JPS6162437A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ＣＯＤ等の固体撮像素子を設は
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１ｒ２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、体腔内は凹凸か激しいの
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っているのか、小さくなっているの
か判断できないことがあった。

〔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Ｔ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１序内の同一部
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ｙＥ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。第一図はそのブロフク図である。内視鏡
本体ｌＯはライトカイト１２、対物レンズ１４、屈折率
可変透光性物質１６、固体１ノ′１↓像、ｙ、１′（こ
こではＣＣＤが用いられる）１８をイｉする９ライトカ
イト１２は光ファイバ東からなり　光ご；；ユニ／ｌ・
２０に接続され光源ユニット２０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ｉｉ［変する
ことにより対物レンズ１４の１玉点と物体との距離（物
点孔Ｌ）を実質的に１１［鉛するものであり、例えば、
２枚の透明′上極間に挾さまれたＬ＋ＮｂＯ３からなる
。ここで、光路長をｉ＋丁変することにより物点距離を
可変しているので、物点距皺が変っても、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
の透明心棒に印加する電圧を可変することにより、物−
１、■、距ガが５．６、・・・、４９ｍｍと１ｍｍ刻み
で４５の距Ｔに１＋）変されるようになっている。

対物レンズ１４、屈折率可変透光性物質１６、ＣＣＤ　
ｌ　８は内視鏡本体１０の先端部に設けられる。ＣＣＤ
　１．８は　カラー撮像のために１画題次心象方式を採
用している。このため、光源ユニッ１゛２０のランプ２
２の１１１１面にはＲ，Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタ
が円周上に並へられた回転円板２４が設けられる。回転
円板？４はステップモータ２６により回転され、１フレ
ームの撮像イＩ工にライトカイト１２に入射される照明
光か赤、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っている。

内視鏡本体１０にビデオプロセンサ３０か接続され、Ｃ
ＯＤ　ｌ　Ｂの出力画電信りがビデオプロセンサ３０内
のプリアンプ３２、サンプルホールド力される．ローパ
スフィルタ３６の出力がビデオプロセス回路３８に供給
されモこタシ・２！δ４０で表示されるとともに分画メ
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
ンタ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°弓の画素の１１「１番を変よるパンツ
アメモリである。ここで、１枚の画像は２００Ｘ２００
の画素からなるとし、分画メモリ４２で第二図に示すよ
うに５０Ｘ５０の分画ユニットに分割される．すなわち
、４Ｘ４画素が１つの分画ユニットとされる。分画メモ
リ４２からは人力された順番とは異なり、各分画ユニ、
トｒ１位で画像信号が出力され，バイパスフィルタ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、バイパスフィルタ４
４の出力は各画素の結像状態（合ｊ．＋’．　ｒ舊）を
表わす６石１分器４６はバイパスフィルタ４４の出力を
各分画ユニット単位で加算し。

各分画ユニ７１・Ｍ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に人
力される。

最大（１１１検出器５０は１枚の画像の各分画ユニッ１
−　（＋ｊの合ｊ．ｌｉ度を記憶するパンツアメモリを
有し、異なる物点距，慣で撮影された２枚の画像の各分
画ユニｙ　）　４＋ｉの合焦度を比較する。ここで、あ
る物点孔ｒの画ｔ’＆信壮がこのバッファメモリに格納
された後、その隣りの物点距才の画像信号が分画メモリ
４２から読出され、バッファメモリ内の画像上すと比１
佼される。この比較が１終了すると，へン７アメ千１ノ
の内容がｊＭ１次更訴される。最大値検出器５０はこの
ように２枚の画像の合焦度をｔ＋ｖｒ次比較する。合焦
度が最大ｆ泊になるのは合焦度の変化が増加から減少に
変わるｔ＋＞である。

最大値検出回路５０で各分画ユニット毎の合焦度の最大
イ１αが検出されると、その画像の物点孔π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
データプロセッサ５６を介してプリンタ５８に供給され
るとともに、選捩回路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
スフィルタ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・７す３０内に制御回
路６６が１没けられ．　１ノ１ダＵ回路６６は分画メモ
リ４２、積分器４６、最大値検出器５０，ＩＵｉ敲情報
メモリ５２に接続される．１し制御回路６６がらの制す
１信号は光コ；（ユニット２０内のステップモータ２６
にも供給される。また、１）Ｉ　ｎ回路６６はフォーカ
シングコントローラ６８、ＣＣＤトライ／″−７０をそ
れぞれ介して方！；折率ｎ［変透光性物質１６、ＣＣＤ
　１８を制御している。後述するトリカスイアチア２も
Ｍ制御回路６６に接続されている。

次にごの実施例の動作を説明する。通常は、制御回路６
６は光源ユニット２０内のステップモータ２６に対して
は毎分３０回転させ、内視鏡本体１０内のＣＣＤ　１８
に対してはＣＯＤドライバ７０を介して、毎分９０フレ
ームの撮像を行なわせている。これにより、毎分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、トリガスイッチ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
複数の分画ユニットに分割し、各分画ユニ、ト毎に結像
状態が最良となる物＋ｊｆｉ距随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
ガスイッチ７２が押されると、制御回路６６はフォーカ
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６５６　ｎｍ）に対する物点距離５．６、・・
・、４９＋ａｍが最良の結像状態になる時の屈折率可変
透光性物０１６への印加重圧を制御回路６６に記憶させ
ておくことによる。一方、制御回路６６はステップモー
タ２６を制御して、赤のフィルタがランプ２２の１１１
」面に位５７ｉ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δ１１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
ｍ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は毎分９ｏフレー１、撮像している
ので、４５物点距随についての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ＣＯＤの前面にＲ，
Ｇ、Ｂのモザイクフィルタを設は色分跡を行なう方式で
は、毎分３０フレームのカラー画像を撮像するにはＣＯ
Ｄも毎分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、これらの画像信号か分画メモ
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＃　４　ｍｆｆ１で撮像した画像の各
分画ユニ７）毎の画像信号を読み出し、バイパスフィル
タ４４、積分器４６、Ａ／Ｄ変Ｊ！：！器４８を介して
最大値検出器５ｏに供給し、その中のパンツアメモリに
格納する。次に１分画メモリ４２から物点距離５ＩＩＩ
ｍで撮像した画像の各分画ユニット毎の画像信号が読み
出され、最大値検出Ｚ＋５０に供給されて各分画ユニッ
ｌ−１＋）にバッファメモリ内のデータと比較される。

この比１咬結果もパンツアメモリに記憶される。比ｌ咬
ｕＪｆ′Ｉが紡ｒすると、物点距離４■で撮像した画像
上′弓に代わって物、ｌ、’、！距慈５ｍｍで撮像した
画像の谷分画ユニ；−ｌ−ｉｔｓの画；＋；信ｔ）がパ
、ファ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、・・・、４９ｍ＋ｗで撮像した画像の
各分画二二、ト毎の画素信号がｌｌＩｒ１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
加から減少に転し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
ユこ７）毎に距２情報メモリ５２に格納される。これに
より、距は情報メモリ５２には被写体の各分画ユニ、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ｍ）により結像位置が
異なってしまう、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、前方か後方にす“号曲
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ノｊコまれば−、Ｎ的に決定され
る。ここで、像高は分画ユニン１の位置本こＩｌｌ　”
’＋する。そのため、この実施例では距なれ’ｉｆｕメ
モリ５２の出力を補正回路５４に供給し」二への油止を
行ない真の物点距ｒ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ッサ５６を
介してプリンタ５８に供給され、各分画ユニ７　）　イ
ｒｉの最良結像状態を！１える物点距離が印字される。

一方、？ｌｌｉ　＋Ｌ回路５４の出力は選択回路６０に
供、珀され、そこで、所ｉ１の１例えば１０．１５゜２
０、・・・、４５ｍｍの物点距離を有する分画ユニット
か選択され、その情報がビデオプロセス回路６２に供給
される６　ビデオプロセス回路６２はこれらの分画ユニ
ットを所定の色、例えば、黄緑、緑、水色、ｉ！？竿の
体腔内の色とはっきり区別できる色に７１色する。制御
１回路６６は４９＋ｏａ＋の物点距想での１最凶をＳ冬
ｒすると、ステップモータ２Ｇを妊゛畠の回転動作に戻
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１・１４画像を１′Ｉ−復させてモニ
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ｆυも得ることができ、正確
な診断かできる内視鏡装置が提供される。

第三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
スフィルタ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は各分画ユニット
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乗和も犬きくなる。演算
回路８２の出力信号は１フレ一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
軟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ｙふとなる物点距離が（１）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、Ｉ−西の種々の具体［ｆ！Ｊ構成は説明のための
ものであり、適宜変更可能である。ＣＯＤは内視鏡先嬬
に設けるのではなく、従来と同様のイメーノカ・ｒｌ・
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）Ｉ−゛されず、モザイ
クフィルタを用いたものでもよい。

〔発　　１ｐ１　　　の　　効　　果〕以１．説明した
ようにこの発明によれば、体腔内の画像のＩ・１ｒ１１
情報とともに高さ情報も得ることができ、病変を１１巳
確に１珍断できる内視鏡装置が提供される。

４．１Δ而の簡ｒ（１な説１９１ 第一図はこの発明による内視鏡装置の一実施例の構成を
７１すブロック図、第二図は画素と分画ユニットの関係
を示す図、第三＋ｇはこの発明の第二実施例の要部のブ
ロック図である。

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・・・バイパスフィルタ ４６・・・積分器 ５０・・・最大値検出器 ５２・・・距離情報メモリ 出頭人代理人　弁理士　坪井　淳 ｆＴ−−続著ロ正−出 特許１ｊ−長官　　　志　賀　学　殿 １　、１ｓ件の表示 ＃、’ｊｌｐｌｈ’ｌ　５９−　＋　８４１５０号２　
発明の名称 内視鏡装置 ３、補１Ｆをする店 ・バ件との関係　　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 東」；〔捕）ｌロー虎ノ門１丁「１２６番５号第１７森
ヒル〒１０５電話０３　（５０２）　３１　ｓ　１（、
’ごパ６、仙市のχ・Ｊざぐ １１１１　、＊ＩＩ　、Ｉニ ア、補正の内容 （１）明細書第４頁、第１２行「１に記・成の「分画メ
モリ４２」をｒＡ／Ｄ変換されて分画メモリ４２」と訂
正する。

（２）明細書第５頁、：５２行目に記載の「画像信号が
」を「画像信号がＡ／Ｄ変換されて」と訂正する。

（３）明細書第７頁、第７行目、第９行目、第１０行目
、第８頁、第１５行目、第２０行目、第８頁、第１行目
に記載の「毎分」を「毎秒」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一部位を物点距離を変えて複数回撮影する手段と、前
   記撮影手段により撮影した複数枚の画像のそれぞれを複
   数の分画ユニットに分割し各分画ユニット毎に結像状態
   の最も良い物点距離を検出する手段と、前記検出手段に
   より検出された物点距離を出力する手段とを具備する内
   視鏡装置。