内窥镜装置

摘要

提供一种内窥镜装置(1)，抑制观察图像中的局部的明暗、光晕，还精确地描绘出观察对象的局部的阴影而进行良好的观察。该内窥镜装置(1)具备：导光单元(11)，其将从光源射出的照明光引导到插入部(2)前端；扫描单元(12)，其以规定周期使该导光单元进行振动，由此使从上述插入部射出的上述照明光对观察对象进行二维扫描；摄像单元(25)，其接收上述照明光从上述观察对象返回的返回光，根据上述扫描单元的扫描位置和上述返回光的强度来生成图像信号；以及光源控制单元(21)，其控制上述光源，使得根据上述插入部的长度方向与上述照明光向上述观察对象的射出方向所形成的角度来使从上述插入部射出的照明光的强度变化。

权利要求

1.一种内窥镜装置，具备：

导光单元，其将从光源射出的照明光引导到插入部的前端；

扫描单元，其以规定周期使该导光单元振动，由此使从上述插入部射出的上述照明光对观察对象进行二维扫描；

摄像单元，其接收上述照明光从上述观察对象返回的返回光，根据上述扫描单元的扫描位置与上述返回光的强度来生成图像信号；以及光源控制单元，其控制上述光源，使得根据上述插入部的长度方向与上述照明光向上述观察对象的射出方向所形成的角度来使从上述插入部射出的照明光的强度变化。

2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，上述光源控制单元控制上述光源，使得上述角度越大则从上述插入部射出的照明光的强度越小。

3.根据权利要求1或者2所述的内窥镜装置，其特征在于，上述光源控制单元控制上述光源，使得从上述光源射出的照明光的强度I1(θ)满足以下式(1)和式(2)，[数1]

I1(θ)=Af(θ)...(1)

2.5 7

1-sin θ≤f(θ)≤1-sinθ...(2)在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度。

4.根据权利要求1或者2所述的内窥镜装置，其特征在于，还具备被实施了防反射处理的光学部件或者使观察角度放大的光学部件，该光学部件配置在上述导光单元的上述插入部的前端侧，上述光源控制单元控制上述光源，使得上述角度越大则从上述光源射出到上述导光单元的照明光的强度越大。

5.根据权利要求4所述的内窥镜装置，其特征在于，上述光源控制单元控制上述光源，使得从上述光源射出的照明光的强度I2(θ)满足以下式(3)和式(4)，[数2]

I2(θ)=Af(θ)...(3)

在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的内窥镜装置，其特征在于，还具备亮度检测单元，该亮度检测单元根据上述图像信号来检测作为上述返回光的强度的亮度信息，上述光源控制单元根据由上述亮度检测单元检测到的亮度信息来控制上述光源。

说明书

内窥镜装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种内窥镜装置，特别是涉及一种能够调节照射到观察对象的照明光的内窥镜装置。

背景技术

[0002] 在所谓扫描型的内窥镜装置中，设置于插入部内的光导纤维的前端通过激励器等振动，由此从光源导出的照明光从光导纤维射出而在观察对象上进行扫描。而且，根据观察对象上的扫描位置以及在扫描位置上反射的光的强度来获取观察对象的图像，由此进行期望的观察。

[0003] 在这种内窥镜装置中，在照射到观察对象的照明光的强度在形成一个图像的帧内始终固定的情况下，在获取到的图像中容易产生暗部、光晕等。特别是，在观察对象为消化管等管腔状结构的情况下图像中心极端变暗，另一方面，周边部分变得过度明亮，从而容易产生光晕。

[0004] 因此，在专利文献1中，记载了一种根据已经获取到的帧图像的明暗信息来调整与照明光的扫描位置相应的任意区域的照明光量的内窥镜装置。

[0005] 专利文献1：日本特开2010-115391号公报

发明内容

[0006] 发明要解决的问题

[0007] 然而，在专利文献1所记载的内窥镜装置中，无法区分获取到的图像中的明暗是由距离引起的还是由观察对象的凹凸引起的，因此仅根据明暗来进行光量调节。因此，有可能无法适当地进行光量调节，结果是，存在有时无法描绘出褶、凹陷部等观察对象的特征结构这种问题。

[0008] 本发明是鉴于上述情形而完成的，目的在于提供一种内窥镜装置，即抑制观察图像中的局部的明暗、光晕，还精确地描绘出观察对象的局部的阴影，并能够进行良好的观察。

[0009] 用于解决问题的方案

[0010] 为了达到上述目的，本发明提供以下方法。

[0011] 本发明的一个方式是一种内窥镜装置，该内窥镜装置具备：导光单元，其将从光源射出的照明光引导到插入部的前端；扫描单元，其以规定周期使该导光单元振动，由此使从上述插入部射出的上述照明光对观察对象进行二维扫描；摄像单元，其接收上述照明光从上述观察对象返回的返回光，根据上述扫描单元的扫描位置与上述返回光的强度来生成图像信号；以及光源控制单元，其控制上述光源，使得根据上述插入部的长度方向与上述照明光向上述观察对象的射出方向所形成的角度来使从上述插入部射出的照明光的强度变化。

[0012] 根据上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置，当使导光单元进行振动而通过扫描单元使从插入部射出的照明光对观察对象进行二维扫描时，从插入部射出的照明光的射出角度与扫描位置相应地发生变化。特别是，在扫描单元以螺旋状扫描照明光的情况下，在获取一帧图像信号的单位扫描期间内，插入部的长度方向与照明光向观察对象的射出方向所形成的角度变化大，插入部与观察对象的距离越大则该角度变化越明显。

[0013] 而且，当将从插入部射出的照明光的强度设为固定时，由从插入部射出的照明光的射出角度的变化导致，在获取到的观察图像中产生明暗差，插入部的长度方向与照明光向观察对象的射出方向所形成的角度变化越大则获取到的观察图像中的明暗差越大。例如在观察对象为消化管等的管腔状结构的情况下，从插入部射出的照明光的射出角度小且照明光无法到达成为观察图像的中心的图像，另一方面，从插入部射出的照明光的射出角度大且在插入部的前端周边部分过度分布照明光，从而导致光晕。

[0014] 因此，光源控制单元控制光源，使得根据插入部的长度方向与照明光向观察对象的射出方向所形成的角度来使从插入部射出的照明光的强度变化，由此抑制扫描期间中的配光斑，抑制观察图像中的局部的明暗、光晕，还精确地描绘出观察对象的局部的阴影而能够获取良好的观察图像。

[0015] 在上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置中，上述光源控制单元优选控制上述光源，使得上述角度越大则从上述插入部射出的照明光的强度越小。

[0016] 通过设为这种结构，在单位扫描期间内，从插入部射出的照明光的射出角度小且针对成为观察图像的中心的图像相对增加照明光的强度，从插入部射出的照明光的射出角度大且针对插入部的前端周边部分相对减小照明光的强度，由此能够抑制获取到的观察图像中的局部的明暗差、光晕。

[0017] 在上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置中，上述光源控制单元控制上述光源，使得从上述光源射出的照明光的强度I1(θ)满足以下式(1)和式(2)。

[0018] [数1]

[0019] I1(θ)=Af(θ)...(1)

[0020] 1-sin2.5θ≤f(θ)≤1-sin7θ...(2)

[0021] 在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度。

[0022] 通过设为这种结构，能够抑制获取到的观察图像中的明暗差、光晕。

[0023] 在上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置中，优选具备被实施了防反射处理的光学部件或者使观察角度放大的光学部件，该光学部件配置在上述导光单元的上述插入部的前端侧，上述光源控制单元控制上述光源，使得上述角度越大则从上述光源射出到上述导光单元的照明光的强度越大。

[0024] 在导光单元的插入部的前端侧配置有实施了防反射处理的光学部件或者用于放大观察角度的光学部件的情况下，由于这些光学部件，插入部的前端周边部分的配光损耗增加且配置在周边部分的照明光的光量降低。因此，例如在将实施了AR涂敷等防反射处理的光学部件、广角透镜等用于放大观察角度的光学部件配置在导光单元的插入部的前端侧的情况下，控制光源使得从插入部射出的照明光的射出角度越大则从光源射出到导光单元的照明光的强度越大。

[0025] 通过设为这种结构，通过这些光学部件，结果是，从插入部射出的照明光的射出角度小，针对成为观察图像的中心的图像相对增加照明光的强度，从插入部射出的照明光的射出角度大且针对插入部的前端周边部分相对减小照明光的强度，从而能够抑制获取到的观察图像中的局部的明暗差、光晕。

[0026] 在上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置中，上述光源控制单元控制上述光源，使得从上述光源射出的照明光的强度I2(θ)满足以下式(3)和式(4)。

[0027] [数2]

[0028] I2(θ)=Af(θ)...(3)

[0029]

[0030] 在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度。

[0031] 通过设为这种结构，能够抑制获取到的观察图像中的明暗差、光晕。

[0032] 在上述本发明的一个方式所涉及的内窥镜装置中，优选具备亮度检测单元，该亮度检测单元根据上述图像信号来检测作为上述返回光的强度的亮度信息，上述光源控制单元根据由上述亮度检测单元所检测的亮度信息来控制上述光源。

[0033] 通过设为这种结构，例如在由于摄像单元的特性、摄像环境而观察图像整体暗的情况下或者明亮的情况下，一边抑制观察图像中的局部的明暗差、光晕一边还能够调节观察图像整体的明亮度，从而能够获取良好的观察图像。

[0034] 发明的效果

[0035] 根据本发明，起到抑制观察图像中的局部的明暗、光晕且还精确地描绘出观察对象的局部的阴影而能够进行良好的观察这种效果。

附图说明

[0036] 图1是表示本发明的实施方式所涉及的内窥镜装置的概要结构图。

[0037] 图2是本发明的实施方式所涉及的内窥镜装置的插入部的概要结构图。

[0038] 图3是表示照明光的强度I(θ)与从插入部射出的照明光的射出方向所形成的角度θ的关系的曲线图。

[0039] 图4是表示在本发明的实施方式所涉及的内窥镜装置中的观察图像整体的明亮度的平衡的曲线图。

[0040] 图5是表示照明光的强度I(θ)与从插入部射出的照明光的射出方向所形成的角度θ的关系的曲线图。

具体实施方式

[0041] 下面，参照附图说明本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜装置。

[0042] 图1示出本实施方式所涉及的内窥镜装置的概要结构图，如图1所示，内窥镜装置1具备插入部2和主体3。插入部2具备光导纤维(导光单元)11、激励器(扫描单元)12、透镜13以及受光用光纤14。

[0043] 主体3具备光源20R、20G、20B、光源控制部(光源控制单元)21、合波器22、分波器23、受光器24R、24G、24B、图像处理部25(摄像单元)、监视器26、亮度检测部27、扫描控制部28以及整体控制部29。

[0044] 光导纤维11将从后述的光源射出的照明光引导到插入部的前端，设置于光导纤维11的插入部的前端侧的透镜13使来自光导纤维11的照明光扩散而将照明光射出到观察对象。激励器12以规定的周期使光导纤维11进行振动，由此使插入部射出的照明光对观察对象进行二维扫描。作为激励器12，例如能够应用压电元件，按照来自后述的扫描控制部28的指令，使光导纤维11的前端在正交的两个方向上共振，由此变更光导纤维11的前端的朝向，由此照明光在观察对象上描绘螺旋状的扫描轨迹。受光用光纤14接收照明光在观察对象中返回的返回光。

[0045] 光源20R、20G、20B分别射出R、G、B的光，通过光源控制部21进行驱动与控制。光源控制部21除了驱动与控制光源20R、20G、20B以外，还控制光源20R、20G、20B，使得根据插入部的长度方向与照明光向观察对象的射出方向所形成的角度θ来使从插入部射出的照明光的强度变化(参照图2)。

[0046] 特别是，光源控制部21控制光源20R、20G、20B，使得角度θ越大则从插入部射出的照明光的强度越小。更具体地说，控制光源20R、20G、20B使得从光源射出的照明光的强度I(θ)满足以下式(5)和式(6)。

[0047] [数3]

[0048] I(θ)=Af(θ)...(5)

[0049] 1-sin2.5θ≤f(θ)≤1-sin7θ...(6)

[0050] 另外，更优选控制光源20R、20G、20B使得满足以下式(7)。

[0051] [数4]

[0052] I(θ)=A(1-sinα(βθ))...(7)

[0053] 在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度，能够根据从前获取到的图像信号的亮度信息来决定。

[0054] Α是表示配光的相对形状的系数，优选根据观察对象来决定。例如，在将膵管等管腔设为观察对象的情况下优选α=2.5，在为胃部等的大空间、接近观察等平面性观察对象的情况下优选α=4～5。还能够根据A的大小来变更α的值。Β为与内窥镜装置的视场角相应的系数，在通过视场角得到的观察图像中，中心与周边部的光量比不同，因此考虑这些来确定。关于β，当将视场角的最大角设为Θ时，优选β=Θ/70。图3示出照明光的强度I(θ)与角度θ的关系。

[0055] 另外，光源控制部21根据通过后述的亮度检测部27得到的图像信号的亮度信息来控制光源20R、20G、20B。即，例如在由于受光用光纤14、图像处理部25的特性、摄像环境而观察图像整体暗的情况或者明亮的情况下，如图4示出的曲线图所示，通过调节观察图像整体的明亮度，在不改变获取到的观察图像中的相对的照明光的强度变化、即维持每个角度θ的照明光的强度变化的状态下调节图像整体的绝对明亮度，由此能够获取良好的观察图像。通过变更以上说明的A的值来能够实现这些结构，除了通过亮度检测部27得到的一帧相当的亮度信息以外，也能够根据多个帧相当的亮度信息的平均值来决定。

[0056] 合波器22对从光源20R、20G、20B射出的光进行合波，将作为白色光的照明光提供给光导纤维11。分波器23将经由受光用光纤14入射的来自观察对象返回的返回光分波为R、G、B的光，将分波后的R、G、B的各光传送至受光器24R、24G、24B。受光器24R、24G、24B生成与来自分波器23的R、G、B的各光的强度相应的像素信号，将所生成的各像素信号输出到图像处理部25。在图像处理部25中，根据受光器24R、24G、24B的像素信号和照明光的扫描位置来生成一帧相当的图像信号。监视器26根据所生成的图像信号来显示观察对象的图像。

[0057] 亮度检测部27根据通过图像处理部25生成的图像信号来检测作为返回光的强度的亮度信息。扫描控制部28为了以规定周期使光导纤维11进行振动而对激励器12输出规定的指令信号，由此驱动与控制激励器12。整体控制部29包括未图示的CPU、ROM、RAM，按照用于动作与控制存储在ROM中的内窥镜装置1的程序来控制主体3的动作。

[0058] 在具有这种结构的内窥镜装置中，在获取观察图像的情况下，光源20R、20G、20B根据来自光源控制部21的指令，分别射出R、G、B的光，射出后的各光在合波器22中合波而被视为白色光的照明光，提供给光导纤维11。所提供的照明光通过光导纤维11在观察对象上以螺旋状进行扫描。此时，从光源20R、20G、20B射出的光被从光导纤维11射出而成为与经由透镜13从插入部射出的照明光相对于插入部的长度方向的角度θ相应的强度。因此，在观察对象中，不管观察对象中的位置而配置均匀的照明光。

[0059] 在观察对象上反射的返回光经由受光用光纤14传送至分波器23，在分波器23中被分波为R、G、B的各光，在受光器24R、24G、24B中被变换为与各光的强度相应的像素信号。变换后的像素信号被输出到图像处理部25，在图像处理部25中根据像素信号和照明光的扫描位置来生成一帧相当的图像信号。

[0060] 通过设为这种结构，在获取一帧的图像信号的单位扫描期间内，从插入部射出的照明光的射出角度小，针对成为观察图像的中心的图像相对增加照明光的强度，从插入部射出的照明光的射出角度大且针对插入部的前端周边部分相对减小照明光的强度，由此能够抑制获取到的观察图像中的局部的明暗差、光晕。

[0061] (变形例)

[0062] 在上述实施方式中，在透镜13中没有特别的光学特性，例如能够应用玻璃盖片等。然而，如果以透镜13为例，则还有时应用实施了AR涂敷处理的透镜、广角透镜等，在这种情况下，需要以下那样进行光源控制部21的光源20R、20G、20B的控制。

[0063] 即，在光导纤维11的插入部的前端侧配置有实施了AR涂敷(反射防止)处理的透镜或者扩大观察角度的广角透镜的情况下，由于这些透镜而插入部的前端周边部分的配光损耗变大而配置在周边部分的照明光的光量减少。

[0064] 因此，在这种情况下，控制光源使得从插入部射出的照明光的射出角度θ越大则从光源20R、20G、20B提供给光导纤维11的照明光的强度越大。

[0065] 具体地说，光源控制部21优选控制上述光源，使得从光源20R、20G、20B射出的照明光的强度I(θ)满足以下式(8)和式(9)。

[0066] [数5]

[0067] I(θ)=Af(θ)...(8)

[0068]

[0069] 在此，θ为上述插入部的长度方向与从上述插入部射出的上述照明光的射出方向所形成的角度，A为在θ=0时从上述插入部射出的照明光的强度。图5示出照明光的强度I1(θ)与角度θ的关系。

[0070] 通过设为这种结构，通过这些透镜，结果是，从插入部射出的照明光的射出角度小，针对成为观察图像的中心的图像相对增加照明光的强度，从插入部射出的照明光的射出角度大且针对插入部的前端周边部分相对减小照明光的强度，能够抑制获取到的观察图像中的局部的明暗差、光晕。

[0071] 附图标记说明

[0072] 1：内窥镜装置；2：插入部；11：光导纤维；12：激励器；13：透镜；14：受光用光纤；20R、20G、20B：光源R、光源G、光源B；21：光源控制部；22：合波器；23：分波器；24R、24G、
24B：受光器R、受光器G、受光器B；25：图像处理部；26：监视器；27：亮度检测部；28：扫描控制部；29：整体控制部。