專利名稱：電子內窺鏡及電子內窺鏡系統以及激發光照射方法
技術領域：
本發明涉及一種對從體腔內的活組織發出的自體熒光進行觀察的電子內窺鏡及電子內窺鏡系統以及激發光照射方法。
背景技術：
近年來在醫療領域中，使用電子內窺鏡系統的診斷或治療已廣為普及。在電子內窺鏡系統中，將波長在藍色頻帶至紅色頻帶之間的白色光照射在體腔內的觀察部位，以CCD 等攝像元件拍攝由觀察部位反射的光。并且，將通過拍攝得到的觀察部位的圖像顯示于顯示器上。由此，由于能夠實時確認觀察部位的圖像，因此能夠可靠地進行診斷等。盡管能夠從照射白色光時獲得的圖像概要地掌握觀察部位的被攝物組織，但有時很難清楚地觀察微細血管、深層血管、凹坑圖案(腺口結構)、凹陷或隆起之類的凹凸結構等被攝物組織。由于這種被攝物組織中可能潛伏有病變部，因此要求微細血管或凹陷或隆起等也能夠從拍攝圖像可靠地掌握。例如，作為觀察癌等腫瘤性病變的方法，已知有AFI (Auto Fluorescence Imaging)，所述AFI如日本專利公開2009-342M號公報所示，向觀察部位照射限制在特定波長內的激發光并由攝像元件拍攝通過其激發光從活組織內的內因性熒光物質發出的自體熒光。該AFI中，利用從觀察部位內的病變部發出的自體熒光的強度弱于從不存在腫瘤性病變的正常部發出的自體熒光的強度的性質，在攝像圖像中，以不同的顏色表示病變部和正常部。由此，即便是與正常部幾乎沒有區別的病變部，也能夠觀察到。但是，尚有較多的醫療設施中，普遍使用僅具有基于白色光的通常光觀察功能的電子內窺鏡系統。如日本專利公開2009-342M號公報所示的搭載AFI的電子內窺鏡系統并未那么普及。因此，在僅具有通常光觀察功能的電子內窺鏡系統中，也期望能夠簡單且低成本地實施AFI。例如，日本專利公開2009-342 號公報中，若激發光的光量不足，則自體熒光變得微弱，因此在電子內窺鏡的前端部除了設置照射白色光或激發光的通常照明窗之外，還設置激發光專用的照明窗，從這2個照明窗分別照射激發光，從而使充分的激發光接觸到活組織。但是，在電子內窺鏡的前端部設置激發光專用的照明窗，并且向電子內窺鏡的插入部內組裝向激發光專用的照明窗導光激發光的光導，會導致成本增大。

發明內容
本發明的目的在于能夠簡單且低成本對僅具有通常光觀察功能的電子內窺鏡實施 AFI。為了實現上述目的，本發明的電子內窺鏡系統具備有外套管、激發光導光部件、投光單元及激勵光的光源裝置。電子內窺鏡具有插入于體腔內的插入部。所述外套管被所述插入部蓋住。激發光導光部件設置于所述外套管內，對由光源裝置發出的激發光進行導光。 投光單元朝向所述體腔內照射來自所述激發光導光部件的所述激發光，激發所述體腔內的活組織并產生熒光。所述電子內窺鏡具備有形成于所述插入部的前端面的攝像窗及將從所述攝像窗入射且來自所述體腔內的光轉換為電信號的攝像元件。優選使用具有用于從進入所述攝像窗的光截止所述激發光的激發光截止濾波器的罩子。該罩子裝卸自如地安裝于從所述外套管突出的所述插入部的前端。該罩子的外周安裝有所述投光單元。投光單元為2個時，優選設置于關于所述攝像窗對稱的位置。并且，投光單元為4 個時，優選分為2組，關于所述攝像窗對稱地配置各組，并且在各組內相鄰配置2個投光單元。各投光單元由于分別組裝不同的光擴散部件、透鏡及保護玻璃，因此所述激發光的照射范圍互不相同。并且，優選利用切換向各投光單元的光路的切換部進行選擇性投光。所述電子內窺鏡具有設置于所述插入部的前端側且朝向所述體腔內照射波長在藍色頻帶至紅色頻帶之間的白色光的照射窗，所述激發光的照射范圍在所述白色光的照射范圍內。優選所述激發光與所述白色光的光量比維持恒定。當使用單色攝像元件時，所述白色光的照射優選依次照射R色光、G色光及B色光，并設為幀順序光。并且，所述白色光可以以藍色光激發熒光體，并從該熒光體發射。本發明的電子內窺鏡具備有插入于體腔內的插入部、插通插入部的外套管、設置于外套管且對由光源裝置產生的激發光進行導光的激發光導光部件及朝向體腔內照射通過所述激發光導光部件導光的激發光的投光單元。并且，優選使用在所述插入部中裝卸自如地連結于從所述外套管露出的前端的罩子。該罩子上安裝有投光單元。本發明的激發光照射方法具備有向電子內窺鏡的插入部嵌入外套管的步驟；通過設置于外套管的激發光導光部件對來自光源裝置的激發光進行導光的步驟；及通過安裝于所述電子內窺鏡的插入部的前端的投光單元，朝向體腔內照射通過所述激發光導光部件導光的所述激發光的步驟。[發明效果]根據本發明，在電子內窺鏡的插入部安裝外套管和投光單元，在該外套管內設置激發光導光部件，由投光單元向體腔內照射通過該激發光導光部件且來自光源裝置的激發光，因此能夠直接應用于僅具有通常光觀察功能的電子內窺鏡系統中。因此，只要準備激發光的光源裝置、外套管及投光單元等即可，因此能夠簡單且低成本地實施AFI。


圖1是表示第1實施方式的電子內窺鏡系統的概要圖。圖2是表示電子內窺鏡系統的電性結構的塊圖。圖3是表示激發光、自體熒光及白色光的分光強度分布的圖表。圖4是表示安裝有外套管及罩子的電子內窺鏡的前端部的立體圖。圖5是用于說明白色光的照射范圍的說明圖。圖6A是用于說明處于白色光照射期間時的旋轉快門的說明圖。圖6B是用于說明處于白色光遮光期間時的旋轉快門的說明圖。圖7是說明白色光的光量與激發光的光量的關聯的時序圖。圖8是用于說明激發光的照射范圍的說明圖。圖9是激發光照射用的第1投光單元的截面圖。
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圖IOA是用于說明通常光觀察模式下的CXD的攝像控制的時序圖。圖IOB是用于說明自體熒光觀察模式下的CCD的攝像控制的時序圖。圖11是表示信號處理部的處理的流程圖。圖12是表示第2實施方式的電子內窺鏡系統中的電性結構的塊圖。圖13是表示安裝有外套管及罩子的電子內窺鏡的前端部的立體圖。圖14是用于照射RGB的幀順序光的旋轉濾波器的俯視圖。圖15是表示第3實施方式中的電子內窺鏡系統的電性結構的塊圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的第1實施方式的電子內窺鏡系統10具備有電子內窺鏡11， 由CCD等攝像元件拍攝被檢者體腔內的觀察部位；外套管13，插通該電子內窺鏡11的插入部20 ；罩子14，安裝于插入部20的前端；處理器裝置15，根據通過拍攝獲得的信號生成觀察部位的被攝物組織的圖像；白色光光源裝置16，供給照射于觀察部位的白色光；激發光光源裝置17，供給用于從活組織內激發自體熒光的激發光；及顯示器18，顯示觀察部位的圖像。在插入部20嵌入外套管13之后，最后罩子14安裝于插入部20的前端，但是方便起見，圖1中表示罩子14安裝于插入部20的狀態。電子內窺鏡11具備有插入于體腔內的可撓性插入部20、用于操作插入部的操作部21、連結操作部21、處理器裝置15及白色光光源裝置16之間的通用軟線23。插入部20 具有前端部Ma及彎曲部24。彎曲部M連結呈環狀的多個關節構件，通過操作部在彎角鈕 26下的操作向上下左右方向彎曲動作，在體腔內變更前端部Ma的方向。前端部2 上設置有照射白色光或激發光的2個第1及第2照明窗57、59 (參考圖4)、接收來自體腔內的觀察部位的白色光或自體熒光的攝像窗62 (參考圖4)、朝向攝像窗噴吹水或空氣的送氣或送水噴嘴63 (參考圖4)及成為插通于插入部20內的鉗子通道的處置工具的出口的鉗子出口 64 (參考圖4)。并且，在前端部Ma內，在所述攝像窗62的背后配置有攝像光學系統104及(XD100。操作部21上設置有觀察模式切換按鈕觀，可選擇利用白色光進行體腔內觀察的通常光觀察模式和對利用激發光從活組織內發出的自體熒光進行觀察的自體熒光觀察模式中的任意一種。基于該觀察模式切換按鈕觀的切換信息發送至處理器裝置的控制器 113(參考圖2)。在此，當設定為通常光觀察模式時，通過拍攝由觀察部位反射的白色光來獲得的白色光圖像顯示于顯示器18上，當設定為自體熒光觀察模式時，通過拍攝自體熒光來獲得的自體熒光圖像或合成白色光圖像和自體熒光圖像的合成圖像顯示于顯示器18上。通用軟線23中處于處理器裝置15及白色光的光源裝置16側的端部上安裝有連接器30。連接器30為由通信用連接器和光源用連接器構成的復合類型的連接器，電子內窺鏡11通過該連接器30裝卸自如地連接于處理器裝置15及白色光的光源裝置16。電子內窺鏡11的前端部2 上裝卸自如地安裝具備激發光截止濾波器32的罩子 14。激發光截止濾波器32通過覆蓋設置于前端部2 的攝像窗62 (參考圖4)，從進入攝像窗62的光截止或減少激發光。在攝像窗62的正前方截止能量非常高的激發光，避免其激發光進入設置于攝像窗62的里側的CXD100(參考圖幻，從而能夠防止(XD100的像素呈電荷飽和狀態而畫面變白的所謂暈影。外套管13具備有軟管主體35、設置于該軟管主體35內并插通電子內窺鏡11的插入部20的內窺鏡插通管路37及設置于該內窺鏡插通管路37的周圍并對來自激發光的光源裝置17的激發光進行導光的2根第1及第2光纖38、39。內窺鏡插通管路37具備有成為電子內窺鏡的插入部20的插入口的基端側開口 37a及成為其插入部20的出口的前端側開口 37b。因此，將插入部20插通于內窺鏡插通管路37時，從前端側開口 37b露出電子內窺鏡的前端部Ma，將罩子14安裝于該部分。所述軟管主體35及罩子14為了獲得一些彈性例如由橡膠或軟質塑料等作成，并以不偏離插入部20的方式安裝。罩子14的外周面上安裝有將來自第1及第2光纖38、39的激發光照射至體腔內的第1及第2投光單元41、42。日本專利公開2009-342M號公報中，為了提高激發光的光量，除了通常的激發光之外，由輔助激發光的2道激發光進行照射，但是為了照射該輔助激發光，在電子內窺鏡的插入部設有輔助激發光專用的光導或輔助激發光專用的照明窗。與此相對，本發明中，不在電子內窺鏡的插入部的內部，而是在相對于電子內窺鏡裝卸自如的罩子上設置第1及第2投光單元，并且在外套管13設有作為激發光導光部件的第1及第2光纖38、39，因此可直接利用目前使用中的電子內窺鏡，能夠抑制總成本。另外， 本發明中，在激發光的照射中使用的光纖或投光單元的設置上未利用成為各種處置工具的插通路的鉗子通道，因此即使在自體熒光觀察中也能夠使用插通于鉗子通道內的各種處置工具進行治療等。如圖2所示，白色光的光源裝置16具備有白色光源45、光圈調節機構46、白色光控制部47、旋轉快門48、位置檢測部49及旋轉控制部50。當開啟白色光的光源裝置16的電源時，白色光源45始終開啟并發出白色光。白色光是波長在藍色頻帶至紅色頻帶之間的寬帶光，例如如圖3所示，具有400nm 700nm的波長頻帶。作為白色光源45，例如使用氙氣燈、鹵素燈、LED (發射二極管)、熒光發射元件燈或LD (激光二極管)等。從白色光源45 發出的白色光由透鏡53聚光。由透鏡53聚光的光經光圈調節機構46入射至第1及第2 光導55,560第1及第2光導55、56由大口徑光纖等構成。第1及第2光導55、56的入射側端部連接于白色光的光源裝置16。另一方面，如圖4所示，第1光導55的射出側端部朝向電子內窺鏡11的前端部Ma的第1照明窗57，第2光導55的射出側端部朝向前端部Ma的第2照明窗59。分別從這些第1及第2照明窗57、59朝向體腔內的觀察部位射出白色光。第1照明窗57及第2照明窗59分別設置于關于設置在罩子14的激發光截止濾波器32 (或攝像窗62)對稱的位置。并且，如圖5所示，從第1照明窗57射出的白色光的照射范圍WLl和從第2照明窗59射出的白色光的照射范圍WL2大致重疊。因此，當使前端部2 朝向觀察部位內認為是病變部的注目部分(觀察對象)T時，注目部分T大致進入這些照射范圍WL1、WL2的重復區域WjR內。由此，能夠對注目部分T充分且無照明不均地照射白色光。另外，罩子14僅覆蓋前端部Ma中的攝像窗62，除此之外的部分通過開口部1 暴露。因此，從第1及第2照明窗57、59照射白色光不會受到罩子14的妨礙。并且，能夠將來自送氣或送水噴嘴63的空氣或水噴吹至罩子的激發光截止濾波器32。而且，能夠使處置工具從鉗子出口 64向體腔內突出。如圖2所示，光圈調節機構46配置于透鏡53與旋轉快門48之間，對從白色光源 45發出的白色光的光量進行調節。光圈調節機構46例如由能夠改變光圈直徑的多個光圈葉片及使該光圈葉片移動的馬達等構成。光圈調節機構的光圈量通過驅動器47a由白色光控制部47進行控制。白色光控制部47根據通過處理器裝置15內的信號處理獲得的白色光圖像，控制光圈量并調整白色光的光量。如圖6A及圖6B所示，旋轉快門48是形成有扇形缺口部分的圓板。旋轉快門48 中的缺口部分成為使白色透光的透光部48a，殘余部分成為遮斷白色光的遮光部48b。旋轉快門48固定于與白色光源45的光軸平行而配置的馬達70的旋轉軸70a。若旋轉快門48 通過該馬達70旋轉，則在白色光源的光路P上交替通過透光部48a和遮光部48b。通過由光電傳感器等構成的位置檢測部49檢測透光部48a、遮光部48b中的哪一個位于光路P上。在此，圖2或圖6A及圖6B中，位置檢測部配置于旋轉快門的外周附近， 但是除此之外也可以配置于旋轉快門的內側。如圖6A所示，當透光部48a位于光路P上時，由于白色光入射至第1及第2光導 55、56，因此白色光照射至體腔內的觀察部位。在此，將透光部48a位于光路P上的期間叫作白色光照射期間。另一方面，如圖6B所示，遮光部48b位于光路P上的期間，白色光不會入射至第1及第2光導55、56，因此觀察部位不會被白色光照明。此期間稱為白色光遮光期間。位置檢測部49將表示處于白色光照射期間和白色光遮光期間中的任意狀態的信息適當地發送至激發光的光源裝置內的激發光控制部75及處理器裝置的控制器113。白色光照射期間和白色光遮光期間根據觀察模式而不同，自體熒光觀察模式時的各期間設定為通常光觀察模式時的2倍。因此，在自體熒光觀察模式時，圖2所示的旋轉控制部50進行將旋轉快門48的轉速設為通常光觀察模式時的轉速的一半的旋轉控制。另外， 旋轉控制部50通過連接于馬達70的驅動器50a控制旋轉快門48的轉速。如圖2所示，激發光的光源裝置17具備有第1及第2激光光源72、73和激發光控制部75。第1及第2激光光源72、73由發射二極管等構成，發出如圖3所示的具有 405士 IOnm波長的激發光。將具有這種波長域的激發光照射至體腔內的觀察部位，從而從活組織內的內因性熒光物質發出波長在420nm 650nm之間的自體熒光。當設定為自體熒光觀察模式時，第1及第2激光光源72、73始終發出激發光。由此，從活組織始終發出自體熒光。如圖3所示，返回至電子內窺鏡的前端部2 的激發光被激發光截止濾波器截止，并且自體熒光的光量與白色光相比微弱。因此，即使在體腔內不僅存在白色光還存在激發光或自體熒光的狀態下取得白色光圖像，激發光或自體熒光也幾乎不會對其取得的白色光圖像帶來影響。激發光控制部75通過驅動器75a、7^對第1及第2激光光源72、73的激發光的光量進行控制。激發光控制部75連接于白色光控制部47，隨著通過白色光控制部47控制白色光的光量，對激發光的光量也進行控制。激發光的光量的控制會改變激發光的光量，以便白色光和激發光具有預定的關聯，例如激發光的光量與白色光的光量的光量比例如維持 1/10。即使是這樣改變白色光的光量時，由于隨此而由激發光控制部也自動改變激發光的光量，因此也能夠將白色光圖像與自體熒光圖像的露出平衡始終維持成適當的狀態。另外，激發光的光量控制并不與白色光的光量控制聯動而進行，如圖7所示，也可以控制成從白色光照射期間切換為白色光遮光期間時，白色光和激發光具有預定的關聯。從第1激光光源72發出的激發光入射至外套管13的第1光纖38。從第2激光光源73發出的激發光入射至外套管13的第2光纖39。并且，如圖4所示，第1光纖38內的激發光EL從罩子14的第1投光單元41射出，第2光纖內的激發光EL從罩子14的第2投光單元42射出。第1及第2投光單元41、42與前端部2 的第1及第2照明窗57、59相同，分別設置在關于罩子14的激發光截止濾波器32 (或攝像窗62)對稱的位置。并且，如圖8所示， 從第1投光單元41射出的激發光的照射范圍ELl和從第2投光單元42射出的激發光的照射范圍EL2大致重疊(重復區域ELR)。并且，該重復區域ELR包含于2個白色光的照射范圍相重疊的重復區域1R。由于具有如以上的照射范圍EL1、EL2，因此當使前端部2 朝向注目部分T時，注目部分T大致進入這些照射范圍EL1、EL2的重復區域ELR。由此，能夠充分且無照明不均地對注目部分T照射激發光。因此，例如注目部分T為正常部時，從其注目部分T的整個區域發出大致相同強度的自體熒光。并且，由于2個激發光的照射范圍重疊的重復區域ELR包含于2個白色光的照射范圍的重復區域WJ ，因此在注目部分T的整個區域中，白色光與激發光的光量比保持恒定。如圖9所示，配置于罩子14的外周的第1投光單元41具備有光擴散部件90、覆蓋該光擴散部件90的外周的筒狀的套管部件91及密封套管部件91的一端側的保護玻璃 92。出自光纖94的射出端的激發光入射至光擴散部件90。該光纖94引入至罩子14內，其入射端側安裝有金屬環93。在外套管13內穿通有第1光纖38，在其射出端安裝有金屬環40。通過該金屬環 40和金屬環93，外套管13內的第1光纖38和罩子14內的光纖94光學性地連接。另外， 對于第2投光單元，由于與第1投光單元相同，因此省略說明。光擴散部件90由使來自第1光纖38的激發光擴散的透光性樹脂材料構成。除了透光性樹脂材料以外，例如可利用透光性陶瓷或玻璃等。另外，光擴散部件90可以設為在其表面或中間層等設置使微小凹凸或折射率不同的顆粒(填料等)混在一起的光擴散層的結構或利用半透明材料的結構。由此，從光擴散部件90射出的激發光通過光的偏振作用或擴散作用，其光量被均勻化。因此，通過適當變更光擴散部件的材料或數量，能夠在第1投光單元內調節激發光的照射范圍或光量。另外，除了變更光擴散部件以外，還能夠通過適當變更透鏡或保護玻璃來調節第1投光單元內的光照射范圍或光量。如圖2所示，電子內窺鏡11具備有CCD100、模擬處理電路104 (AFE =Analog Front End)及攝像控制部106。(XD100由攝像面IOOa接收透射激發光截止濾波器32、攝像窗62 及聚光透鏡102的光。并且，(XD100中，光電轉換由攝像面IOOa接收的光并積蓄信號電荷， 將積蓄的信號電荷作為攝像信號讀出。被讀出的攝像信號送至AFE104。(XD100是彩色(XD，攝像面IOOa上排列設置有R色、G色及B色彩色濾波器(濾波器片段)的R像素、G像素及B像素這3個顏色的像素。在此，由于白色光的波長域在藍色頻帶至紅色頻帶之間，因此當白色光入射至CXD的攝像面時，所有R像素、G像素及B像素產生感應。因此，接收白色光時獲得的攝像信號中包含有從R像素輸出的攝像信號、從G像素輸出的攝像信號及從B像素輸出的攝像信號這3種。另一方面，自體熒光的主要波長域是綠色頻帶，一部分至藍色頻帶或紅色頻帶。因此，當自體熒光入射至(XD100的攝像面IOOa時，G像素可靠地對自體熒光產生感應。因此， 接收自體熒光時獲得的攝像信號中包含有從G像素輸出的攝像信號。AFE104由相關雙采樣電路(⑶S)及自動增益控制電路(AGC)構成。⑶S對來自 (XD100的攝像信號實施相關雙采樣處理，去除因(XD100的驅動產生的干擾。AGC放大通過 CDS去除干擾的攝像信號。攝像控制部106進行(XD100的攝像控制。隨著該攝像控制部106的攝像控制，從 AFE45以預定的幀速率輸出攝像信號。攝像控制部106連接于處理器裝置15內的控制器 113，攝像控制部106根據拍攝時控制器113所識別的觀察模式等，適當地變更控制方法。在此，如圖IOA所示，設定為通常光觀察模式時，在白色光照射期間進行光電轉換白色光并積蓄信號電荷的步驟。并且，當從白色光照射期間切換為白色光遮光期間時，攝像信號讀出脈沖從攝像控制部106發送至(XD100。當(XD100接收攝像信號讀出脈沖時，在 CCD100中積蓄的信號電荷作為攝像信號輸出至AFE104。并且，當從白色光遮光期間切換為白色光照射期間時，再次進行光電轉換白色光并積蓄信號電荷的步驟。在設定為通常光觀察模式期間，重復進行以上一連串動作。與此相對，設定為自體熒光觀察模式時，如圖IOB所示，在白色光照射期間進行光電變換白色光并積蓄信號電荷的步驟。并且，當從白色光照射期間切換為白色光遮光期間時，攝像信號讀出脈沖從攝像控制部106發送至CCD100。當CCD100接收攝像信號讀出脈沖時，積蓄于(XD100的各像元的信號電荷作為攝像信號輸出至AFE104。大致與此同時進行光電轉換自體熒光并積蓄信號電荷的步驟。自體熒光較微弱，但是通過將自體熒光觀察模式時的白色光遮光期間，即自體熒光觀察期間設為通常光觀察模式時的白色光遮光期間的 2倍，從而能夠由CCD100可靠地接收能夠形成自體熒光圖像程度的光量。并且，從白色光照射期間切換為白色光遮光期間開始經過一定時間之后，攝像信號讀出脈沖從攝像控制部106發送至(XD100。根據此，在(XD100中積蓄的信號電荷作為攝像信號輸出至AFE104。并且，從白色光遮光期間切換為白色光照射期間時，再次進行光電變換白色光并積蓄信號電荷的步驟。在設定為自體熒光觀察模式期間，重復進行以上一連串動作。如圖2所示，處理器裝置15與電子內窺鏡11、白色光的光源裝置16、激發光的光源裝置17、顯示器18、鍵盤(省略圖示)及打印機(省略圖示)等電性連接，統括控制電子內窺鏡系統10的整體動作。處理器裝置15具備有信號處理部110、幀存儲器112及控制器 113。信號處理部110通過由A/D轉換部115、色調校正部116及圖像處理部117對從電子內窺鏡11的AFE104輸出的攝像信號實施各種處理，生成可顯示于顯示器18上的視頻信號。并且，根據該視頻信號，各種圖像顯示于顯示器18上。另外，色調校正部116及圖像處理部117例如分別由進行相對應的處理的軟件、存放該軟件的EPROM(可重寫型ROM)等存儲裝置等構成。并且，A/D轉換后的數字圖像數據或在圖像處理部進行圖像處理后的視頻信號臨時存儲于幀存儲器112中。A/D轉換部115將來自AFE104的攝像信號轉換為數字圖像數據。圖像數據中包含
10有由來自(XD100的B像素的信號構成的B圖像、由來自G像素的信號構成的G像素及由來自R像素的信號構成的R圖像。并且，A/D轉換后的圖像數據有通常光觀察模式時或自體熒光觀察模式時取得的白色光圖像的圖像數據和自體熒光觀察模式時取得的自體熒光圖像的圖像數據。色調校正部116及圖像處理部117按照圖11的流程圖進行處理。色調校正部116 彌補白色光圖像中被激發光截止濾波器32截止或減少的B圖像的成分。如圖3所示，由于電子內窺鏡11通過截止或減少415nm以下的波長頻帶成分的激發光截止濾波器32進行拍攝，因此截止白色光圖像及自體熒光圖像的B圖像中低波長側的一部分。因此，通過色調校正部116校正該被截止的部分的圖像。如下進行白色光圖像的B圖像的校正。首先，使用內窺鏡之前，求出校正公式⑴ 和O)。在此，將未安裝激發光截止濾波器時的白色光圖像的B圖像的光量設為Bi，將安裝激發光截止濾波器時的白色光圖像的Bl圖像的光量設為B時，B和Bl的關系由以下公式 (1)表示。B = BlXa......(1)在此，α是基于激發光截止濾波器的光量截止率。因此Bl能夠由以下公式(2)求
出οBl = Β/α......(2)如公式(2)所示，當B和Bl的關系處于線形關系時，由系數α除安裝激發光截止濾波器時獲得的白色光圖像的B圖像的光量B，由此求出通過激發光截止濾波器截止的部分的光量Bi。并且，將白色光的B圖像中被截止部分的光量B替換為光量Bi，從而能夠獲得與未安裝激發光截止濾波器時相同的白色光圖像。另外，當B和Bl的關系不在線形關系時，例如能夠通過乘法、加法及矩陣轉換等運算處理來增加相當于B圖像的被截止部分的光量。并且，也可以使G圖像及R圖像的成分僅減少相當于B圖像的被截止的成分。并且，通過激發光截止濾波器截止G圖像中低頻側的一部分的成分時，與B圖像時相同，優選進行色調校正。圖2所示的圖像處理部117對已實施色調校正的圖像數據實施平衡調整處理、高靈敏度化處理及顯示灰度處理。平衡調整處理是當設定為自體熒光觀察模式時利用校準數據進行白色光圖像與自體熒光圖像的平衡調整的處理。校準數據從預先拍攝非特定被攝物的病變部(早期癌等發生部)及正常部的白色光圖像及自體熒光圖像中獲得。通過利用校準數據進行平衡調整，例如白色光圖像中的病變部與正常部的對比度和自體熒光圖像中的病變部與正常部的對比度變得相等。例如，自體熒光圖像的對比度相對于白色光圖像的對比度為1/5時，色調校正部116根據校準數據，進行將自體熒光圖像的對比度設為5倍的平衡調整。另外，如上所述，由于白色光與激發光的光量比保持恒定，因此可以更高精確度地進行平衡調整。由于白色光圖像和自體熒光圖像的平衡依賴于CXD等的特性，因此優選平衡調整在電子內窺鏡系統的工廠出貨之前或者初次使用電子內窺鏡系統之前等至少實施一次。高靈敏度化處理中包含數字增益、幀加法及數字面元劃分等處理。通過進行該高靈敏度化處理，能夠謀求自體熒光圖像的高靈敏度化。數字增益是以預定的放大率放大數字圖像數據的處理。幀加法是合計連續的多個幀的圖像數據來獲得1幀量的圖像數據的處理。數字面元劃分為，將CXD中相鄰的多個圖像作為1組，以其1組單位輸出攝像信號，由此增大光接收面積并提高CCD100的靈敏度的處理。另外，高靈敏度化處理不僅對自體熒光圖像實施，也可以對白色光圖像實施。顯示灰度處理是將白色光圖像或自體熒光圖像轉換為可顯示在顯示器上的視頻信號的處理。該顯示灰度處理包含與顯示器對應的Y校正處理或灰度校正處理。在該顯示灰度處理中，設定為通常光觀察模式時，白色光圖像中，B圖像分配至視頻信號的B通道信號，G圖像分配至視頻信號的G通道信號，R圖形分配至R通道信號。另一方面，設定為自體熒光觀察模式時，白色光圖像的B圖像分配至視頻信號的B 通道信號，白色光圖像的R圖像分配至視頻圖像信號的R通道信號，自體熒光圖像的G圖像分配至視頻信號的G通道信號。由此，可以獲得合成白色光圖像和自體熒光圖像的合成圖像。通過將這種合成圖像顯示于顯示器18上，例如以綠色顯示正常部，以紫紅色顯示病變部。另外，自體熒光的亮度級別變低除了病變部的原因之外，攝像距離變遠也是原因之一。由此，圖像處理部在將紫紅色顯示在顯示器上之前，對白色光圖像的G圖像和自體熒光圖像的G圖像的亮度級別進行比較。其比較結果中，兩者都較低時，判斷為不是病變部，而僅僅是攝像距離較遠而亮度級別變低，并不是以紫紅色顯示，而是以綠色顯示。另一方面，白色光圖像的G圖像的亮度級別較高、自體熒光圖像的亮度級別較低時，判斷為病變部，以紫紅色顯示。接著，對上述第1實施方式的作用進行說明。首先，將內窺鏡11的插入部20插入于外套管13。接著，將罩子14嵌入從外套管13露出的插入部前端。若安裝該罩子14，則罩子14的端與外套管13的端相互碰上。該狀態時，如圖9所示，外套管13內的金屬環40 與罩子14內的金屬環93接觸，外套管13內的第1光纖38與罩子14的光纖94光學性地連接。同樣地，第2光纖39也光學性地連接于罩子14內的光纖。這樣，第1及第2投光單元41、42分別光學性地結合于第1及第2激光光源72、73。另外，外套管13及罩子14通過其自身的彈力等，以不會從插入部20任意地脫離的方式牢固地嵌合。通過觀察模式切換按鈕觀，首先設定為自體熒光觀察模式。自體熒光觀察模式下， 除了白色光的光源裝置16的電源始終開啟之外，激發光的光源裝置17的電源也始終開啟。 白色光的光源裝置16中，在白色光照射期間，白色光入射至第1及第2光導55、56，但是在白色光遮光期間，白色光不會入射至第1及第2光導55、56。另一方面，激發光的光源裝置 17中，來自第1激光光源72的激發光始終入射至第1光纖38，并且來自第2激光光源73 的激發光始終入射至第2光纖39。第1光導55內的白色光從前端部2 的第1照明窗57朝向體腔內的觀察部位射出，第2光導56內的白色光從前端部Ma的第2照明窗59朝向觀察部位射出。從前端部 24a中的第1及第2照明窗57、59的配置位置和白色光的照射范圍WLl、WL2、W^R考慮，使前端部2 朝向注目部分T時，白色光可以充分且無照明不均地照射在注目部分T上。另一方面，第1光纖38內的激發光從緊固于罩子14上的第1投光單元41朝向體腔內射出，第2光纖39內的激發光從緊固于罩子14上的第2投光單元42朝向體腔內射出。 從第1及第2投光單元41、42的配置位置和激發光的照射范圍EL1、EL2、ELR考慮，使前端部2 朝向注目部分T時，激發光可以充分且無照明不均地照射在注目部分T上。由此，例如整個注目部分T為正常部時，從其注目部分T的整個區域發出大致相同的自體熒光。另外，由于2個激發光的照射范圍的重復區域ELR包含于2個白色光的照射范圍的重復區域 WLR,因此在整個注目部分T中，白色光與激發光的光量比保持恒定。電子內窺鏡11利用由B像素、G像素及R像素構成的彩色(XD100，當處于白色光照射期間時，拍攝白色光圖像，處于白色光遮光期間時，拍攝自體熒光圖像。通過這些拍攝取得的攝像信號送至處理器裝置15。處理器裝置15中通過A/D轉換部115，將攝像信號轉換為數字圖像數據。由此，可以獲得包含由(XD100的B像素形成的B圖像、由G像素形成的G圖像及由R像素形成的R圖像的圖像數據。并且，根據所獲得的圖像數據由色調校正部116進行B圖像的校正。之后，圖像處理部117中，進行利用校準數據的平衡調整、高靈敏度化處理及顯示灰度處理。經這些處理，可以獲得合成白色光圖像與自體熒光圖像的合成圖像。并且，該合成圖像顯示于顯示器 18上。在自體熒光觀察模式下，通過白色光控制部47進行白色光的光量控制，并且通過激發光控制部75進行激發光的光量控制。白色光控制部47例如以計算白色光圖像的G圖像的亮度的平均值且其平均值成為預先設定的預定亮度的方式控制白色光的光量。并且， 激發光控制部75例如以激發光與白色光的光量比隨著白色光控制部47中的白色光的光量控制而保持1/10等的方式進行激發光的光量控制。如圖12及圖13所示，本發明的第2實施方式的電子內窺鏡系統200除了設置第1 實施方式中示出的第1及第2投光單元41、42作為照射激發光的投光單元發射之外，還將第3及第4投光單元202、203設置于罩子14上，從這些4個第1 第4投光單元41、42、 202及203中的2個單元向體腔內照射激發光。另外，除此之外的部分，由于與第1實施方式相同，因此以下省略說明。并且，該第2實施方式中，由2個投光單元進行激發光的照射， 但是不限定于此，可以由3個或4個投光單元進行。第3投光單元202設置于第1投光單元41的附近，第4投光單元203設置于第2 投光單元42的附近。并且，在第3及第4投光單元202、203中使用的光擴散部件、透鏡及保護玻璃與在第1及第2投光單元41、42中使用的部件不同。因此，從第3投光單元202 照射的激發光的照射范圍與其附近的第1投光單元41的照射范圍不同。并且，從第4投光單元203照射的激發光的照射范圍與其附近的第2投光單元42的照射范圍不同。通過利用這種第1 第4投光單元41、42、202及203中的照射范圍的差異，能夠根據觀察狀況隨機應變地變更照射模式。激發光的光源裝置206內的切換鏡207、208以從第1 第4投光單元41、42、202、 203中所希望的單元照射激發光的方式，切換激發光的光路。切換鏡207在使來自第1激光光源72的激發光直接入射至第1光纖38的退避位置與反射來自第1激光光源72的激發光且使其反射光入射至連接于第3投光單元202的第3光纖210的插入位置之間移動自如。另一方的切換鏡208在使來自第2激光光源73的激發光直接入射至第2光纖39的退避位置與反射來自第2激光光源73的激發光且使其反射光入射至連接于第4投光單元203 的第4光纖211的插入位置之間移動自如。另外，上述第1及第2實施方式中，將白色光直接照射至體腔內，但是單色CCD時， 將由R色光、G色光及B色光構成的幀順序光照射至體腔內。為了照射幀順序光，使用如圖14所示的旋轉濾波器220來代替圖6A及圖6B所示的旋轉快門48。旋轉濾波器220上沿著周向設置有遮光部221、使來自白色光光源45的白色光中的R色透光的R色彩色濾波器 223r、使來自白色光光源45的白色光中的G色透光的G色彩色濾波器223g及使來自白色光光源45的白色光中的B色透光的B色彩色濾波器22北。通過該旋轉濾波器220以旋轉軸220a為中心旋轉，在白色光照射期間，R色光、G色光及B色光以此順序照射至體腔內。另外，上述第1及第2實施方式中，由白色光的光源裝置內的白色光光源產生照射至體腔內的白色光。代替此，如圖15所示，第3實施方式所涉及的電子內窺鏡系統300中， 通過白色光的光源裝置內的藍色激光光源304與設置于電子內窺鏡的前端部2 內的投光單元306、307產生白色光。藍色激光光源304發出具有中心波長445nm的藍色激光。發出的藍色激光經光導55、56從投光單元306、307朝向體腔內照射。另外，通過驅動器30 并由藍色激光控制部305控制藍色激光光源304。另外，投光單元306、307的結構與圖9所示的投光單元41相同。但是，光擴散部件90的位置上代替配置熒光體。該熒光體包含吸收來自光導55的藍色激光的一部分并激發發射為綠色 黃色的多種熒光體物質(例如YAG系熒光體或BAM(BaMgAl 10017)等熒光體)而構成。由此，以藍色激光作為激發光的綠色 黃色的激發發射光與未被熒光體310 吸收而透射的藍色激光合在一起，生成白色光。所述投光單元可設置于外套管13的前端的外周。若如此，則能夠省略罩子14。并且，上述各實施方式中，對將觀察通過激發光的照射從活組織內的內因性熒光物質發出的自體熒光的AFI應用于本發明中的情況進行了說明，但是本發明還能夠應用于利用熒光藥劑進行熒光觀察的PDD (Wioto Dynamic Diagnosis)。
權利要求
1.一種電子內窺鏡系統，具備為了激發體腔內的活組織并產生熒光而發出激發光的光源裝置及具有插入于所述體腔內的插入部的電子內窺鏡，其特征在于，具備外套管，插通所述電子內窺鏡的所述插入部；激發光導光部件，設置于所述外套管，對由所述光源裝置發射的激發光進行導光；及至少1個投光單元，朝向所述體腔內照射來自所述激發光導光部件的所述激發光。
2.如權利要求1所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述電子內窺鏡具備形成于所述插入部的前端面的攝像窗及將從所述攝像窗入射且來自所述體腔內的光轉換為電信號的攝像元件。
3.如權利要求2所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，裝卸自如地安裝于所述插入部的罩子具有從入射至所述攝像窗的光截止所述激發光的激發光截止濾波器，并且在其外周安裝有所述投光單元。
4.如權利要求3所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述投光單元具有設置于關于所述攝像窗對稱位置的第1及第2投光單元。
5.如權利要求4所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述投光單元進一步具有第3投光單元，設置于所述第1投光單元的附近，激發光的照射范圍與所述第1投光單元中的激發光的照射范圍不同；及第4投光單元，設置于所述第 2投光單元的附近，激發光的照射范圍與所述第2投光單元中的激發光的照射范圍不同。
6.如權利要求5所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，第1至第4投光單元的所述照射范圍根據分別組裝不同的光擴散部件、透鏡及保護玻璃而不同。
7.如權利要求6所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，具備為了從所述第1 第4投光單元中選擇所希望的單元而切換所述激發光的光路的切換部。
8.如權利要求1所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述電子內窺鏡具有設置于所述插入部的前端側并朝向所述體腔內照射波長在藍色頻帶至紅色頻帶之間的白色光的照射窗，所述激發光的照射范圍在所述白色光的照射范圍內。
9.如權利要求8所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述激發光與所述白色光的光量比維持恒定。
10.如權利要求8所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，所述白色光的照射以依次照射R色光、G色光及B色光的幀順序照射進行。
11.如權利要求8所述的電子內窺鏡系統，其特征在于，向熒光體照射特定波長的藍色光來產生所述白色光。
12.一種電子內窺鏡，連接于發出用于從體腔內的活組織激發熒光的激發光的光源裝置，其特征在于，具備插入部，插入于所述體腔內；外套管，插通所述插入部；激發光導光部件，設置于所述外套管，對由所述光源裝置產生的所述激發光進行導光；投光單元，朝向所述體腔內照射通過所述激發光導光部件導光的所述激發光。
13.如權利要求12所述的電子內窺鏡，其特征在于，
14.一種激發光照射方法，照射用于從體腔內的活組織激發熒光的激發光，其特征在于，具備將外套管嵌入電子內窺鏡的插入部的步驟；通過設置于所述外套管的激發光導光部件對來自光源裝置的激發光進行導光的步驟;及通過安裝于所述電子內窺鏡的插入部的前端的投光單元，朝向所述體腔內照射通過所述激發光導光部件導光的所述激發光的步驟。
全文摘要
本發明提供一種電子內窺鏡及電子內窺鏡系統以及激發光照射方法。電子內窺鏡的插入部插入于外套管。在從該外套管露出的插入部的前端裝卸自如地安裝罩子。在所述外套管設置有對來自光源裝置的激發光進行導光的光纖。所述罩子中，在其外周安裝有投光單元，將通過所述光纖的激發光照射至體腔內。通過照射該激發光，從所述體腔內的活組織發出自體熒光。由插入部內的CCD拍攝該自體熒光的狀態。
文檔編號A61B1/00GK102551639SQ201110304688
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月10日 優先權日2010年10月12日
發明者伊藤宏治, 安田裕昭, 室岡孝, 飯田孝之 申請人:富士膠片株式會社