部２２は、観察モードが特殊観察モードに切り替えられた際には、移動用ドライバ２４７を通じて第２モータ２４６を制御して、回転板２４３の回転中に励起光透過フィルタ２４３ｂが白色光の光路内に繰り返し挿入される位置にこの回転板２４３が配置されるまで、ステージ機構２４５を駆動する。

同期用ドライバ２４８は、基準信号に従って第１モータ２４４の駆動を制御するための回路である。なお、回転板２４３の外周縁近傍には、この回転板２４３の回転周期を検出するための光センサ２４８ａが配置されており、同期用ドライバ２４８は、この光センサ２４８ａから得られる信号に基づいて、回転板２４３の回転周期を、基準信号の示すタイミングに同期させる。但し、回転板２４３の回転周期を検出する手段は、光センサ２４８ａではなく、例えば、第１モータ２４４に組み付けられるエンコーダでも構わない。

この同期用ドライバ２４８は、特殊観察モードの時には、上記一周期中の第１のタイミングに合わせて、回転板２４３の貫通孔２４３ａを白色光の光路に挿入し、第２のタイミングに合わせて、励起光透過フィルタ２４３ｂを白色光の光路に挿入する。このため、特殊観察モードの時、ライトガイド１３の基端面には、上記一周期中の第１のタイミングで白色光が導入され、第２のタイミングで励起光が導入される。図７は、ライトガイド１３の基端面への白色光及び励起光の導入タイミングと上記基準信号に基づいて生成されるフィールドインデックスパルスとの関係を示す説明図である。

本実施形態の電子内視鏡システムが、以上のように構成されるので、この電子内視鏡システムの操作者は、以下に示されるような手順により、体腔内を観察することができる。

まず、操作者は、電子内視鏡１０と光源プロセッサ装置２０とモニタ３０とを接続し、光源プロセッサ装置２０とモニタ３０の電源を投入する。続いて、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入し、電子内視鏡１０の操作部１０ｂにある切替レバー１８を挿入部１０ａから離れる側（図４における矢印Ａ側）に倒して、通常観察モードに切り替える。

すると、この切替レバー１８になされた操作に伴って、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における被写体光の光路から、除去フィルタ１７が引き抜かれる。また、これと同時に、ランプ２４１から射出される白色光の光路からは、回転板２４３が引き抜かれる。これにより、ライトガイド１３の基端面には、白色光が常時入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、白色光が連続的に射出され、体腔内が照明される。

そして、体腔壁の表面で反射された照明光のうち、対物レンズ１２を透過した光は、三角プリズム１４によって反射され、撮像素子１５の撮像面に入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

撮像面上に形成された通常像は、撮像素子１５によって撮像され、画像信号が画像処理部２３へ出力される。画像処理部２３では、初段処理回路２３１が画像信号に所定の処理を施してＲＧＢの各色成分の画像データを生成する。これら各色成分画像データは、患部画像データが加算されることなく、後段処理回路２３８へ出力され、後段処理回路２３８においてモニタ出力用の画像信号であるビデオ信号に変換される。そして、そのビデオ信号がモニタ３０に出力される。

このため、モニタ３０には、通常像が、カラーの通常観察画像として表示される。操作者は、この通常観察画像を見ながら、体腔壁の状態を観察することができる。

さらに、操作者は、モニタ３０上の通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対して、励起光を利用して得られる特殊観察画像の観察を行う。具体的には、操作者は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂにある切替レバー１８を挿入部１０ａに寄る側（図４における矢印Ｂ側）に倒して、特殊観察モードに切り替える。

すると、この切替レバー１８になされた操作に伴って、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における被写体光の光路に、除去フィルタ１７が挿入される。また、これと同時に、ランプ２４１から射出される白色光の光路には、回転板２４３が挿入される。これにより、ライトガイド１３の基端面には、白色光と励起光の波長帯域の光が交互に繰り返し入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、白色光と励起光とが交互に射出される。

体腔内に白色光が照射された期間では、体腔内が照明される。そして、体腔壁の表面で反射された照明光のうち、対物レンズ１２を透過した光は、三角プリズム１４によって反射され、約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長帯域の光を除去フィルタ１７によって除去された後、撮像素子１５の撮像面に入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

一方、体腔内に約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長帯域の光が照射された期間では、体腔壁下の生体組織が励起して蛍光を発するとともに、この励起光が体腔壁の表面で反射される。そして、蛍光と励起光とを含む光のうち、対物レンズ１２を透過した光は、三角プリズム１４によって反射された後、約４４０ｎｍ乃至４６０ｎｍの波長帯域の光が除去フィルタ１７によって除去される。つまり、蛍光と励起光とを含む光から、励起光が除去される。この除去フィルタ１７を透過した蛍光は、撮像素子１５の撮像面に入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（蛍光像）が、対物レンズ１２によって形成される。

撮像面上に交互に形成された通常像と蛍光像は、撮像素子１５によって撮像され、それらの画像信号が画像処理部２３へ順次出力される。画像処理部２３では、初段処理回路２３１が画像信号に所定の処理を施し、第１のタイミングでは、通常像に基づく各色成分画像データ（通常画像データ）を各色成分用メモリ２３２ｒ，２３２ｇ，２３２ｂと輝度成分生成回路２３３へ出力し、第２のタイミングでは、蛍光像に基づく各色成分画像データ（蛍光画像データ）を輝度成分生成回路２３３へ出力する。

輝度成分生成回路２３３は、通常像に基づく各色成分画像データを第１のタイミングで取得すると、輝度成分画像データに変換して第１輝度成分用メモリ２３４ａへ出力し、蛍光像に基づく各色成分画像データを第２のタイミングで取得すると、輝度成分画像データに変換して第２輝度成分用メモリ２３４ｂへ出力する。そして、第１及び第２輝度成分用メモリ２３４ａ，２３４ｂ内の輝度成分画像データに基づいて、患部画像データ生成回路２３５が、患部画像データを生成する。

そして、通常像に基づく各色成分画像データ中のＲ成分画像データにその患部画像データが加算された後、各色成分画像データが、後段処理回路２３８においてモニタ出力用の画像信号であるビデオ信号に変換され、このビデオ信号がモニタ３０に出力される。

このため、モニタ３０には、通常像と蛍光像とに基づいて生成された特殊像が、カラーの特殊観察画像として表示される。操作者は、この特殊観察画像を見ながら、体腔壁の輪郭や凹凸を特定できるとともに、その画像の中において斑点状や塊状として赤色にて示された部分により、相対的に弱い蛍光を発する生体組織の集合体、すなわち、腫瘍や癌などの病変が生じている可能性の高い部位を、認識することができる。

上述したように、本実施形態の電子内視鏡システムでは、通常像の撮影と蛍光像の撮影とで、１台の撮像素子１５が共用されている。このため、撮影装置を２台有する従来の内視鏡システムに比して、製造費用が削減されている。然も、本実施形態の電子内視鏡システムには、対物レンズ１２を透過した光を何れか１台の撮像素子へ入力させるための光路切替手段を設ける必要もない。このため、本実施形態の電子内視鏡システムは、従来の内視鏡システムに比して、小型化されている。

さらに、本実施形態の電子内視鏡システムでは、三角プリズム１４と撮像素子１５との間における対物レンズ１２の光軸を中心とした被写体光の光路に対し、励起光を除去するための除去フィルタ１７が挿抜可能に配置され、然も、その挿抜は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂにある切替レバー１８で簡単に行うことができ、その上、その切替操作に応じて、通常像の撮影と蛍光像の撮影とが自動的に切り替わる。

このため、通常像の撮影時には、撮像素子１５に入力する光から励起光の波長成分が除去されてしまうことがないので、本実施形態の電子内視鏡システムは、何れの色成分も欠くことなく、通常像を正常にカラー撮影することができる。また、蛍光像の撮影時には、撮像素子１５に入射する光から励起光だけが必ず除去されるので、本実施形態の電子内視鏡システムによると、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）が蛍光像に混ざることがない。

本実施形態である電子内視鏡システムの外観図 電子内視鏡システムを概略的に示す構成図 光学フィルタを挿抜可能に保持する保持機構を概略的に示す構成図 切替レバーを概略的に説明するための説明図 回転板の正面図 照明光の波長帯域と可視帯域とを説明するための分光図 ライトガイドへの白色光及び励起光の射出タイミングとフィールドインデックスパルスとの関係を示す説明図

符号の説明

１０ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ 三角プリズム
１５ 撮像素子
１５ａ 信号線
１５ｂ 信号線
１６ ドライバ
１７ 除去フィルタ
１７１ 長方形枠
１７２ コイルバネ
１７ａ ワイヤ
１８ 切替レバー
１８ａ 回転軸
１９ センサ
１９ａ 信号線
２０ 光源プロセッサ装置
２１ タイミングコントロール部
２２ システムコントロール部
２３ 画像処理部
２４ 光源部
２４１ ランプ
２４３ 回転板
２４３ａ 貫通孔
２４３ｂ 励起光透過フィルタ
２４４ 第１モータ
２４５ ステージ機構
２４６ 第２モータ
２４７ 移動用ドライバ
２４８ 同期用ドライバ
３０ モニタ

Claims (6)

1. 第１観察モードと第２観察モードとを切り替えるための切替レバーと、
   体腔内に挿入されるための細管状の挿入部と、
   前記挿入部の基端に配置されるとともに前記切替レバーを有する操作部と、
   前記挿入部の先端に配置され、前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成する対物光学系と、
   前記対物光学系の背後に配置され、前記対物光学系の光軸を直角に折り曲げる反射面と、
   前記体腔内を照明するための照明光を前記第１観察モードの時に射出し、生体組織を励起するための励起光を前記第２観察モードの時に射出する光源部と、
   前記光源部から射出される前記照明光又は前記励起光を導くとともに前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、
   前記反射面によって折り曲げられた前記対物光学系の光軸上に配置され、前記対物光学系によって形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、
   前記励起光と同じ波長帯域の光を除去するための除去フィルタと、
   前記切替レバーが前記第２観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記反射面と前記撮影装置との間の光路に挿入し、前記切替レバーが前記第１観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記光路から引き抜く挿抜機構とを備え、
   前記挿抜機構は、前記内視鏡の前記挿入部の内部に引き通されたワイヤを介して前記切替レバーに接続されていることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記光源部は、前記第２観察モードの時には、前記照明光及び前記励起光を交互に射出することを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
3. 前記第２観察モードの時において、前記光源部が前記照明光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号と、前記光源部が前記励起光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号とに基づいて、患部と推定し得る箇所が示された画像を表示させるための画像信号を生成する画像処理部を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内視鏡システム。
4. 前記照明光学系は、前記挿入部の内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内視鏡システム。
5. 前記撮影装置は、前記対物光学系によって形成された体腔内の像を撮像して画像信号を出力する撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内視鏡システム。
6. 体腔内を照明するための照明光を第１観察モードの時に射出し、生体組織を励起するための励起光を第２観察モードの時に射出する光源部を備える光源プロセッサ装置に対して接続される内視鏡であって、
   前記第１観察モードと前記第２観察モードとを切り替えるための切替レバーと、
   前記切替レバーの状態に応じた観察モードを示す信号を前記光源プロセッサ装置に出力する出力部と、
   体腔内に挿入されるための細管状の挿入部と、
   前記挿入部の基端に配置されるとともに前記切替レバーを有する操作部と、
   前記挿入部の先端に配置され、前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成する対物光学系と、
   前記対物光学系の背後に配置され、前記対物光学系の光軸を直角に折り曲げる反射面と、
   前記光源部から射出される前記照明光又は前記励起光を導くとともに前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、
   前記反射面によって折り曲げられた前記対物光学系の光軸上に配置され、前記対物光学系によって形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、
   前記励起光と同じ波長帯域の光を除去するための除去フィルタと、
   前記切替レバーが前記第２観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記反射面と前記撮影装置との間の光路に挿入し、前記切替レバーが前記第１観察モード側に切り替えられると、前記除去フィルタを、前記挿入部の長手方向に移動させて前記光路から引き抜く挿抜機構とを備え、
   前記挿抜機構は、前記内視鏡の前記挿入部の内部に引き通されたワイヤを介して前記切替レバーに接続されていることを特徴とする内視鏡。

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