JP2575384B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は体内照明手段及び体外照明手段を設けた電子
内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、細長の挿入部を挿入することによって、挿入部
先端側に設けた観察手段を用いて切開を必要とすること
なく生体内を観察したり、必要に応じ処置具を用いて治
療処置のできる内視鏡が広く用いられるようになった。

また最近、ファイババンドルによるイメージガイドを
用いることなく対物レンズにより固体撮像素子の撮像面
に光学像を結び、光電変換した映像信号を信号ケーブル
にて信号処理手段に導くようにした電子式の内視鏡（以
下電子内視鏡又は電子スコープと記す。）が実用化され
る状況にある。

従来の電子内視鏡は、特開昭53−90685号に示すがご
とく、光源ランプからの照明光に順次R,G,Bの色透過フ
ィルタを通し、３色の照明光の下で順次撮影を行ない、
R,G,Bの３色の成分画像を求め、各画素毎に３色の成分
信号を合成してカラー画像信号を生成していた。

また特公昭54−21678号においては、体外から照明し
て組織内を透過した光を利用して観察することが提案さ
れていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来行われていた体内照明による反射画像では、体腔
壁の表面の凹凸とか色調差などが検出されるものの粘膜
下の病変の浸潤範囲とか深部血管走行については検出が
不可能であり、体外照明による透過画像では、体内照明
画像とは逆に粘膜下の病変の湿潤範囲とか深部血管走行
は検出されるものの体腔壁の表面の凹凸とか色調差につ
いては検出が困難であった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、体
腔壁の表面の凹凸とか色調差等を検出できると共に、粘
膜下の病変等についても検出できる画像を得ることので
きる内視鏡装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明の電子内視鏡装置は、体内に挿入される挿入部
の先端側から照明光を間欠的に出射可能な体内用照明手
段と、体外から照明光を間欠的に出射可能な体外用照明
手段と、挿入部の先端側に配設され、対物レンズにより
結像された像を光電変換して画像信号を出力する固体撮
像素子と、該固体撮像素子からの画像信号を記憶する複
数の画像メモリと、１フレームまたは１フィールド期間
内に、前記体内用照明手段のみを発光させて得られた第
１の画像信号と前記体外用照明手段のみを発光させて得
られた第２の画像信号とを前記固体撮像素子から読み出
して前記画像メモリに取り込むための駆動信号を発生し
て該固体撮像素子に印加する手段と、前記画像メモリに
取り込まれた前記第１および第２の画像信号を読み出し
て処理する手段と、を設けたことを特徴とする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図はモニタに
１画面を表示する期間内に体内照明及び体外照明を行
い、固体撮像素子から画像信号を出力させる動作を示す
説明図、第３図は体内又は体外照明と共に、固体撮像素
子から画像信号を出力させる動作を示す説明図である。

第１図に示すように第１実施例の内視鏡装置１は、電
子内視鏡２と、この電子内視鏡２の後端側が接続され、
体内用光源部３及び信号処理部４とを内臓すると共に、
体外用光源部５を設けた内視鏡制御装置６と、この（内
視鏡）制御装置６から出力される映像信号が入力され内
視鏡画像を表示するモニタ７とから構成される。

上記電子内視鏡２は、生体８内に挿入できるように細
長の挿入部を有し、この挿入部内には照明光を伝送して
先端面から出射するライトガイド11が挿通されている。
このライトガイド11の手元側の入射端面には体内用光源
部３から体内照明用の光が供給される。

この体内用光源部３は、電源部12からランプ13に電力
を供給して、このランプ13を発光させ、このランプ13の
白色照明光はモータ14と遮光円板15とからなるチョッピ
ング装置16を経てライトガイド11の入射端面に照射され
る。

上記チョッピング装置16を形成する遮光用板15は、遮
光性の円板部材に放射状の切欠き溝を形成したり、円板
部材における周方向に開口を設ける等して回転と共に遮
光期間と照明期間とが形成されるようにしてある。尚、
透明円板に対し、周方向に遮光塗料を塗布して遮光部を
設け、回転と共に光を遮光するものでも構成できる。上
記チョッピング用モータ14はチョッピングドライバ17に
よって駆動される。

上記チョッピング装置16によって、ライドガイド11の
入射端面には、第２図（ａ）または第３図（ａ）に示す
ような照明光で照射される。（ここでONが照明光が供給
された状態を示し、OFFが遮光状態を示す。）この照射
された光によって生体８は体内で照明される。

尚、第２図は１フレーム期間（又は１フィールド期
間）に、体内照明及び体外照明とを行う体内・体外照明
モードであり、第３図はこの期間内に体内照明のみ又は
体外照明のみを行う体内または体外照明モードの場合で
ある。

また体外用光源部５は、電源部21と、この電源部21か
ら供給される電力によって例えばストロボ発光する発光
部22とからなる。この発光部22の照明光により生体８は
体外から照明される。

この発光部22は、体内・体外照明モードにおいては第
２図（ｂ）に示すように同図（ａ）における遮光期間に
発光し、一方体内または体外照明モードでは第３図
（ａ）に示すように発光する。

上記体内または体外から照明された生体８による反射
光及び透過光は、対物レンズ24により固体撮像素子とし
ての電荷結合素子（CCDと記す。）25の撮像面に像を結
ぶ。このCCD25はその撮像面に結ばれた光学像を光電変
換する。しかしてCCDドライバ26からCCDドライブ信号が
印加されることによってCCD25は光電変換された画像信
号を出力する。このCCD25から出力された信号は（信
号）レベル検出回路27、プロセス回路28を経て第１また
は第２メモリ29または30に記憶される。

上記CCDドライバ26には、第１クロックジェネレータ3
1又は第２クロックジェネレータ32のクロック信号がス
イッチ回路33を経て入力される。このスイッチ回路33は
図示しない切換ボタン等を操作することによって切換信
号が印加され、この切換信号に応じて第１クロックジェ
ネレータ31のクロック又は第２クロックジェネレータ32
のクロックをCCDドライバ26に入力し、このCCDドライバ
26はこれらクロックに同期したCCDドライブ信号を生成
してCCD25に印加する。上記第１クロックジェネレータ3
1は、体内照明モード又は体外照明モードに対応するク
ロックを出力するもので、第３図（ｂ）に示すように１
フレーム又は１フィールドに１回読出し転送を行うクロ
ックを出力する。

上記体内照明又は体外照明モードにおいては、プロセ
ス回路28を経て色調が整えられ、A/D変換して出力され
る画像信号は（体内用の）第１メモリ29又は（体外用
の）第２メモリ30に記憶される。しかして、これら両メ
モリ29,30の画像信号は演算処理部34に取込まれること
によって、これら２種類の画像のコントラスト差、色
差、エッジ成分の差等の演算処理が行われテレビ信号と
して出力され、モニタ７で表示される。尚、この演算処
理部34は切換信号によって上記コントラスト差、色差等
の画像処理を選択できるし、また画像処理しないで一方
のメモリ29又は30のみの画像を表示することもできるよ
うにしてある。

ところで、切換信号によりスイッチ回路33を経て第２
クロックジェネレータ32のクロックをCCDドライバ26に
入力する側が選択されると、このクロックは第２図
（ｃ）に示すようなタイミングで出力される。

つまり第２図（ａ）に示すように体内発光（体内照
明）が間欠的に行われ、この体内発光の停止期間に同期
して同図（ｂ）に示すように体外発光が行われる。この
ように一方の発光が停止されている期間に他方の発光が
行われるようにして時分割的な発光が行われる。この場
合体内発光の停止は、ランプ13が常時点灯している状態
もとで、チョッピング装置16によるランプ13の照明光を
チョッピングして遮光させることにより（体内発光の停
止期間が）生じる。このチョッピング装置16による照明
光のチョッピングはスイッチ回路33を経てチョッピング
ドライバ17に入力される第２クロックジェネレータ32の
クロックに同期したものとなる。

またこの第２クロックジェネレータ32のクロックは、
スイッチ回路33を経て体外用光源部５の電源部21に入力
され、上記チョッピング装置16によるランプ13の照明光
を遮光した期間に同期して発光部22を形成するストロボ
ランプをフラッシュ発光して短時間に大量の光エネルギ
を放出し、第２図（ｂ）に示すような体外発光タイミン
グで発光する。

しかして、体内発光及び体外発光が終了したタイミン
グで第２図（ｃ）に示すように第２クロックジェネレー
タ32はドライバ26に読出し及び転送を行うクロックを出
力する。ドライバ26からCCD25に印加されるCCDドライブ
信号によって、それぞれ体内照明非及び体外照明のもと
でCCD25で撮像された画像信号がプロセス回路28に入力
され、このプロセス回路28を経て第１メモリ29及び第２
メモリ30に体内照明のもとで撮像された画像信号と体外
照明のもとで撮像された画像信号が１画像の形成単位で
ある１フレーム又は１フィールド期間にそれぞれ１画面
づつ記憶される。つまり、１秒間に例えば30フレーム又
は60フィールド分の各画像がそれぞれ得られる。

尚、第２図に示す体内・体外照明モードにおけるクロ
ックジェネレータ出力は第３図に示す体内照明モード又
は体外照明モードにおけるクロックジェネレータ出力と
は異り、１フレーム又は１フィールド期間内に体内照明
光画像と体外照明光画像との２種類の異った画像を読出
し、転送を行ってメモリ29及び30にそれぞれ記憶する。
（従って、この場合のクロックジェネレータ32の出力は
第１クロックジェネレータ31の出力よりもその周波数が
２倍以上であり、短時間に読出し及び転送を終了す
る。）しかして、これらメモリ29,30から演算処理部34
にて病変検出に最適となるコントラスト差、色差、エッ
ジ成分強調などの画像処理を行った後、テレビ信号とし
てモニタ７に出力し、画像表示するようにしてある。

尚、上記レベル検出回路27は、CCD25から出力される
画像信号におけるピーク値とか、平均値レベルを検出
し、検出した出力レベルに応じた制御信号を電源部12と
21とに印加し、ランプ13及び発光部22の発光出力を可変
制御し、適量な光量に調光する。

このように構成された第１実施例の動作を以下に説明
する。

生体８の体腔内をライトガイド11にて照明し、その反
射光を対物レンズ24にて光学画像としてCCD25に結像
し、このCCD25にて光電変換したのちレベル検出回路27
に信号を伝送し最適露出となる様に体内照明用ランプ13
と電源12を制御するとともに、体外照明用光源の発光部
22と電源部21を制御する。

次に画像信号はプロセス回路28にて色調をととのえ、
A/D変換され、体内照明光は第１メモリ29に、体外照明
光は第２メモリ30に記憶され、演算処理部34にて２種類
の画像のコントラスト差、色差、エッジ成分の差などを
演算処理されTV信号として出力される。

一方体腔内に挿入された電子内視鏡２のCCD25はドラ
イバ26にてスイッチ回路33により選択したクロックジェ
ネレータ31又は32に同期して読み出し及び転送を行な
う。

第１クロックジェネレータ31は体内照明時のみ又は体
外照明時のみの場合に１フィールド又は１フレームに１
回一般的な読出し転送を第３図（ｂ）のごとく行ない体
内照明又は体外照明による画像を得る。

次に切換信号によりスイッチ回路33にて第２クロック
ジェネレータ32を選択した場合、第２図（ａ）の発光タ
イミングで体内照明と第２図（ｂ）に示す発光タイミン
グで体外照明とが時分割して行われる。この時、体内照
明光を高速でオン，オフさせるためにランプ13の前面に
配置され、第２クロックジェネレータ32に同期したチョ
ッピングドライバ17により駆動されるチョッピング装置
16にて体内照明光は第２図（ａ）の発光タイミングで発
光する。

一方、体外照明の発光部22はストロボランプを使用
し、短時間に大量の光エネルギを放射するように発光
し、第２図（ｂ）の発光タイミングとなる。

この様に発光部22とランプ13の発光により得られた画
像を第２クロックジェネレータ32は第２図（ｃ）に示す
ように一般の読出し転送とは異り、１フレーム又は１フ
ィールド期間内に体外照明光画像と体内照明光画像の２
種類の異なった画像を読出し転送を行ない、上述によう
にレベル検出回路27、プロセス回路28を経てメモリ29,3
0に記憶する。これらメモリ29,30の画像データは読出さ
れ、演算処理部34にて病変検出に最適なるコントラスト
差、色差、エッジ成分強調等の処理を行った後テレビ信
号としてモニタ７に出力され、このモニタ７で表示され
る。

このように構成及び動作の第１実施例によれば、体内
照明による反射画像と体外照明による透過照明画像とい
う２種のまったく異なった画像を１フレーム期間又は１
フィールド期間というTV信号の最小の画面構成時間にて
読出すことが可能となる。

すなわち、体内照明光では体腔壁の表面の凹凸とか色
調差とかごく表面の血管走行の程度から病変を検出し、
一方体外照明光による透過照明では、各部位の波長によ
る透過度の違いにより粘膜下の病変の浸潤範囲とか深部
血管走行から病変を検出するというそれぞれ異なる長所
をもつ画像が最小の画面構成時間にて得られることによ
り、従来と同様な自然な動きでかつ病変部の検出能の高
い画像を得ることが可能となる。

第４図は本発明の第２実施例の電子内視鏡装置41の主
要部を示す。

この第２実施例では体内用光源部42におけるランプ13
の前面に、フィルタ挿脱回路43によりランプ13の光路中
に赤外カットフィルタ44を介装及び退避できるようにし
ている。又、体外発光部45においては発光部22の前面に
フィルタ挿脱回路46により可視光カットフィルタ47を配
置したり、退避できるようにしてある。これらフィルタ
44,47は図示しない選択ボタン等をオン，オフすること
によりフィルタ挿脱回路43,46を介して光路中に介装し
たり、退避させたりできるようにしてある。

その他は上記第１実施例と同様である。

この第２実施例の作用効果は上記第１実施例とほぼ同
様であるが、さらに照明波長域の選択を行えるので症状
によってはよりその特徴を顕著化させることができ、診
断に有利となる。

第５図は本発明の第３実施例における主要部を示す。

この実施例は第１実施例において、２つのクロックジ
ェネレータ31,32を用いないで、第２のクロックジェネ
レータ32と、このクロックジェネレータ32のクロックを
分周する分周器51とを設け、スイッチ回路33は体内・体
外照明モードにおいては高速駆動と（分周器51を通し
た）低速駆動（高速駆動に比べて）とを切換えて使用す
る。

つまり第６図に示すように体内照明期間は長く、この
期間では分周器51を通した低速のクロックで読出し、転
送を行ない、一方短い体外照明期間では分周器51を通さ
ないで第２クロックジェネレータ32のクロックで直接駆
動する高速の駆動を行うようにしたものである。このよ
うにすると、低速の場合の転送効率を上昇できる。

尚、上述の各実施例において、体内光又は体外光のみ
の画像（つまり第１メモリ29又は第２メモリ30のみの画
像）を読み出すことにより各々の照明光に対しての画像
を表示できることは明白である。また、１つの画像のみ
に画像処理を行って表示することもできる。

尚、体内照明用光源ランプ13は完全なON,OFF可能なス
トロボ光源を使用すればチョッピング装置16及びチョッ
ピングドライバ17を使用しなくとも良い。逆に、体外照
明用発光部をチョッピング装置を用いるようにしても良
い。

尚、本実施例における固体撮像素子は、フレーム転送
及びインターライン転送方式のものに限らず、ライン転
送方式のCCDでも実用上使用できる場合がある。また、C
CDに限らず他の固体撮像素子を使用しても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、体外照明手段及び
体内照明手段を設けると共に、モニタで表示するテレビ
信号の１画面表示期間内に上記両照明手段のもとで撮像
した画像信号を固体撮像素子から出力できるようにして
あるので情報の異る２種類の画像を必要に応じ画像処理
することによって病変の検出に適した画像を短時間で得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は本発明の第１実施例の構成図、第２図はモニタに１
画面を表示する期間内に体内照明及び体外照明を行い、
固体撮像素子から画像信号を出力させる動作を示す説明
図、第３図は体内又は体外照明と共に、固体撮像素子か
ら画像信号を出力させる動作を示す説明図、第４図は本
発明の第２実施例の主要部を示す構成図、第５図は本発
明の第３実施例の主要部を示す構成図、第６図は第５図
の動作説明図である。 １……電子内視鏡装置、２……電子内視鏡 ３……体内用光源部、４……信号処理部 ５……体外用光源部、６……制御装置 ７……モニタ、11……ライトガイド 12,21……電源部、13……ランプ 16……チョッピング装置 22……発光部、26……ドライバ 29,30……メモリ 31,32……クロックジェネレータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】体内に挿入される挿入部の先端側から照明
   光を間欠的に出射可能な体内用照明手段と、 体外から照明光を間欠的に出射可能な体外用照明手段
   と、 挿入部の先端側に配設され、対物レンズにより結像され
   た像を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子
   と、 該固体撮像素子からの画像信号を記憶する複数の画像メ
   モリと、 １フレームまたは１フィールド期間内に、前記体内用照
   明手段のみを発光させて得られた第１の画像信号と前記
   体外用照明手段のみを発光させて得られた第２の画像信
   号とを前記固体撮像素子から読み出して前記画像メモリ
   に取り込むための駆動信号を発生して該固体撮像素子に
   印加する手段と、 前記画像メモリに取り込まれた前記第１および第２の画
   像信号を読み出して処理する手段と、 を設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。