專利名稱：電子內窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于觀察主體的彩色圖像的電子內窺鏡系統(tǒng)，更具體而言涉及適于讓操作員觀察特定有機體的整個結構的電子內窺鏡系統(tǒng)。
背景技術：
電子內窺鏡系統(tǒng)通常被認為是對病人的體腔內部進行診斷的系統(tǒng)，并且已經投入到實際使用中。已經知道以下電子內窺鏡，其具有利用經由窄帶濾波器的光照亮主體并且通過從主體接收散射光分量來生成突顯特定有機體的光譜圖像的功能，其中窄帶濾波器能夠使具有某一波長帶的光由此穿過且在該波長帶中特定有機體具有高吸收特性。然而，在該類電子內窺鏡系統(tǒng)中，可觀測波長帶是固定的。因此，存在以下問題，即不能獲取正常的彩色圖像，并且不能在正常的彩色圖像與光譜圖像之間進行比較診斷。
為此，例如，日本專利臨時公開No HEI 1-297042A (下文稱為專利文獻I)提出了能夠執(zhí)行比較診斷的電子內窺鏡系統(tǒng)。具體而言，專利文獻I中所述的電子內窺鏡系統(tǒng)構造成，通過切換布置在照明光路上的帶通濾波器轉臺來控制照明光的波長帶，并且選擇性地生成光譜圖像和正常的彩色圖像。通過拍攝全部這些圖像，然后在這些圖像之間進行比較，可更容易地理解特定有機體和另一個有機體之間的關系，因此可以獲得改善診斷準確性的優(yōu)點。

發(fā)明內容
然而，在專利文獻I所述的電子內窺鏡系統(tǒng)中，不可能同時觀察光譜圖像和正常的彩色圖像，因此其僅能夠在不直接比較兩個圖像的情形下進行觀察。因此，具有以下缺點，即不一定能夠精確地確定特定有機體和另一個有機體之間的關系。此外，具有以下缺點，即光量被窄帶濾波器大量消減，因此所獲得的圖像的亮度很低。本發(fā)明鑒于上述情況而實施。即，本發(fā)明旨在提供適于增強突顯特定有機體的光譜圖像亮度并且適于使操作員能夠理解特定有機體與另一個有機體之間的關系的電子內丟見鏡系統(tǒng)。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的實施例提供以下電子內窺鏡系統(tǒng)，其包括光源，其發(fā)射至少包括可見光帶的光；濾光器，其在至少包括可見光帶的連續(xù)波長帶內的特定波長上具有透射率峰值，并且在除透射率峰值以外的整個連續(xù)波長帶內具有大于零且小于透射率峰值一半的透射率分布；濾光器切換裝置，其將濾光器插入光源的照明光路，或者從照明光路中撤回所述濾光器；彩色固態(tài)攝像器件，其從照明光所照亮的主體上接收反射光，所述照明光穿過濾光器或者沒有穿過濾光器；以及圖像生成裝置，其通過對固態(tài)攝像器件所輸出的成像信號進行處理來生成能夠在監(jiān)視器上顯示的彩色圖像。當主體經由根據(jù)本發(fā)明的濾光器照亮時，可以生成亮度增強的同時在一個屏中包括特定有機體和另一個有機體的光譜圖像，并且在監(jiān)視器的顯示屏上顯示圖像。另外，視情況通過從照明光路中撤回濾光器，可以在顯示屏上顯示正常的彩色圖像。適于由血紅蛋白吸收的波長可以被認為是特定波長。適于由血紅蛋白吸收的波長例如在400nm或550nm附近。根據(jù)實施例的電子內窺鏡系統(tǒng)還可以包括接收用戶輸入操作的操作裝置。在該情形中，濾光器切換裝置根據(jù)操作裝置所接收的輸入操作將濾光器插入照明光路中或者從照明光路中撤回濾光器。根據(jù)本發(fā)明，提供適于增強突顯特定有機體的光譜圖像的亮度并且使操作員能夠識別特定有機體與另一個有機體之間的關系的電子內窺鏡系統(tǒng)。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子內窺鏡系統(tǒng)的外形。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電子內窺鏡系統(tǒng)的構造的框圖。
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圖3是示出設置在根據(jù)本發(fā)明實施例的處理器中的濾光器的光譜特性的圖表。圖4示出了在具有濾光器的情形下照亮主體時和在沒有濾光器的情形下照亮主體時所獲得的觀測圖像。圖5是示出根據(jù)另一個實施例的處理器的濾光器的光譜特性的圖表。圖6是示出根據(jù)另一個實施例的處理器的濾光器的光譜特性的圖表。圖7是示出根據(jù)另一個實施例的處理器的濾光器的光譜特性的圖表。
具體實施例方式下文中，參考附圖來解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的電子內窺鏡系統(tǒng)。圖I是根據(jù)實施例的電子內窺鏡系統(tǒng)I的外形。如圖I所示，電子內窺鏡系統(tǒng)I包括對主體進行成像的電子觀測器100。電子觀測器100包括覆蓋有柔性外皮Ila的柔性管11。柔性管11的末端連接有末端部12，該末端部12覆蓋有剛性樹脂罩。設置在柔性管11和末端部12的連接部處的彎曲部14構造成，能夠通過遠程控制來自由彎曲(具體而言，與柔性管11的近端連接的手操作單元13的彎曲操作旋鈕13a的旋轉操作)。該彎曲機構是安裝在普通內窺鏡中的已知機構，并且構造成通過與彎曲操作旋鈕13a的旋轉協(xié)力拉操作線來使彎曲部14彎曲。由于末端部12的方向與由上述操作執(zhí)行的彎曲運動相協(xié)調，因此電子觀測器100的成像區(qū)域移動。如圖I所示，電子內窺鏡系統(tǒng)I包括處理器200。處理器200 —體地設置有信號處理器件，其對來自電子觀測器100的信號進行處理；以及光源器件，其照亮自然光不能到達的體腔內部。在另一個實施例中，信號處理器件和光源器件可以分開設置。處理器200設置有與設置在電子觀測器100的近端的接頭部10對應的接頭部20。接頭部20具有與接頭部10對應的連接結構，并且構造成將電子觀測器100與處理器200電性地且光學地連接。圖2是示出電子內窺鏡系統(tǒng)I的構造的框圖。如圖2所示，電子內窺鏡系統(tǒng)I包括經由預定電纜連接至處理器200的監(jiān)視器300。在圖I中，為了簡便省略了監(jiān)視器300。如圖2所示，處理器200包括系統(tǒng)控制器202和時序控制器204。系統(tǒng)控制器202控制組成電子內窺鏡系統(tǒng)I的部件。時序控制器204輸出時鐘脈沖，以對電子內窺鏡系統(tǒng)I中至各個電路的信號的處理時序進行調整。
燈208在由燈功率點火器206啟動之后，發(fā)出光譜主要從可見光帶延伸至不可見的紅外光帶的光(或者至少包括可見光帶的光)。高亮度燈，諸如氙燈、碘鎢燈和金屬鹵化物燈適于作為燈208。從燈208發(fā)出的照明光由聚光透鏡210會聚，并且其光量經由孔徑光闌212限制為適當?shù)牧俊ｋ妱訖C214經由傳動機構諸如臂和齒輪(未示出)來機械地連接至孔徑光闌212。電動機214例如為DC電動機，并且在驅動器216的驅動控制下被 驅動。為了調整顯示在監(jiān)視器200上的視頻的亮度，電動機214改變孔徑光闌212的開口，以使從燈208發(fā)射的光量響應于開口來進行限制。響應于操作員對于前面板218調整亮度的操作來改變用于確定視頻的適當亮度的參考。應該注意，通過控制驅動器216來調整亮度的光度電路為已知電路，因此在本說明書中省略該電路的說明。前面板218可以采用各種構造。前面板218的具體構造實例包括安裝在處理器200的前表面上的硬件按鍵，觸摸面板式⑶I (圖形用戶界面)和硬件按鍵與⑶I的組合。穿過孔徑光闌212的照明光由濾光器213在光譜上分離，并且入射在LCB(光導束)的入射面上。在驅動器216的驅動控制下驅動的電動機215經由傳動機構，諸如臂和齒輪(未示出)機械地連接至濾光器213。電動機215根據(jù)操作員對于前面板218的切換操作，將濾光器213插入光路或者將濾光器213從光路中撤回。在濾光器213從光路中撤回的時期內，穿過孔徑光闌212的照明光直接進入LCB 102的入射面。例如，直流電電動機和伺服電動機可以用作電動機215。進入LCB 102的入射面的照明光傳播經過LCB 102，同時重復全反射。傳播經過LCB 102的照明光從設置為電子觀測器100的末端的LCB 102的出射面出射。從LCB 102的出射面出射的照明光經由光分配透鏡104照亮主體。來自主體的反射光在固態(tài)攝像器件108的感光面上形成光學圖像。固態(tài)攝像器件108為例如單片彩色CXD (電荷耦合器件)圖像傳感器，并且構造成積累與形成在感光表面上的像素上的光學圖像的光量對應的電荷，并且將光學圖像轉換成與各個顏色R、G和B對應的成像信號。被轉換的成像信號通過前置放大器放大，其后經由驅動信號處理電路112輸出至信號處理電路220。在另一個實施例中，固態(tài)攝像器件108可以是CMOS (互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器。驅動信號處理電路112訪問存儲器144并且讀取電子觀測器100的獨特信息。電子觀測器100的獨特信息包括例如像素數(shù)量、固態(tài)攝像器件108的靈敏度、支持率和型號。驅動信號處理電路112將從存儲器114讀取的獨特信息輸出至系統(tǒng)控制器202。系統(tǒng)控制器202基于電子觀測器100的獨特信息來執(zhí)行計算，并且生成控制信號。系統(tǒng)控制器202利用所生成的控制信號來控制處理器200的各個電路的操作和時序，以便對連接至處理器200的電子觀測器執(zhí)行適當處理。系統(tǒng)控制器202可以構造成具有以下表，該表中電子觀測器的型號與適于具有該型號的電子觀測器的控制信息彼此相關聯(lián)。在該情形中，系統(tǒng)控制器202通過參考相關聯(lián)表中的控制信息來控制處理器200中各個電路的操作和時序，以便可以對連接至處理器200的電子觀測器執(zhí)行適當?shù)奶幚?。時序控制器204根據(jù)系統(tǒng)控制器202的時序控制來將時鐘脈沖供應至驅動信號處理電路112。驅動信號處理電路112根據(jù)從時序控制器214供應的時鐘脈沖，以與處理器200側上所處理的視頻的幀速率同步的時序來驅動并控制固態(tài)攝像器件108。
來自驅動信號處理電路112的成像信號輸入至信號處理電路220。成像信號經過各種處理，包括箝位、彎曲、內插、AGC (自動增益控制)和AD轉換，并且成像信號在逐個幀的基礎上緩沖到各個顏色信號R、G和B的幀存儲器(未示出)中。每一個被緩沖顏色信號以由時序控制器204控制的時序從幀存儲器中清除，并且被轉換成遵循預定標準諸如NTSC (國家電視系統(tǒng)委員會)或PAL (逐行倒相)的視頻信號。被轉換的視頻信號依次輸入至監(jiān)視器300，由此將主體的圖像顯示在監(jiān)視器300的顯示屏上。更具體而言，在主體被照亮同時濾光器213被插入光路中的時期內，突顯特定有機體的光譜圖像被顯示。在主體被照亮同時濾光器213從光路中撤回的時期內顯示正常的彩色圖像。圖3是示出濾光器213的光譜特性的圖表。圖3的縱軸表示標準化透射率，并且水平軸表示波長(單位nm)。如圖3所示，濾光器213的光譜特性具有在400nm、550nm和650nm附近的透射率峰值，并且具有比至少從可見帶延伸至紅外帶的范圍內(即，380nm至IOOOnm)的某一值更大或相等的透射率。比從可見帶延伸至紅外帶的范圍內的某一值更大或相等透射率大于0，并且小于每一個透射率峰值的一半。在本實施例中，通過將突顯特定有機體的特定波長以外的光的 透射率故意設定為大值，能夠抑制由濾光器213消減的光量并且增加光譜圖像的亮度，并且能夠同時拍攝除特定有機體以外的另一有機體的圖像。此外，通過將透射率設定為比每一個透射率峰值的一半更小，還可以有效地抑制對特定有機體的檢測靈敏度的下降。即，根據(jù)實施例，通過經由濾光器213來照亮主體，可以在一個屏幕中同時包括特定有機體和另一個有機體，并且在監(jiān)視器300的顯示屏上顯示亮度提高的光譜圖像。圖4 Ca)示出了當在未使用濾光器213的情形下照亮主體時所獲得的觀測圖像，并且圖4 (b)示出了經由濾光器213照亮主體時所獲得的觀測圖像。圖4 (a)和圖4 (b)的圖像是同一主體(口腔)的圖像。如圖4 (a)所示，當光沒有穿過濾光器213時，口腔中黏膜結構表現(xiàn)為更亮的圖像。由于特定有機體沒有突顯，因此圖像整體上無明暗反差。如圖4 (b)所示，當光穿過濾光器213時，口腔中的黏膜結構以及特定有機體表現(xiàn)為更亮的圖像，同時特定圖像突顯。在對應于透射率峰值的400nm和550nm附近的帶趨向于被血紅蛋白吸收。因此，此處所觀察到的特定有機體為口腔中的血管。由于使用濾光器213所發(fā)出的照明光不是窄帶光，而是寬帶光，因此根據(jù)不同的波長侵入深度可以觀察到各種有機體。以上為本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不限于以上描述的構造，但可以在本發(fā)明的技術概念內按照不同的方式進行變化。例如，濾光器213的光譜特性不限于如圖3所示的特性，而可以根據(jù)作為觀察目標的有機體來適當?shù)剡M行設定。圖5至圖7示出了該光譜特性的實例。在圖5至圖7的每一個圖中，縱軸表示透射率而水平軸表示波長。在每一個光譜特性中，至少一個透射率峰值存在于預定波長帶中，并且大于零且小于透射率峰值一半的透射率分布在整個寬帶上(至少可見帶上)。另外，圖5中的光譜特性在適于由血紅蛋白吸收的波長帶(380nm至420nm)上和適于由大腸吸收的波長帶(470nm至490nm)上具有透射率峰值。因此，光譜特性適于觀察作為明亮圖像的表層中的黏膜結構和血管結構。圖6中光譜特性在適于由血紅蛋白吸收的波長帶(380nm至420nm和550nm至560nm)上具有透射率峰值。因此，光譜特性適于觀察作為明亮圖像的，表層和深層中的血管結構以及有機體的黏膜結構。圖7中光譜特性在適于由血紅蛋白吸收的波長帶(550nm至560nm)上具有透射率峰值。因此，光譜特性適于觀察作為明亮圖像的，深層中的血管結構以及有機體的黏膜結構。
權利要求
1.一種電子內窺鏡系統(tǒng),包括 光源，其發(fā)射至少包括可見光帶的光； 濾光器，其在至少包括可見光帶的連續(xù)波長帶內的特定波長上具有透射率峰值，并且在除透射率峰值以外的整個連續(xù)波長帶內具有大于零且小于透射率峰值一半的透射率分布； 濾光器切換裝置，其將所述濾光器插入所述光源的照明光路，或者從所述照明光路中撤回所述濾光器； 彩色固態(tài)攝像器件，其從照明光所照亮的主體上接收反射光，所述照明光穿過所述濾光器或者沒有穿過所述濾光器；以及 圖像生成裝置，其通過對所述固態(tài)攝像器件所輸出的成像信號進行處理來生成能夠在監(jiān)視器上顯示的彩色圖像。
2.根據(jù)權利要求I所述的電子內窺鏡系統(tǒng)， 還包括接收用戶的輸入操作的操作裝置， 其中所述濾光器切換裝置根據(jù)由所述操作裝置接收的輸入操作將所述濾光器插入所述照明光路或者將所述濾光器從所述照明光路中撤回。
全文摘要
一種電子內窺鏡系統(tǒng)，其被配置成包括光源，其發(fā)射至少包括可見光區(qū)域的光；濾光器，其至少在至少包括可見光區(qū)域的連續(xù)波長區(qū)域內的一個特定波長上具有透射率峰值，并且具有在連續(xù)波長區(qū)域內除透射率峰值以外的整個區(qū)域內透射率大于零且小于透射率峰值一半的透射率分布；濾光器切換裝置，其將濾光器插入光源的照明光路，或者從照明光路中撤回所述濾光器；彩色固態(tài)圖像捕捉元件，其從由照明光照亮的物體上接收反射光，所述照明光穿過濾光器或者沒有穿過濾光器；以及圖像生成裝置，其通過對固態(tài)圖像捕捉元件所輸出的圖像捕捉信號進行處理來生成能夠在監(jiān)視器上顯示的彩色圖像。
文檔編號A61B1/00GK102753083SQ20118000866
公開日2012年10月24日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者宇津井哲也, 小原佳巳, 田中千成, 高山真一 申請人:Hoya株式會社