JPH0431044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、撮像手段を有し体腔内を撮影する
内視鏡装置に関する。

〔従来技術〕

近年、内視鏡の先端部にCCD等の固体撮像素
子を設け体腔内を撮影する内視鏡装置が開発され
ている。一般に体腔内の診断はポリープ等の突起
状の病変の変化を観察することが多い。ここで、
体腔内は凹凸が激しいので、撮像素子のレンズの
被写界深度は大きく設計されている。そのため、
凹凸の実際の高さ、深さがわからず、ポリープが
大きくなつているのか、小さくなつているのか判
断できないことがあつた。

〔目的〕

この発明は上述した事情に対処すべくなされた
もので、体腔内の画像の平面情報とともに高さ情
報も得ることができる内視鏡装置を提供すること
を目的とする。

〔概要〕

この目的は内視鏡に設けた撮像手段で体腔内の
同一部位を物点距離を変えて複数回撮影し、その
後、この複数枚の画像の中から各部分毎に結像状
態の最も良い物点距離を選び、これを印字／表示
することにより実現される。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による内視鏡装置
の一実施例を説明する。第１図はそのブロツク図
である。内視鏡本体１０はライトガイド１２、対
物レンズ１４、屈折率可変透光性物質１６、固体
撮像素子（ここではCCDが用いられる）１８を
有する。ライトガイド１２は光フアイバ束からな
り、光源ユニツト２０に接続され光源ユニツト２
０からの光を体腔内に導く。屈折率可変透光性物
質１６は光路長を可変することにより対物レンズ
１４の主点と物体との距離（物点距離）を実質的
に可変するものであり、例えば、２枚の透明電極
間に挾さまれたLiNbO₃からなる。ここで、光路
長を可変することにより物点距離を可変している
ので、物点距離が変つても、レンズの画角は変ら
ない。この実施例では屈折率可変透光性物質１６
の透明電極に印加する電圧を可変することによ
り、物点距離が５、６、……、49mmと１mm刻みで
45の距離に可変されるようになつている。対物レ
ンズ１４、屈折率可変透光性物質１６、CCD１
８は内視鏡本体１０の先端部に設けられる。
CCD１８は、カラー撮像のために、面順次撮像
方式を採用している。このため、光源ユニツト２
０のランプ２２の前面にはＲ、Ｇ、Ｂの３色のカ
ラーフイルタが円周上に並べられた回転円板２４
が設けられる。回転円板２４はステツプモータ２
６により回転され、１フレームの撮像毎にライト
ガイド１２に入射される照明光が赤、緑、青に着
色され、その結果、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分画像が順
次撮像されるようになつている。

内視鏡本体１０にビデオプロセツサ３０が接続
され、CCD１８の出力画像信号がビデオプロセ
ツサ３０内のプリアンプ３２、サンプルホールド
回路３４を介して、ローパスフイルタ３６に入力
される。ローパスフイルタ３６の出力がビデオプ
ロセス回路３８に供給されモニタ装置４０で表示
されるとともにＡ／Ｄ変換されて分画メモリ４２
に入力される。

分画メモリ４２は45枚の画像の画像信号を格納
するランダムアクセスメモリからなり、書き込み
時と読み出し時とで、画像信号の画素の順番を変
えるバツフアメモリである。ここで、１枚の画像
は200×200の画素からなるとし、分画メモリ４２
で第２図に示すように50×50の分画ユニツトに分
割される。すなわち、４×４画素が１つの分画ユ
ニツトとされる。分画メモリ４２からは入力され
た順番とは異なり、各分画ユニツト単位で画像信
号がＤ／Ａ変換されて、ハイパスフイルタ４４を
介して積分器４６に入力される。画像信号のボケ
成分は低周波成分として表われるので、ハイパス
フイルタ４４の出力は各画素の結像状態（合焦
点）を表わす。積分器４６はハイパスフイルタ４
４の出力を各分画ユニツト単位で加算し、各分画
ユニツト毎の合焦度を出力する。積分器４６の出
力がＡ／Ｄ変換器４８を介して最大値検出器５０
に入力される。

最大値検出器５０は１枚の画像の各分画ユニツ
ト毎の合焦度を記憶するバツフアメモリを有し、
異なる物点距離で撮影された２枚の画像の各分画
ユニツト毎の合焦度を比較する。ここで、ある物
点距離の画像信号がこのバツフアメモリに格納さ
れた後、その隣りの物点距離の画像信号が分画メ
モリ４２から読出され、バツフアメモリ内の画像
信号と比較される。この比較が終了すると、バツ
フアメモリの内容が順次更新される。最大値検出
器５０はこのように２枚の画像の合焦度を順次比
較する。合焦度が最大値になるのは合焦度の変化
が増加から減少に変わる時である。

最大値検出回路５０で各分画ユニツト毎の合焦
度の最大値が検出されると、その画像の物点距離
が距離情報メモリ５２に格納される。距離情報メ
モリ５２の出力信号が補正回路５４に供給され、
像面彎曲が補正される。補正回路５４の出力がプ
リントデータプロセツサ５６を介してプリンタ５
８に供給されるとともに、選択回路６０を介して
ビデオプロセス回路６２に供給される。ビデオプ
ロセス回路６２にはローパスフイルタ３６の出力
も供給される。ビデオプロセス回路６２の出力が
モニタ装置６４に供給され表示される。

各部の制御のためにビデオプロセツサ３０内に
制御回路６６が設けられ、制御回路６６は分画メ
モリ４２、積分器４６、最大値検出器５０、距離
情報メモリ５２に接続される。制御回路６６から
の制御信号は光源ユニツト２０内のステツプモー
タ２６にも供給される。また、制御回路６６はフ
オーカシングコントローラ６８、CCDドライバ
７０をそれぞれ介して屈折率可変透光性物質１
６、CCD１８を制御している。後述するトリガ
スイツチ７２も制御回路６６に接続されている。

次にこの実施例の動作を説明する。通常は、制
御回路６６は光源ユニツト２０内のステツプモー
タ２６に対しては毎秒30回転させ、内視鏡本体１
０内のCCD１８に対してはCCDドライバ７０を
介して、毎秒90フレームの撮像を行なわせてい
る。これにより、毎秒30フレームのカラー画像が
撮像され、モニタ装置４０で表示される。

そして、トリガスイツチ７２が押されると、次
のようなこの実施例特有の動作が開始される。こ
の実施例の主旨は物点距離を変えて同一画像を複
数回撮影し、各画像を複数の分画ユニツトに分割
し、各分画ユニツト毎に結像状態が最良となる物
点距離を検出することにより、画像の高さ情報を
求めることである。そのため、トリガスイツチ７
２が押されると、制御回路６６はフオーカシング
コントローラ６８を介して屈折率可変透光性物質
１６の屈折率を可変させ、物点距離を５、６、…
…、49mmと順次変化させる。これは、あらかじ
め、赤色光（波長656nm）に対する物点距離５、
６、……、49mmが最良の結像状態になる時の屈折
率可変透光性物質１６への印加電圧を制御回路６
６に記憶させておくことによる。一方、制御回路
６６はステツプモータ２６を制御して、赤のフイ
ルタがランプ２２の前面に位置するように回転円
板２４の回転を停止させる。これは、体腔内は赤
の光に対する反射率が最も高いので、結像状態を
測定するには、赤の光が最適であるからである。
さらに、測定用に単一波長の単色光を用いている
ので、レンズの色収差の発生を防止できる。

ここで、CCD１８は毎秒90フレーム撮像して
いるので、45物点距離についての45フレームの画
像を撮像するには0.5秒でよい。これに対して、
面順次撮像方式ではなく白色光で照明を行ない
CCDの前面にＲ、Ｇ、Ｂのモザイクフイルタを
設け色分離を行なう方式では、毎秒30フレームの
カラー画像を撮像するにはCCDも毎秒30フレー
ムしか撮像しないので、45フレームの画像を撮像
するには1.5秒かかり、この間に被写体が動いて
像の色ズレが生じることがある。

赤色の照明光の下で物点距離を変化させて45フ
レームの画像の撮像が行なわれ、これらの画像信
号が分画メモリ４２に格納される。この後、制御
回路６６は分画メモリ４２から物点距離４mmで撮
像した画像の各分画ユニツト毎の画像信号を読み
出し、ハイパスフイルタ４４、積分器４６、Ａ／
Ｄ変換器４８を介して最大値検出器５０に供給
し、その中のバツフアメモリに格納する。次に、
分画メモリ４２から物点距離５mmで撮像した画像
の各分画ユニツト毎の画像信号が読み出され、最
大値検出器５０に供給されて各分画ユニツト毎に
バツフアメモリ内のデータと比較される。この比
較結果もバツフアメモリに記憶される。比較動作
が終了すると、物点距離４mmで撮像した画像信号
に代わつて物点距離５mmで撮像した画像の各分画
ユニツト毎の画素信号がバツフアメモリに格納さ
れる。以下、分画メモリ４２から物点距離６、
７、……、49mmで撮像した画像の各分画ユニツト
毎の画素信号が順次読み出され最大値検出器５０
に供給され、上述の比較動作が繰り返される。こ
の比較結果から、各物点距離毎の合焦度が増加か
ら減少に転じる直前の物点距離を最良の結像状態
を与える物点距離として検出する。この物点距離
が各分画ユニツト毎に距離情報メモリ５２に格納
される。これにより、距離情報メモリ５２には被
写体の各分画ユニツト毎の高さ情報が格納される
ことになる。

ここで、照明光に単色光を用いても、レンズの
像面彎曲のために像高（光軸と物体との距離）に
より結像位置が異なつてしまう。すなわち、平面
の被写体を撮影する時でも、結像面は平面にはな
らず、前方か後方に彎曲した曲面となる。逆に、
結像面が平面である時は、結像状態が最良となる
物点距離は被写体の中心と周辺では異なる。この
ズレは、レンズと像高と物点距離が定まれば一義
的に決定される。ここで、像高は分画ユニツトの
位置に相当する。そのため、この実施例では距離
情報メモリ５２の出力を補正回路５４に供給し上
述の補正を行ない真の物点距離を求めている。

補正回路５４の出力がプリントデータプロセツ
サ５６を介してプリンタ５８に供給され、各分画
ユニツト毎の最良結像状態を与える物点距離が印
字される。

一方、補正回路５４の出力は選択回路６０に供
給され、そこで、所定の、例えば10、15、20、…
…、45mmの物点距離を有する分画ユニツトが選択
され、その情報がビデオプロセス回路６２に供給
される。ビデオプロセス回路６２はこれらの分画
ユニツトを所定の色、例えば、黄緑、緑、水色、
青等の体腔内の色とはつきり区別できる色に着色
する。制御回路６６は69mmの物点距離での撮像を
終了すると、ステツプモータ２６を通常の回転動
作に戻し、通常のカラー画像の撮影を行なう。こ
の画像信号もビデオプロセス回路６２に供給され
ていて、ビデオプロセス回路６２は両画像を重複
させてモニタ装置６４で表示させる。これによ
り、体腔内の画像が５mm毎の等高線を付して表示
されることになり、高さ情報が一目瞭然で認識さ
れる。

以上説明したようにこの実施例によれば、体腔
内の画像の平面情報とともに高さ情報も得ること
ができ、正確な診断ができる内視鏡装置が提供さ
れる。

第３図はこの発明の第二実施例の要部であり、
第一実施例と同様な部分は同一参照数字を付して
説明は省略する。この実施例では分画メモリ４２
は設けられず、ローパスフイルタ３６の出力が
Ａ／Ｄ変換器８０を介して演算回路８２に供給さ
れる。演算回路８２は各分画ユニツト毎の各画素
の輝度の２乗和を求める。画像の合焦度が高いと
はコントラストが強いことであり、コントラスト
が強ければ、各画素の輝度の２乗和も大きくな
る。演算回路８２の出力信号は１フレーム画像毎
にセレクタ８４を介してメモリ８６，８８に交互
に供給される。メモリ８６，８８の出力が比較回
路９０で比較される。この比較結果の増減の変化
により第一実施例と同様に最良の結像状態となる
物点距離が得られる。この物点距離が距離情報メ
モリ５２に書き込まれる以降は第一実施例と同じ
である。

なお、この発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、上述の種々の具体的構成は説明の
ためのものであり、適宜変更可能である。CCD
は内視鏡先端に設けるのではなく、従来と同様の
イメージガイドを用いた内視鏡の接眼部に設けて
もよい。また、カラー撮像方式は面順次撮像方式
に限定されず、モザイクフイルタを用いたもので
もよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、体腔内
の画像の平面情報とともに高さ情報も得ることが
でき、病変を正確に診断できる内視鏡装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による内視鏡装置の一実施例
の構成を示すブロツク図、第２図は画素と分画ユ
ニツトの関係を示す図、第３図はこの発明の第二
実施例の要部のブロツク図である。 １４……対物レンズ、１６……屈折率可変透光
性物質、１８……固体撮像素子、３８，６２……
ビデオプロセス回路、４０，６４……モニタ装
置、４２……分画メモリ、４４……ハイパスフイ
ルタ、４６……積分器、５０……最大値検出器、
５２……距離情報メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内視鏡を用いて被検体の画像を撮像する手段
   と、 内視鏡の入射端から前記撮像手段までの光学系
   の光路長を可変する手段と、 前記可変手段を操作して光路長を変えて被検体
   の同一部位を前記撮像手段により複数回撮像させ
   る手段と、 複数回の撮像により得られた各画像を複数の分
   画ユニツトに分割し、各分画ユニツト毎に画像の
   ぼけの程度を調べることにより画像の結像状態を
   検知し、結像状態の最も良い撮像時の光路長から
   被検体の物点距離を検出する手段と、 各分画ユニツト毎に検出された結像状態の最も
   良い物点距離情報を出力する手段とを具備する内
   視鏡装置。