內窺鏡系統的制作方法

專利名稱：內窺鏡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用兩種窄帶光來進行特殊光觀察的內窺鏡系統。
背景技術：
已知有一種內窺鏡系統，其將特定的窄帶光向觀察部位照射，從而能夠進行用于得到強調了生物體組織內的血管的觀察像的特殊光觀察(例如，參照日本特開 2001-170009號公報)。血管(具體而言，血液中的血紅蛋白)的光吸收光譜在波長415nm 附近或540nm附近的頻帶具有吸收峰值。因此，在內窺鏡系統中，將含有415nm的頻帶的波長的藍色(B)窄帶光和含有540nm的頻帶的波長的綠色(G)窄帶光作為照明光使用。當使用血紅蛋白的光吸收率高的頻帶的窄帶光時，在觀察像中，血管部分因吸收光而變暗，血管的周邊組織中不吸收光，而光進行散射、反射，因此成為明亮的狀態。由此， 在血管部分進行散射、反射的光減少，從而能夠得到強調了血管和其周邊組織的對比的觀察像。另外，由于波長越長，生物體組織內的光的散射特性越低，因此波長越長的光越能夠到達生物體組織的深層。因此，利用藍色窄帶光和比該藍色窄帶光波長長的綠色窄帶光這兩種窄帶光，從而能夠通過藍色窄帶光得到強調了位于接近生物體組織表面的表層的表層血管的像，并且能夠通過綠色窄帶光得到強調了位于比表層深的位置的中深層的血管的像。在上述日本公開公報所記載的內窺鏡系統中，使用白色光源和設有使藍色窄帶光及綠色窄帶光分別透過的兩種帶通濾光片的旋轉濾光片。通過該帶通濾光片使兩種窄帶光順次照射觀察部位，并利用圖像傳感器按面順次進行拍攝。通過將得到的兩張觀察像合成， 而將強調了表層及中深層的血管這兩方的合成觀察像顯示在監視器上。然而，上述順次照射方式由于按面順次拍攝基于兩種窄帶光而得到的觀察像，因此存在難以提高幀頻率的問題。作為該問題的解決對策，研究出混合同時照射方式。在混合同時照射方式中，例如，使用具有使不同的波長區域的窄帶光透過的兩個半圓形濾光片的圓形濾光片。該圓形濾光片配置在白色光源的光路內，且白色光同時向兩個半圓形濾光片照射，因此能夠取出兩種窄帶光。由此，通過混合有兩種窄帶光的照明光對觀察部位進行照明并同時對觀察部位進行拍攝，因此混合同時照射方式與順次照射方式相比能夠提高幀頻率。但是，在混合同時照射方式中，由于從白色光源射出的光的一半分別向兩種半圓形濾光片入射，因此透過各半圓形濾光片的光量變成一半。在從接近觀察部位的位置進行觀察的近景觀察時，由于內窺鏡的前端與觀察部位的距離短，因此光量不足幾乎不會成為問題。但是，在遠離觀察部位的位置進行觀察的遠景觀察時，因光量不足的影響而畫面整體變暗，從而產生難以進行觀察這樣的新的問題。對于這樣的問題，還存在通過提高攝像元件的信號輸出的增益等信號處理來進行應對的方法。但是，由于提高增益時噪聲也變大，因此在信號輸出小的情況下，S/N顯著降低。在特殊光觀察時，由于與利用白色光的通常觀察相比，以少的光量進行攝像，因此信號輸出變小的情況較多。因此，難以采用通過信號處理進行應對的方法。

發明內容
本發明的目的在于提供一種在近景觀察和遠景觀察這兩方都能夠得到良好的觀察像的混合同時照射方式的內窺鏡系統。為了實現上述目的，本發明的內窺鏡系統具備寬帶光源、濾光片單元、濾光片插入機構。所述寬帶光源產生白色的寬帶光。所述濾光片單元具有透過光量相對多的遠景觀察用濾光片和透過光量相對少的近景觀察用濾光片。上述的所述遠景觀察用濾光片及近景觀察用濾光片分別具有使第一窄帶光透過的第一濾光片區域和使與所述第一窄帶光波長區域不同的第二窄帶光透過的第二濾光片區域。所述濾光片插入機構將所述遠景觀察用濾光片和所述近景觀察用濾光片中的一方插入到所述寬帶光的光路內。在插入該濾光片時，所述寬帶光向所述第一及第二濾光片區域這兩方入射。優選所述內窺鏡系統設有模式切替機構和攝像機構。所述模式切替機構選擇通常觀察模式和特殊光觀察模式中的一方。在所述通常觀察模式下，通過所述寬帶光進行所述觀察部位的照明。在所述特殊光觀察模式下，通過將所述遠景觀察用濾光片和所述近景觀察用濾光片中的任一方插入到所述寬帶光的光路內而得到的特殊光進行所述觀察部位的照明。所述攝像機構對由所述寬帶光或所述特殊光照明的觀察部位進行拍攝。優選所述遠景觀察用濾光片的所述第一及第二濾光片區域具有使比分別透過所述近景觀察用濾光片的所述第一及第二濾光片區域后的所述第一及第二窄帶光擴寬半幅值的所述第一及第二窄帶光透過的光透過特性。優選設置觀察狀態判定機構，在特殊光觀察模式時，該觀察狀態判定機構判定通過攝像機構進行的攝像狀態是近景觀察狀態和遠景觀察狀態中的哪一種。所述近景觀察狀態為內窺鏡前端部與所述觀察部位的距離近的情況。遠景觀察狀態是所述距離遠的情況。 所述觀察狀態判定機構基于來自所述攝像機構的攝像信號進行判定。在判定為所述近景觀察狀態的情況下，所述濾光片插入機構將所述近景觀察用濾光片插入到所述光路內，另外， 在判定為所述遠景觀察狀態的情況下，所述濾光片插入機構將所述遠景觀察用濾光片插入到所述光路內。優選所述觀察狀態判定機構根據由所述攝像機構取得的攝像信號來檢測曝光量， 在該曝光量為固定值以上的情況下，判定為所述近景觀察狀態，相反在小于固定值得情況下，判定為所述遠景觀察狀態。優選所述濾光片單元為具備所述近景觀察用濾光片及所述遠景觀察用濾光片的旋轉體。優選所述濾光片插入機構具有旋轉體移動機構和旋轉驅動機構。所述旋轉體移動機構在所述特殊光觀察模式下將所述旋轉體插入到所述光路內，在所述通常觀察模式下使所述旋轉體從所述光路內退避。所述旋轉驅動機構在所述特殊光觀察模式下，根據所述近景觀察狀態或所述遠景觀察狀態而使所述旋轉體旋轉，將所述近景觀察用濾光片和所述遠景觀察用濾光片中的一方插入到所述光路內。優選所述濾光片單元是具備所述近景觀察用濾光片、所述遠景觀察用濾光片及供所述寬帶光通過的開口的一片旋轉體。所述濾光片插入機構使所述旋轉體，在所述通常觀
5察模式下將所述開口插入到所述光路內。在特殊光觀察模式下，根據所述近景觀察狀態或所述遠景觀察狀態，使所述旋轉體旋轉，從而將所述近景觀察用濾光片和所述遠景觀察用濾光片中的一方插入到所述光路內。優選所述第一濾光片區域具有使藍色窄帶光透過的光透過特性。該藍色窄帶光與在血紅蛋白的光吸收光譜的短波長側吸收量多的波長頻帶對應。優選所述第二濾光片區域具有使綠色窄帶光透過的光透過特性。該綠色窄帶光與在所述光吸收光譜的長波長側吸收量多的波長頻帶對應。優選所述遠景觀察用濾光片的第一濾光片區域具有相對于近景觀察用濾光片的第一濾光片區域的光透過特性僅擴寬短波長側的光透過特性。優選所述近景觀察用濾光片的所述第一濾光片區域具有如下這樣的光透過特性， 即，透過率的峰值波長為460nm附近，且在比透過率的峰值波長長的長波長側，透過率急劇下降，相反在波長為400nm 460nm時透過率緩慢下降，并且當波長低于400nm時,透過率急劇下降。另外，優選所述近景觀察用濾光片的所述第二濾光片區域的透過率的峰值波長為550nm,半幅值為20nm 40nm。本發明的內窺鏡系統在特殊光觀察模式下，根據插入部的前端與觀察部位的距離短的近景觀察狀態和所述距離長的遠景觀察狀態，選擇近景觀察用濾光片和遠景觀察用濾光片中的一方而選擇性地將其插入到寬帶光的光路內。由此，在近景觀察狀態和遠景觀察狀態下都能夠以最佳的光量的照明光進行照明，從而能夠得到良好的特殊光圖像。


圖I是內窺鏡系統的立體圖。圖2是表示內窺鏡系統的電結構的框圖。圖3是濾光片轉臺的剖視圖。圖4是表示近景觀察用濾光片的光透過特性的曲線圖。圖5是表示遠景觀察用濾光片的光透過特性的曲線圖。圖6是表示血紅蛋白的光吸收特性的曲線圖。圖7是表示生物體組織的光散射特性的曲線圖。圖8是表示彩色濾光片的排列圖案的俯視圖。圖9是表示彩色濾光片的功能的說明圖。圖10是表示特殊光觀察模式下的處理的流程的流程圖。圖11是表示近景觀察狀態時由CCD進行光電轉換的光的種類的說明圖。圖12是表不近景用特殊光圖像的一例的說明圖。圖13是表示遠近景觀察狀態時由CCD進行光電轉換的光的種類的說明圖。圖14是表不遠景用特殊光圖像的一例的說明圖。圖15是表示第二實施方式的內窺鏡系統的電結構的框圖。圖16是第三實施方式的濾光片轉臺的剖視圖。圖17是表示第三實施方式的濾光片轉臺的旋轉控制處理的流程圖。
具體實施方式
[第一實施方式]如圖I所示，內窺鏡系統10具備對患者的消化管內或氣管內等管內(觀察部位) 進行拍攝的電子內窺鏡11;基于通過電子內窺鏡11得到的攝像信號而生成觀察像的處理裝置12 ;產生從電子內窺鏡11向管內照射的照明光的光源裝置13 ;顯示觀察像的監視器 14。內窺鏡系統10具有通常觀察模式(通常模式)和特殊光觀察模式(特殊模式) 這兩種觀察模式。在通常觀察模式下，通過白色光等寬帶光對管內進行照明，從而對管內進行整體地觀察。在特殊光觀察模式下，通過窄帶光對管內進行照明，從而將表層血管等以強調顯示的狀態進行觀察。另外，在特殊光觀察模式下，存在近景觀察狀態和遠景觀察狀態這兩種觀察(攝像)狀態。在近景觀察狀態下，以電子內窺鏡11的前端部與觀察部位的生物體組織的距離短的近景狀態進行觀察。在遠景觀察狀態下，以電子內窺鏡11的前端部與生物體組織的距離長的遠景狀態進行觀察。電子內窺鏡11具備插入到管內的撓性的插入部16 ;與插入部16的基端部連設， 用于電子內窺鏡111的把持及插入部16的操作的操作部17 ;使操作部17與處理裝置12及光源裝置13分別連接的通用軟線18。在插入部16的前端部(前端硬性部)16a內置有用于管內的照明或攝影的光學系統、圖像傳感器等。另外，在前端部16a的前端面除了設有觀察窗19、照明窗20 (參照圖2) 之外，還設有送氣送水噴嘴、成為穿過插入部16內的鉗子通道的出口的鉗子出口(都未圖示)等。在前端部16a的后側連設有彎曲自如的彎曲部16b。在操作部17設有彎角鈕21、操作按鈕22、鉗子入口 23等。彎角鈕21被進行旋轉操作，從而在管內對插入部16的彎曲方向及彎曲量進行調整。操作按鈕22用于送氣·送水或吸引等各種操作。鉗子入口 23與鉗子通道連通。在通用軟線18中裝入有送氣·送水通道、信號電纜及光導管等。在通用軟線18 的前端部設有連接部25a。連接部25a與光源裝置13連接。另外，從連接部25a分支出連接部25b。該連接部25b與處理裝置12連接。如圖2所示，光源裝置13具備寬帶光源30、聚光透鏡31、圓盤狀的濾光片轉臺32、 轉臺位移機構(旋轉體移動機構)33、轉臺旋轉機構(旋轉驅動機構)34。在此，濾光片轉臺32相當于濾光片單元及旋轉體。另外，轉臺位移機構33及轉臺旋轉機構34構成濾光片插入機構。作為寬帶光源30，例如使用氙燈、白色LED、微型白色光源等。寬帶光源30產生波長從紅色區域至藍色區域(約470 700nm)的白色的寬帶光BB。另外，寬帶光源30在內窺鏡檢測中始終產生寬帶光BB。聚光透鏡31配置在由寬帶光源30產生的寬帶光BB的光路上。聚光透鏡31使從寬帶光源30直接入射的寬帶光BB、透過濾光片轉臺32后的窄帶光等照明光(以下，簡稱為照明光)向光導管35入射。濾光片轉臺32在特殊光觀察模式下配置在寬帶光源30與聚光透鏡31之間。濾光片轉臺32使從寬帶光源30入射的寬帶光BB中按近景觀察狀態及遠景觀察狀態分別預先確定的特定的窄帶光透過。如圖3所示，在濾光片轉臺32上設有近景觀察狀態下使用的對開的近景觀察用濾光片37和遠景觀察狀態下使用的對開的遠景觀察用濾光片38。近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38以濾光片轉臺32的旋轉軸32a為中心而分離180°。近景觀察用濾光片37具有第一藍色濾光片區域(第一濾光片區域)Bnlf和第一綠色濾光片區域(第二濾光片區域)Gnlf，其使近景觀察狀態下使用的不同的兩種波長頻帶的窄帶光透過。遠景觀察用濾光片38具有第二藍色濾光片區域(第一濾光片區域)Bn2f 和第二綠色濾光片區域(第二濾光片區域)Gn2f,其使遠景觀察狀態下使用的不同的兩種波長頻帶的窄帶光透過。如圖4所示，第一藍色濾光片區域Bnlf使從寬帶光BB中限制為藍色的特定的波長頻帶的藍色窄帶光(以下，稱為第一藍色窄帶光)Bnl透過。另外，第一綠色濾光片區域 Gnlf使從寬帶光BB中限制為綠色的特定的波長頻帶的窄帶光(以下，稱為第一綠色窄帶光)Gnl透過。第一藍色窄帶光Bnl與血紅蛋白的光的吸收光譜的吸收峰值對應，例如，在波長 460nm附近光量成為峰值。另外，第一藍色窄帶光Bnl在比波長460nm附近長的長波長側， 光量急劇下降，在波長460nm附近與波長500nm附近之間光量大致成為“O”。并且，第一藍色窄帶光Bnl在比波長460nm附近短的短波長側，雖然不像長波長側的光量的下降那樣急劇，但光量從波長460nm附近到波長400nm附近也下降，在低于波長400附近nm的波長位置光量成為“O”。另外，第一藍色窄帶光Bnl的半幅值hBl約為35nm 45nm。需要說明的是，在此所說的半幅值是指光透過率或光量的峰值的一半的位置(以下，稱為峰值半值)的波長頻帶。第一綠色窄帶光Gnl與血紅蛋白的光的吸收光譜的吸收峰值對應，例如在波長 550nm附近光量達到峰值，在比波長540nm附近短的短波長側及比波長560nm附近長的長波長側，光量急劇下降而成為“O”。另外，第一綠色窄帶光Gnl的半幅值hGl約為20nm 40nmo如圖5所示，第二藍色濾光片區域Bn2f使寬帶光BB中比第一藍色窄帶光Bnl擴寬半幅值的第二藍色窄帶光(第一窄帶光)Bn2透過。另外,第二綠色濾光片區域Gn2f使寬帶光BB中比第一綠色窄帶光Gnl擴寬半幅值的第二綠色窄帶光(第二窄帶光)Gn2透過。第二藍色窄帶光Bn2與第一藍色窄帶光Bnl同樣，在比光量達到峰值的波長460nm 附近長的長波長側，光量急劇下降。相反，在比波長460nm附近短的短波長側，與第一藍色窄帶光Bnl不同，在波長460nm附近至波長400nm附近之間以維持比較高的光量的狀態使光量逐漸下降。并且，在波長400nm附近，光量開始急劇下降，而在低于波長400nm附近的波長位置光量成為“O”。另外，第二藍色窄帶光Bn2的半幅值hB2約為75nm 95nm。第二藍色窄帶光Bn2 的峰值半值的最長波長與第一藍色窄帶光Bnl的最長波長大致相同，與此相對，峰值半值的最短波長比第一藍色窄帶光Bnl的最短波長短。因此，相對于第一藍色窄帶光Bnl，第二藍色窄帶光Bn2為比波長460nm附近長的長波長側的光量大致不變化，且比波長460nm附近短的短波長側的光量增加的光。第二綠色窄帶光Gn2與第一綠色窄帶光Gnl同樣，在波長550nm附近光量為峰值， 與此相對，半幅值hG2比第一綠色窄帶光Gnl擴寬約50 70nm。因此，第二綠色窄帶光Gn2與第一綠色窄帶光Gnl相比，光量增加與半幅值擴寬相應的量。對于第一藍色窄帶光Bnl及第二藍色窄帶光Bn2，分別形成為圖4、圖5所示那樣的光量分布的理由如下所述。在表示血紅蛋白的吸收特性的圖6中，波長低于460nm的光在生物體組織內的表層血管內的血液(血紅蛋白)中受到極強的吸收。與此相對，波長超過460nm的光大體不被血紅蛋白吸收而直接透過。另一方面，在表示生物體組織的散射特性的圖7中，向生物體組織內入射的光隨著波長變短而在生物體組織內被更多地散射。根據與生物體組織的光散射特性相關的見解等可知，若波長超過470nm附近，則在表層血管中入射的光的大部分被吸收而不會返回前端部16a。相反，在表層血管的周邊的生物體組織中，因比較強的散射特性，而入射的光大多反射而返回前端部16a。由此，表層血管和其周邊的生物體組織的對比變得極高，因此能夠充分強調顯示表層血管。為了充分強調顯示表層血管，在近景觀察和遠景觀察中的任一種觀察中，照明光在超過波長470nm附近的波長區域中光量成為“O”都是不可缺少的。相反，只要是不超過波長470nm附近的光，則就能夠充分強調顯示表層血管等。因此，第一藍色窄帶光Bnl和第二藍色窄帶光Bn2為能夠強調顯示表層血管的光，并且，第二藍色窄帶光Bn2通過使半幅值向短波長側擴寬，而光量比第一藍色窄帶光Bnl增加。對于第一綠色窄帶光Gnl和第二綠色窄帶光Gn2，形成為圖4、圖5所示的光量分布的理由如下所述。如圖6所示，對于超過波長460nm附近的光而言，雖然相對于血紅蛋白的光吸收特性降低，但在波長500nm 600nm附近之間，尤其在波長530nm 570nm附近， 相對于血紅蛋白的光的吸收特性變高。并且，對于超過波長600nm附近的光而言，吸收特性再次降低。另外，如圖7所不，雖然波長越長，散射系數越逐漸降低，但在波長500nm 600nm 附近，散射特性不急劇變化。根據與生物體組織的光散射特性相關的見解等可知，波長為 500nm 600nm附近、尤其是530nm 570nm附近的光到達位于比表層血管深的深部的中深層血管。該光在中深層血管中被吸收，而在中深層血管的周邊的生物體組織中被反射及散射。其結果是，中深層血管和其周圍的生物體組織的對比變高，因此能夠充分強調顯示中深層血管。為了充分強調顯示中深層血管，在近景觀察和遠景觀察的任一種觀察中，照明光的波長頻帶為500nm 600nm附近、優選為530nm 570nm附近是不可缺少的。只要在該范圍內，就能夠充分強調顯示中深層血管等。因此，第一綠色窄帶光Gnl和第二綠色窄帶光 Gn2為能夠強調顯示中深層血管的光，并且，第二綠色窄帶光Bn2通過擴寬半幅值，而光亮比第一綠色窄帶光Gnl增加。返回圖2，轉臺位移機構33使濾光片轉臺32在插入到來自寬帶光源30的寬帶光 BB的光路內的插入位置和從該光路內退避的退避位置之間移動。插入位置是在旋轉濾光片轉臺32時，近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38的各自的中心所描繪的圓狀的軌跡與寬帶光BB的光路相交的位置。轉臺位移機構33在通常觀察模式下使濾光片轉臺32 向退避位置移動，在近景觀察狀態及遠景觀察狀態下使濾光片轉臺32向插入位置移動。轉臺旋轉機構34在特殊光觀察模式中，在切換為近景觀察狀態或遠景觀察狀態時使濾光片轉臺32旋轉。轉臺旋轉機構34在近景觀察狀態下使濾光片轉臺32旋轉，以將近景觀察用濾光片37的兩濾光片區域Bnlf、Gnlf同時插入到寬帶光BB的光路內。另外， 轉臺旋轉機構34在遠景觀察狀態下使濾光片轉臺32旋轉，以將遠景觀察用濾光片38的兩濾光片區域Bn2f、Gn2f同時插入到寬帶光BB的光路內。需要說明的是，寬帶光BB的光路的截面積比近景觀察用濾光片37或遠景觀察用濾光片38的尺寸稍大。光源裝置13在通常觀察模式下使寬帶光BB向光導管35入射。另外，在近景觀察狀態下將近景觀察用濾光片37插入到寬帶光BB的光路中，使取出的第一藍色窄帶光Bnl 及第一綠色窄帶光Gnl向光導管35入射。另外，在遠景觀察狀態下將遠景觀察用濾光片38 插入，取出第二藍色窄帶光Bn2及第二綠色窄帶光Gn2而向光導管35入射。電子內窺鏡11具備光導管35、作為攝像機構的CXD型圖像傳感器(以下，簡稱為 CCD)44、模擬處理電路(AFE =Analog Front End)45、攝像控制部46。光導管35為大口徑光纖或光纖束等。光導管35的入射端插入光源裝置13，出射端與在插入部前端部16a內設置的照射透鏡48對置。從光導管35向照射透鏡48入射的照明光通過照明窗20而向管內照射。并且，在管內反射的光通過觀察窗19而向成像透鏡51入射，并成像在(XD44上。如圖9所示，(XD44具有將多個光電二極管52 (以下，稱為PD52) 二維排列而成的攝像面44a，通過各TO52將從成像透鏡51入射的被拍攝體光轉換為電攝像信號而向AFE45 輸出。需要說明的是，也可以代替CXD而使用MOS型的圖像傳感器。在(XD44上連接有由處理裝置12控制的攝像控制部46。(XD44基于來自攝像控制部46的驅動信號，以規定的幀頻率將攝像信號向AFE45輸出。如圖8及圖9所示，CCD44在攝像面44a形成有嵌鑲濾光片。該嵌鑲濾光片由以規定的圖案排列的紅色、綠色、藍色的濾光片53R、53G、53B構成。由此，(XD44具備具有濾光片53R和在其下方(在圖中為側方，以下相同)配置的TO52的R像素；具有濾光片53G 和在其下方配置的Η)52的G像素；具有濾光片53B和在其下方配置的TO52的B像素。濾光片53R使寬帶光BB中的紅色頻帶的紅色光R透過。濾光片53G使寬帶光BB 中的綠色頻帶的綠色光G透過。濾光片53B使寬帶光BB中的藍色頻帶的藍色光B透過。需要說明的是，藍色光B中含有第一及第二藍色窄帶光Bnl、Bn2，綠色光G中含有第一及第二綠色窄帶光Gnl、Gn2。返回圖2，如公知的那樣，AFE45由相關雙取樣電路(CDS)、自動增益控制電路 (AGC)及模擬/數字轉換器(A/D)構成。CDS對來自CCD44的攝像信號實施相關雙取樣處理而除去噪聲。AGC對由⑶S除去噪聲后的攝像信號進行放大。A/D將由AGC放大后的攝像信號轉換成規定的位數的數字的攝像信號而向處理裝置12輸送。處理裝置12 具備 CPU54、數字信號處理部(Digital Signal Processor :DSP) 55、 幀存儲器56、觀察狀態判定電路57、顯示控制電路58、觀察模式切換開關59。CPU54對處理裝置12的各部分及光源裝置13的轉臺位移機構33、轉臺旋轉機構34等進行統括控制。DSP55對來自AFE45的攝像信號實施白平衡調整、色調處理、灰度處理、銳化處理等各種信號處理。在觀察模式被設定為通常觀察模式的情況下，DSP55對從AFE45輸入的藍色攝像信號、綠色攝像信號、紅色攝像信號實施上述信號處理，從而生成具有B、G、R這三色的像素值的通常圖像數據。該通常圖像數據被存儲在幀存儲器56中。另一方面，在特殊光觀察模式中設定為近景觀察狀態的情況下，DSP55對從AFE45 輸入的第一藍色窄帶攝像信號和第一綠色窄帶攝像信號分別實施適當信號處理，從而生成近景用特殊光圖像數據。另外，在設定為遠景觀察狀態的情況下，DSP55對從AFE45輸入的第二藍色窄帶攝像信號和第二綠色窄帶攝像信號分別實施適當信號處理，從而生成遠景用特殊光圖像數據。這些近景用特殊光圖像數據及遠景用特殊光圖像數據都被存儲在幀存儲器56中。觀察狀態判定電路57基于被新存儲在幀存儲器56中的近景用特殊光圖像數據或遠景用特殊光圖像數據中的任一方的圖像數據的亮度信號，來對曝光量進行檢測。并且，觀察狀態判定電路57在該曝光量為固定值以上時判定為處于近景觀察狀態，相反，在曝光量小于固定值時判定為處于遠景觀察狀態。該判定結果被逐次輸入CPU54中。在觀察模式為通常觀察模式的情況下，顯示控制電路58從幀存儲器56讀出通常圖像數據，并基于該通常圖像數據而將通常圖像顯示在監視器14上。在將通常圖像顯示在監視器14上時，如圖9所示，將通常圖像數據的B、G、R這三色的像素值分別向監視器14的 B通道、G通道、R通道分配輸出。另一方面，在觀察模式為特殊光觀察模式時，顯示控制電路58對攝像狀態進行校驗。若在近景觀察狀態的情況下，則從幀存儲器56讀出近景用特殊光圖像數據，并基于該近景用特殊光圖像數據而將近景用特殊光圖像顯示在監視器14上。在顯示近景用特殊光圖像時，將由(XD44的B像素取得的第一藍色窄帶攝像信號向監視器14的B、G通道分配， 將由G像素取得的第一綠色窄帶攝像信號向監視器14的R通道分配(參照圖11)。在監視器14上顯示的特殊光圖像的表層血管部分因第一藍色窄帶光Bn的吸收而第一藍色窄帶攝像信號的像素值接近“0”，從而B、G通道變暗，僅R通道相對明亮，因此顯示為茶色。另外， 中深層血管部分因第一綠色窄帶光Gnl的吸收而R通道變暗，從而以混合B、G通道后的青綠色顯示。另一方面，在遠景觀察狀態的情況下，從幀存儲器56讀出遠景用特殊光圖像數據，并基于該遠景用特殊光圖像數據而將遠景用特殊光圖像顯示在監視器14上。需要說明的是，第二藍色窄帶攝像信號及第二綠色窄帶攝像信號向監視器14的B通道、G通道、R通道的分配與近景觀察狀態相同(參照圖13)。觀察模式切換開關59是用于將內窺鏡系統10的觀察模式切換為通常觀察模式或特殊光觀察模式的開關。在選擇通常觀察模式的情況下，CPU54設定為通常觀察模式。另外，在選擇特殊光觀察模式的情況下，基于觀察狀態判定電路57的判定結果,CPU54設定為近景觀察狀態或遠景觀察狀態。并且，CPU54根據設定的觀察狀態，來控制轉臺位移機構33 及轉臺旋轉機構34，從而對來自光源裝置13的照明光的種類進行切換。接著，參照圖10，對上述結構的內窺鏡系統10的作用進行說明。需要說明的是，內窺鏡檢測的準備處理、插入部16向患者的消化管或氣管等管內的插入作業以及使用寬帶光BB的通常觀察處理與以往相同，因此在此省略說明。在進行特殊光觀察的情況下，將觀察模式切換開關59從通常觀察模式切換成特殊光觀察模式。需要說明的是，在特殊光觀察模式下，通過初期設定而設定為近景觀察狀態。在觀察模式切換開關59切換為特殊光觀察模式時，處理裝置12的CPU54對光源裝置 13的轉臺位移機構33發出濾光片插入指令，之后再對轉臺旋轉機構34發出近景觀察用濾光片安置指令。轉臺位移機構33接受濾光片插入指令，而使濾光片轉臺32從退避位置向插入位置移動。接著，轉臺旋轉機構34接受近景觀察用濾光片安置指令，使濾光片轉臺32旋轉，從而將近景觀察用濾光片37安置在寬帶光BB的光路內。由此，將第一藍色濾光片區域Bnlf 及第一綠色濾光片區域Gnlf同時插入到光路內。如圖11所示，通過將近景觀察用濾光片37插入到寬帶光BB的光路內，從而寬帶光BB中的第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl分別透過第一藍色濾光片區域Bnlf、 第一綠色濾光片區域Gnlf。上述第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl經過聚光透鏡 31、光導管35、照射透鏡48及照明窗20而向患者的管內照射。由此，在該管內反射/散射的第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl向觀察窗19入射，進而通過成像透鏡51而向CCD44入射。入射到(XD44的第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl中，入射到濾光片53B 的第一藍色窄帶光Bnl透過濾光片53B而由配置在其下方的TO52接受。另外，入射到濾光片53G的第一綠色窄帶光Gnl透過濾光片53G而由配置在其下方的TO52接受。各TO52將接受的光轉換為信號電荷而進行蓄積。在經過曝光時間(電荷蓄積時間)后，讀出各TO52 的信號電荷，而作為像素信號向AFE45輸送。由一巾貞量的像素信號構成攝像信號。AFE45對該攝像信號實施各種信號處理，從而將數字的第一藍色窄帶攝像信號和第一綠色窄帶攝像信號向處理裝置12的DSP55輸出。第一藍色窄帶攝像信號和第一綠色窄帶攝像信號被DSP55實施各種信號處理后， 作為近景用特殊光圖像數據而存儲在幀存儲器56中。在該幀存儲器中具有兩個存儲區域， 從而能夠同時進行寫入和讀出，并以幀單位進行切替。并且，由新的近景用特殊光圖像數據更新的存儲區域被安置在讀出模式中，來讀出存儲中的近景用特殊光圖像數據。并且，如圖 12所示，顯示控制電路58基于近景用特殊光圖像數據，將近景用特殊光圖像60顯示在監視器14上。返回圖10，觀察狀態判定電路57從幀存儲器56讀出新存儲的新一幀的近景用特殊光圖像數據，并基于其亮度信號來檢測攝影時的曝光量或亮度值。接著，在曝光量為固定值以上的情況下，觀察狀態判定電路57判定為處于近景觀察狀態，并將該判定結果向 CPU54輸送。CPU54接受來自觀察狀態判定電路57的判定結果并繼續近景觀察狀態。以下， 在由觀察狀態判定電路57判定的觀察狀態變化為遠景觀察狀態之前，以規定的周期(例如按一幀或按多幀)重復執行上述的近景用特殊光圖像60的顯示、基于近景用特殊光圖像數據的曝光量的檢測、觀察狀態的判定。在曝光量的檢測結果小于規定值時，觀察狀態判定電路57判定為觀察狀態切換為遠景觀察狀態，并將該判定結果向CPU54輸送。CPU54接受該判定結果，而從近景觀察狀態向遠景觀察狀態切換。CPU54對轉臺旋轉機構34發出遠景觀察用濾光片安置指令。轉臺旋轉機構34接受該遠景觀察用濾光片安置指令而使濾光片轉臺32旋轉180°旋轉。由此，將遠景觀察用濾光片38的第二藍色濾光片區域Bn2f及第二綠色濾光片區域Gn2f同時插入到寬帶光BB 的光路內。如圖13所示，寬帶光BB中的分別透過第二藍色濾光片區域Bn2f及第二綠色濾光片區域Gn2f后的第二藍色窄帶光Bn2、第二綠色窄帶光Gn2經由光導管35等而從照明窗 20向管內照射。并且，在管內反射/散射后的第二藍色窄帶光Bn2及第二綠色窄帶光Gn2從觀察窗19向(XD44入射。入射到(XD44的濾光片53B的第二藍色窄帶光Bn2及入射到濾光片53G的第二綠色窄帶光Gn2分別透過濾光片53B、53G而由TO52接受。以下，與近景觀察狀態同樣，從 AFE45向DSP55輸送第二藍色窄帶攝像信號和第二綠色窄帶攝像信號，通過DSP55生成遠景用特殊光圖像數據并將其存儲在幀存儲器56中。顯示控制電路58從幀存儲器56讀出新存儲的遠景用特殊光圖像數據。并基于該遠景用特殊光圖像數據，如圖14所示那樣將遠景用特殊光圖像61顯示在監視器14上。此時，作為照明光使用的第二藍色窄帶光Bn2及第二綠色窄帶光Gn2考慮到圖6所示的吸收特性及圖7所示的散射特性，分別在能夠強調顯示表層血管或中深層血管的范圍內使光量比各窄帶光BnUGnl增加。因此，即使在進行遠景觀察的情況下也可防止光量不足，從而能夠得到良好的遠景用特殊光圖像61。返回圖10，觀察狀態判定電路57從幀存儲器56讀出新存儲的遠景用特殊光圖像數據，并基于其亮度信號對撮影時的曝光量進行檢測。接著，在曝光量的檢測結果為固定值以上的情況下，觀察狀態判定電路57判定為維持遠景觀察狀態，并將該判定結果向CPU54 輸送。CPU54接受來自觀察狀態判定電路57的判定結果而繼續遠景觀察狀態。以下，在由觀察狀態判定電路57判定的觀察狀態變化為近景觀察狀態之前，重復執行上述的遠景用特殊光圖像61的顯示、基于遠景用特殊光圖像數據的曝光量的檢測、觀察狀態的判定。在曝光量的檢測結果為固定值以上的情況下，觀察狀態判定電路57判斷為觀察狀態切換為近景觀察狀態，并將該判定結果向CPU54輸送。CPU54接受該判定結果而切換為近景觀察狀態。由此，執行圖10 圖12所示那樣的近景用特殊光圖像60的顯示、曝光量的檢測、觀察狀態的判定。此時，由于作為照明光使用的第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl相對于遠景觀察狀態下的各窄帶光Bn2、Gn2而光量被抑制，因此能夠防止近景用特殊光圖像60變得過亮而難以觀察。以下，在特殊光觀察模式結束之前，進行近景觀察和遠景觀察的自動切換，并且， 在近景觀察中進行基于第一藍色窄帶光Bnl及第一綠色窄帶光Gnl的照明，在遠景觀察中， 進行基于第二藍色窄帶光Bn2及第二綠色窄帶光Gn2的照明。由于近景觀察及遠景觀察分別在最佳的光量的照明光下進行，因此能夠得到良好的特殊光圖像。[第二實施方式]接著，利用圖15，對本發明的第二實施方式的內窺鏡系統70進行說明。在上述第一實施方式的內窺鏡系統10中，近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38安裝在一個濾光片轉臺32上。在該弟_■實施方式中的內窺鏡系統70中，將兩濾光片37、38分別獨立設置。需要說明的是，由于內窺鏡系統70為與上述第一實施方式基本上相同的結構，因此對于與第一實施方式在功能·結構上相同的構件標注同一符號并省略其說明。在內窺鏡系統70的光源裝置13中設有濾光片位移機構(濾光片插入機構)71。 濾光片位移機構71使近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38分別在插入到寬帶光 BB的光路上的插入位置與從該光路上退避的退避位置之間移動。在由觀察模式切換開關59選擇通常觀察模式的情況下，CPU54控制濾光片位移機構71，使近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38向退避位置移動。另外，在由觀察模式切換開關59選擇特殊光觀察模式的情況下，CPU54根據觀察狀態判定電路57的判定結果來對濾光片位移機構71進行控制。具體而言，在觀察狀態判定電路57判定為近景觀察狀態的情況下，CPU54控制濾光片位移機構71，從而使近景觀察用濾光片37向插入位置移動，并使遠景觀察用濾光片38 向退避位置移動。另外，在觀察狀態判定電路57判定為遠景觀察狀態的情況下，CPU54控制濾光片位移機構71，從而使遠景觀察用濾光片38向插入位置移動，并使近景觀察用濾光片37向退避位置移動。這樣，在內窺鏡系統70中，在近景觀察狀態時從光源裝置13產生第一藍色窄帶光 Bnl及第一綠色窄帶光Gnl，在遠景觀察狀態時從光源裝置13產生第二藍色窄帶光Bn2及第二綠色窄帶光Gn2。[第三實施方式]在上述第一實施方式的內窺鏡系統10中，在通常模式中使濾光片轉臺32從寬帶光BB的光路退避，從而將寬帶光BB向患者的管內照射。與此相對，第三實施方式的內窺鏡系統不使濾光片轉臺退避，也能夠進行寬帶光BB的照射。如圖16所示，濾光片轉臺75除了近景觀察用濾光片37及遠景觀察用濾光片38 之外，還具有使寬帶光BB直接透過的開口 76。需要說明的是，第三實施方式的內窺鏡系統除了取代第一實施方式的濾光片轉臺32及轉臺位移機構33而具備濾光片轉臺75這一點外，基本上為與上述第一實施方式相同的結構。因此，對于與第一實施方式在功能 結構上相同的構件標注同一符號并省略其說明。如圖17所示，在選擇通常觀察模式的情況下，CPU54控制轉臺旋轉機構34，使濾光片轉臺75旋轉，從而將開口 76安置在寬帶光BB的光路內。由此，不用使濾光片轉臺75從光路內退避，就能夠進行寬帶光BB的照射。另外，由于不需要上述第一實施方式那樣的轉臺位移機構33,因此能夠降低制造成本。另外，CPU54經由轉臺旋轉機構34對濾光片轉臺75的旋轉進行控制，從而在近景觀察狀態下，將近景觀察用濾光片37安置在寬帶光BB的光路內，在遠景觀察狀態下，將遠景觀察用濾光片38安置在寬帶光BB的光路內。在上述各實施方式中，在特殊光觀察模式下使用藍色窄帶光和綠色窄帶光作為照明光，但也可以代替于此而使用例如紅色窄帶光。在上述各實施方式中，為了在遠景觀察狀態下彌補光量不足，而從光源裝置13取出比第一藍色窄帶光Bnl擴寬半幅值的第二藍色窄帶光Bn2，但也可以從光源裝置13取出波長頻帶比第一藍色窄帶光Bnl擴寬的第二藍色窄帶光。另外，也可以取代擴寬第二藍色窄帶光的半幅值或波長頻帶，而使第二藍色濾光片區域Bn2f的面積或光的透過率比第一藍色濾光片區域Bnlf增加。需要說明的是，對于第二綠色窄帶光Gn2的光量增加也同樣。在上述各實施方式中，通過處理裝置12的CPU控制光源裝置13的各部分，但也可以在光源裝置13中設置CPU。另外，在上述實施方式中，使用具有嵌鑲濾光片的單板式的 (XD44作為彩色圖像傳感器，但也可以采用對三色光分別進行拍攝的三板式的(XD。在上述各實施方式中，為了消除遠景觀察狀態下的光量不足，使用比第一藍色窄帶光Bnl擴寬半幅值的第二藍色窄帶光Bn2和比第一綠色窄帶光Gnl擴寬半幅值的第二綠色窄帶光Gn2作為照明光，但在光量的不足量少時，也可以僅將第二藍色窄帶光Bn2和第二綠色窄帶光Gn2中的任一方的半幅值或波長頻帶擴寬。
在上述實施方式中，使用光源裝置13作為寬帶光或各色窄帶光的光源，但也可以將上述寬帶光或各色窄帶光的光源(例如LED等)設置在內窺鏡的插入部的前端部16a內。在上述實施方式中，對利用兩種特定的波長的光來進行表層血管或中深層血管的特殊光觀察的內窺鏡系統進行了說明，但也能夠將本發明適用于在利用兩種特定的波長的光來進行的突光觀察(Auto Fluorescence Imaging)、紅外光觀察(Infra Red Imaging)、 光線力學的診斷(Photodynamic diagnosis)等各種觀察、診斷中使用的內窺鏡系統。
權利要求
1.一種內窺鏡系統，其特征在于，具備寬帶光源，其產生白色的寬帶光；濾光片單元，其具有透過光量相對多的遠景觀察用濾光片和透過光量相對少的近景觀察用濾光片，所述遠景觀察用濾光片及近景觀察用濾光片具有使第一窄帶光透過的第一濾光片區域和使與所述第一窄帶光的波長區域不同的第二窄帶光透過的第二濾光片區域；以及濾光片插入機構，其將所述遠景觀察用濾光片和所述近景觀察用濾光片中的任一方選擇性地插入到所述寬帶光的光路內，且將所述第一及第二濾光片區域這兩方同時插入到所述光路內。
2.根據權利要求I所述的內窺鏡系統，其特征在于，具備模式切替機構，其選擇通常觀察模式和特殊光觀察模式中的一方，在所述通常觀察模式下，利用所述寬帶光進行所述觀察部位的照明，在所述特殊光觀察模式下，利用將所述遠景觀察用濾光片和所述近景觀察用濾光片中的任一方插入到所述寬帶光的光路內所得到的特殊光進行所述觀察部位的照明；以及攝像機構，其對由所述寬帶光或所述特殊光所照明的觀察部位進行拍攝。
3.根據權利要求2所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述遠景觀察用濾光片的所述第一及第二濾光片區域具有使比分別透過了所述近景觀察用濾光片的所述第一及第二濾光片區域后的所述第一及第二窄帶光擴寬了半幅值的所述第一及第二窄帶光透過的光透過特性。
4.根據權利要求2所述的內窺鏡系統，其特征在于，具備觀察狀態判定機構，在所述特殊光觀察模式下，該觀察狀態判定機構基于來自所述攝像機構的攝像信號，來判定是內窺鏡前端部與所述觀察部位的距離近的近景觀察狀態下的攝影、還是所述距離遠的遠景觀察狀態下的攝影中的哪一種，在所述觀察狀態判定機構判定為所述近景觀察狀態的情況下，所述濾光片插入機構將所述近景觀察用濾光片插入到所述光路內，另外，在判定為所述遠景觀察狀態的情況下，所述濾光片插入機構將所述遠景觀察用濾光片插入到所述光路內。
5.根據權利要求4所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述觀察狀態判定機構根據由所述攝像機構取得的攝像信號來檢測曝光量，在該曝光量為固定值以上的情況下，判定為所述近景觀察狀態，相反在小于固定值的情況下，判定為所述遠景觀察狀態。
6.根據權利要求4所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述濾光片單元是具備所述近景觀察用濾光片及所述遠景觀察用濾光片的旋轉體，所述濾光片插入機構具有旋轉體移動機構，其在所述特殊光觀察模式下將所述旋轉體插入到所述光路內，在所述通常觀察模式下使所述旋轉體從所述光路內退避；旋轉驅動機構，其在所述特殊光觀察模式下，根據所述近景觀察狀態或所述遠景觀察狀態而使所述旋轉體旋轉，將所述近景觀察用濾光片和所述遠景觀察用濾光片中的一方插入到所述光路內。
7.根據權利要求4所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述濾光片單元是具備所述近景觀察用濾光片、所述遠景觀察用濾光片及供所述寬帶光通過的開口的一片旋轉體，所述濾光片插入機構在所述通常觀察模式時將所述開口插入到所述光路內，并根據所述近景觀察狀態或所述遠景觀察狀態而使所述旋轉體旋轉，以便于將所述近景觀察用濾光片和所述遠景觀察用濾光片中的一方插入到所述光路內。
8.根據權利要求2所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述第一濾光片區域具有使藍色窄帶光透過的光透過特性，該藍色窄帶光對應于在血紅蛋白的光吸收光譜的短波長側吸收量多的波長頻帶，所述第二濾光片區域具有使綠色窄帶光透過的光透過特性，該綠色窄帶光對應于在所述光吸收光譜的長波長側吸收量多的波長頻帶。
9.根據權利要求8所述的內窺鏡系統，其特征在于，相對于近景觀察用濾光片的第一濾光片區域的光透過特性，所述遠景觀察用濾光片的第一濾光片區域具有僅擴寬了短波長側的光透過特性。
10.根據權利要求9所述的內窺鏡系統，其特征在于，所述近景觀察用濾光片的所述第一濾光片區域具有如下的光透過特性，即，在透過率的峰值波長為460nm附近且比該峰值波長長的長波長側，透過率急劇下降，相反在波長為 400nm 460nm時透過率平緩下降,并且當波長低于400nm時,透過率急劇下降，所述近景觀察用濾光片的所述第二濾光片區域中，透過率的峰值波長為550nm，半幅值為 20nm 40nm。
全文摘要
本發明提供一種內窺鏡系統。在特殊光觀察模式下，將濾光片轉臺(32)插入到寬帶光(BB)的光路上。濾光片轉臺(32)具有透過光量相對少的近景觀察用濾光片(37)和透過光量相對多的遠景觀察用濾光片(38)。近景觀察用濾光片(37)使第一藍色窄帶光(Bn1)及第一綠色窄帶光(Gn1)透過。遠景觀察用濾光片(38)使第二藍色窄帶光(Bn2)及第二綠色窄帶光(Gn2)透過。在近景觀察狀態下，將近景觀察用濾光片(37)插入到寬帶光(BB)的光路內，在遠景觀察狀態下，將遠景觀察用濾光片(38)插入到寬帶光(BB)的光路內。
文檔編號A61B1/05GK102578991SQ20111036927
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年1月7日
發明者山口博司 申請人:富士膠片株式會社