JP2001212073A - Fluorescent imaging instrument - Google Patents

Fluorescent imaging instrument

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JP2001212073A
JP2001212073A JP2000028569A JP2000028569A JP2001212073A JP 2001212073 A JP2001212073 A JP 2001212073A JP 2000028569 A JP2000028569 A JP 2000028569A JP 2000028569 A JP2000028569 A JP 2000028569A JP 2001212073 A JP2001212073 A JP 2001212073A
Authority
JP
Japan
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image
signal
filter
fluorescence
band
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000028569A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Tsujita
和宏 辻田
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the performance of a filter acquiring an image signal of desired wavelength band from fluorescence, perform pinning reading and improve a S/N ratio when imaging. SOLUTION: An exciting light 13 is irradiated to an organism part 10 to be measuring from a GaN series semiconductor laser 114. Fluorescence L4 emitted from the organism part 10 transmits through an image fiber 103 and a dichroic filter 122 combining a blue band-pass filter and the whole wavelength band one, and then is received by a CCD image pickup device 125. Since each band-pass filter of the dichroic filter 122 corresponds to the upper and lower two pixels of the CCD image pickup device 125, the surface area occupied by the individual band-pass filters is enlarged, thus improving the performance of the dichroic filter 122. Further, since the fluorescence transmitted through the same band-pass filter is incident on the upper and lower two pixels of the CCD image pickup device 125, the pinning reading that is a reading of added data of plural pixel signals is made possible.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光を照射され
た被測定部から発せられる蛍光を所望の波長帯域に分割
して撮像する蛍光撮像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluorescence image pickup apparatus which divides fluorescence emitted from a part to be measured irradiated with excitation light into a desired wavelength band and images the fluorescence.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、生体内在色素の励起波長領域
にある励起光を生体に照射した場合に、正常組織から発
せられた蛍光と病変組織から発せられた蛍光では、蛍光
スペクトルの波形が異なることが知られている。図11に
は、発明者等により測定された、励起光が照射された正
常組織から発せられた蛍光と病変組織から発せられた蛍
光の代表的な蛍光スペクトルが記載されている。これら
の蛍光は、フラピン、コラーゲン、ファイブロネクチ
ン、ポルフィリン、等の種々の生体内在物質からの蛍光
が重畳したものと推測されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a living body is irradiated with excitation light in an excitation wavelength region of an in-vivo dye, the fluorescence spectrum of fluorescent light emitted from normal tissue is different from that of fluorescent light emitted from diseased tissue. It is known. FIG. 11 shows representative fluorescence spectra of fluorescence emitted from normal tissue irradiated with excitation light and fluorescence emitted from diseased tissue, measured by the inventors. It is presumed that such fluorescence is a superposition of fluorescence from various in vivo substances such as flappin, collagen, fibronectin, and porphyrin.

【0003】上記のように、正常組織と病変組織とで
は、蛍光スペクトルが異なることを利用して、励起光を
照射された生体の被測定部から発せられる蛍光から、所
望の複数の波長帯域の画像信号を取得し、各波長帯域の
画像信号の相対強度を反映させた疑似カラー画像をモニ
タ上に表すことにより、病変組織の局在・浸潤範囲を色
彩変化として表示する装置が提案されている。この種の
装置は、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコー
プあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成され
ることが多く、通常、励起光を照射された生体の被測定
部から発せられる蛍光を、所望の波長帯域に分割して撮
像する蛍光撮像装置が搭載されている。
[0003] As described above, by utilizing the fact that the fluorescence spectra are different between the normal tissue and the diseased tissue, the fluorescence emitted from the part to be measured of the living body irradiated with the excitation light can be used for a plurality of desired wavelength bands. An apparatus has been proposed which acquires an image signal and displays a pseudo-color image reflecting the relative intensity of the image signal in each wavelength band on a monitor, thereby displaying the localization / infiltration range of the diseased tissue as a color change. . This type of device is often built into an endoscope inserted into a body cavity, a colpososcope, a surgical microscope, or the like, and is usually a part to be measured of a living body irradiated with excitation light. Is mounted with a fluorescence imaging device that divides the fluorescence emitted from the device into a desired wavelength band and captures an image.

【0004】従来の蛍光撮像装置では、例えば、所望の
波長帯域として、全測定波長帯域と青色波長帯域を選択
する場合には、全測定波長帯域の光を透過させる帯域フ
ィルタと、青色波長帯域の光を透過させる帯域フィルタ
が多数交互に組み合わされ、各帯域フィルタが撮像素子
の画素と一対一に対応しているモザイクフィルタを撮像
素子前面に配置して、蛍光像を撮像し、各画素毎に信号
強度を検出している。
In a conventional fluorescence imaging apparatus, for example, when selecting the entire measurement wavelength band and the blue wavelength band as desired wavelength bands, a band filter for transmitting light in the entire measurement wavelength band and a blue filter for the blue wavelength band are used. A large number of band filters that transmit light are alternately combined, and a mosaic filter in which each band filter corresponds one-to-one with a pixel of the image sensor is arranged on the front surface of the image sensor to capture a fluorescent image. Detecting signal strength.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、撮像素子の開発
が進み、高解像度を有する撮像素子が普及されつつあ
る。これらの撮像素子では、画素数の増加が著しく、鮮
明な画像の撮像が可能となっている。しかしながら、撮
像素子の画素数が増加すれば、一つ一つの画素面積は減
少する。このため、画素数の大きい撮像素子を用いて蛍
光像を撮像する場合には、撮像素子前面に取り付けるモ
ザイクフィルタの個々の帯域フィルタの面積も減少させ
る必要がある。このため、モザイクフィルタの製造が難
しくなり、各帯域フィルタの性能劣化を招くという問題
があった。また、各画素と各帯域フィルタの位置合わせ
の精度が厳しくなり、蛍光撮像装置の製造が難しくなる
いう問題もあった。
In recent years, image sensors have been developed, and image sensors having a high resolution have been widely used. In these image sensors, the number of pixels is significantly increased, and a clear image can be captured. However, as the number of pixels of the image sensor increases, the area of each pixel decreases. For this reason, when capturing a fluorescent image using an imaging device having a large number of pixels, it is necessary to reduce the area of each bandpass filter of the mosaic filter attached to the front surface of the imaging device. For this reason, there is a problem in that the manufacture of the mosaic filter becomes difficult, and the performance of each bandpass filter is deteriorated. In addition, there has been a problem that the accuracy of the alignment between each pixel and each bandpass filter becomes severe, and it becomes difficult to manufacture a fluorescent imaging device.

【0006】また、励起光を照射された生体組織から発
せられる蛍光は微弱なものであり、上記従来例ではその
微弱な蛍光から、モザイクフィルタの各帯域フィルタを
透過した蛍光の光強度を各画素毎に検出している。この
ため、各画素に蓄積される信号電荷が小さく、ノイズの
影響を受け易い。一般に、このように各画素に蓄積され
る信号電荷が小さく、S/Nの劣化が大きい場合には、
ビニング(Binning)読み出しにより、ノイズの影響を
低減できる。このビニング読み出しとは、複数の画素に
おける信号電荷を加算した後に読み出す方法であり、信
号電荷を加算してから読み出すことにより、読み出しに
要する時間が短くなり、信号電荷の読み出しに伴うノイ
ズの混入を抑えることができる。
Further, the fluorescence emitted from the living tissue irradiated with the excitation light is weak, and in the above-described conventional example, the light intensity of the fluorescence transmitted through each band filter of the mosaic filter is reduced by each pixel. Detected every time. For this reason, the signal charges accumulated in each pixel are small and are easily affected by noise. In general, when the signal charge stored in each pixel is small and the S / N ratio is large,
The effect of noise can be reduced by binning reading. The binning readout is a method in which signal charges in a plurality of pixels are read out after being added. By reading out the signals after adding the signal charges, the time required for reading out is reduced, and noise mixed in with the readout of the signal charges is reduced. Can be suppressed.

【0007】このようなビニング読み出しは、一列に並
んだ複数の画素の信号電荷を加算する方法、あるいは2
×2個または3×3個等のひとかたまりの画素の信号電
荷を加算して読み出す方法等が一般的である。しかし、
上記従来の蛍光撮像装置のように、画素と一対一に対応
するモザイクフィルタが取り付けられている場合には、
隣接した画素には、異なる帯域フィルタを透過した蛍光
が入射するため、各波長帯域毎の信号電荷を加算するこ
とが難しく、ビニング読み出しを行うことが困難である
という問題もあった。
[0007] Such binning readout is performed by a method of adding signal charges of a plurality of pixels arranged in a line, or by two methods.
A general method is to add and read signal charges of a group of pixels such as × 2 or 3 × 3 pixels and read them out. But,
When a mosaic filter corresponding to each pixel is attached one by one as in the above-described conventional fluorescence imaging device,
Since fluorescent light transmitted through different bandpass filters enters adjacent pixels, it is difficult to add signal charges for each wavelength band, and it is also difficult to perform binning readout.

【0008】本発明は上記問題に鑑み、励起光を照射さ
れた被測定部から発せられた蛍光を撮像する蛍光撮像装
置において、蛍光から所望の波長帯域の画像信号を取得
するフィルタ手段の性能を向上させ、高い信頼性を備え
た蛍光撮像装置を提供することを目的とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a fluorescence imaging apparatus that captures fluorescence emitted from a part to be measured irradiated with excitation light, and improves the performance of filter means for acquiring an image signal in a desired wavelength band from the fluorescence. It is an object of the present invention to provide a fluorescence imaging device having improved and high reliability.

【0009】また、本発明の他の目的は、ビニング読み
出しが可能であり、ノイズの混入を低減でき。撮像した
画像のS/Nを向上させることのできる蛍光撮像装置を
提供することである。
Another object of the present invention is to enable binning readout and reduce noise contamination. An object of the present invention is to provide a fluorescence imaging device capable of improving the S / N of a captured image.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による蛍光撮像装
置は、励起光を被測定部に照射する励起光照射手段と、
前記励起光の照射により前記被測定部から発せられた蛍
光を撮像する撮像手段とを有する蛍光撮像装置におい
て、前記撮像手段は多数の画素が2次元状に配置された
撮像素子を備え、異なる透過波長帯域を有する少なくも
2種類の帯域フィルタが2次元平面上で多数組み合わさ
れたフィルタ手段が、前記被測定部と前記撮像素子の間
の結像面に設けられ、前記各帯域フィルタが、前記撮像
素子における連続して配置された複数個の画素に対応し
ていることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a fluorescence imaging apparatus comprising: an excitation light irradiating means for irradiating an object to be measured with excitation light;
An imaging unit for imaging fluorescence emitted from the measurement target portion by irradiation of the excitation light, wherein the imaging unit includes an imaging element in which a large number of pixels are arranged two-dimensionally, Filter means in which a large number of at least two types of bandpass filters having a wavelength band are combined on a two-dimensional plane is provided on an imaging plane between the measured section and the image sensor, and each of the bandpass filters is It corresponds to a plurality of pixels arranged continuously in the image sensor.

【0011】前記フィルタ手段は、ストライプ状に組み
合わされたライン状の帯域フィルタから構成されたもの
でもよい。
[0011] The filter means may comprise a linear band-pass filter combined in a stripe pattern.

【0012】前記撮像素子が電荷転送型の撮像素子であ
れば、前記ライン状の帯域フィルタは、電荷の転送方向
に沿って配置された画素列に対応していることが好まし
い。
If the image pickup device is a charge transfer type image pickup device, it is preferable that the linear band-pass filter corresponds to a pixel column arranged along a charge transfer direction.

【0013】前記フィルタ手段は、前記撮像素子の受光
面上に配設されるものでもよい。
[0013] The filter means may be provided on a light receiving surface of the image sensor.

【0014】前記撮像装置は、前記撮像素子の複数個の
画素の信号電荷を加算して読み出すビニング制御手段を
備え、該ビニング制御手段としては、同一の波長帯域を
透過させる帯域フィルタが設けられた画素の信号電荷を
加算するものが好適である。
The image pickup apparatus includes a binning control means for adding and reading signal charges of a plurality of pixels of the image pickup element, and a band filter for transmitting the same wavelength band is provided as the binning control means. It is preferable to add the signal charges of the pixels.

【0015】なお、上記撮像素子としては、光像を撮像
するものであればよく、CCD撮像素子やMOS型撮像
素子等、その種別は問わない。
The imaging device may be of any type as long as it captures an optical image, and may be of any type, such as a CCD imaging device or a MOS imaging device.

【0016】また、フィルタ手段としては、所望の波長
帯域の光を透過させるものであればよく、その作成方法
は問わず、予め印刷されたカラーフィルタや、あるいは
面上に透過膜を蒸着することにより作成されたフィルタ
でもよい。
The filter means may be of any type as long as it transmits light in a desired wavelength band. Regardless of the method of forming the filter means, a color filter which is printed in advance or a transparent film is deposited on a surface. May be used.

【0017】また、電荷転送型の撮像素子としては、例
えば通常のCCD撮像素子や裏面入射型CCD、高感度
撮像が可能なICCD(Intensified CCD)や、E
B−CCD(Electoron Bombardment CCD)等、電荷
を転送して出力する撮像素子であればよく、その種別は
問わない。
Examples of the charge transfer type imaging device include a normal CCD imaging device, a back-illuminated CCD, an ICCD (Intensified CCD) capable of high-sensitivity imaging, and an ECD.
Any type of imaging device, such as a B-CCD (Electoron Bombardment CCD), that transfers and outputs electric charges may be used, and the type thereof is not limited.

【0018】[0018]

【発明の効果】上述した本発明による蛍光撮像装置によ
れば、異なる波長帯域を有する少なくも2種類の帯域フ
ィルタが2次元平面上で多数交互に組み合わされたフィ
ルタ手段を被測定部と撮像素子の間の結像面に配置し、
各帯域フィルタを、連続して配置された、撮像素子の複
数個の画素に対応しているものとすることにより、個々
の帯域フィルタの占める面積を大きくすることができる
ので、フィルタ手段の製造が容易になり、また各帯域フ
ィルタの性能が向上する。さらに、フィルタ手段の製造
コストも低減できる。また、撮像素子とフィルタ手段の
位置合わせ精度が緩くなり、蛍光撮像装置の製造コスト
を低減できる。
According to the fluorescence imaging apparatus of the present invention described above, at least two types of band filters having different wavelength bands are alternately combined on a two-dimensional plane. Placed on the image plane between
By making each bandpass filter correspond to a plurality of pixels of an image sensor arranged continuously, the area occupied by each bandpass filter can be increased. And the performance of each bandpass filter is improved. Further, the manufacturing cost of the filter means can be reduced. Further, the alignment accuracy between the image pickup device and the filter means is reduced, and the manufacturing cost of the fluorescent image pickup device can be reduced.

【0019】前記フィルタ手段が、ストライプ状に交互
に組み合わされた、ライン状の帯域フィルタから構成さ
れる場合には、ライン方向には、帯域フィルタを区切る
必要がなく、一層フィルタ手段の製造が容易になり、各
帯域フィルタの性能がさらに向上する。また製造コスト
も一層低減できる。さらに、撮像素子とフィルタ手段の
ライン方向の位置合わせ精度が一層緩くなり、蛍光撮像
装置の製造コストをさらに低減できる。
In the case where the filter means is constituted by a linear band-pass filter which is alternately combined in a stripe shape, it is not necessary to divide the band-pass filter in the line direction, and the filter means can be more easily manufactured. And the performance of each bandpass filter is further improved. Further, the manufacturing cost can be further reduced. Further, the alignment accuracy of the image pickup device and the filter means in the line direction is further reduced, and the manufacturing cost of the fluorescent image pickup device can be further reduced.

【0020】前記撮像素子が電荷転送型の撮像素子であ
る場合には、前記ライン状の帯域フィルタが、電荷の転
送方向に沿って配置された画素列に対応していれば、容
易に所望の信号処理を行なうことができ、蛍光撮像装置
の利便性を向上させることができる。
In the case where the image pickup device is a charge transfer type image pickup device, if the linear band-pass filter corresponds to a pixel row arranged along the charge transfer direction, it is easy to obtain a desired image. Signal processing can be performed, and the convenience of the fluorescence imaging device can be improved.

【0021】また、上記フィルタ手段を撮像手段の受光
面上に配設することにより、蛍光が撮像手段に入射する
光路に、フィルタ手段を配設するための結像面を設ける
必要がなく、結像光学系を簡易化できる。また、フィル
タ手段と撮像素子間の距離が狭くなり、フィルタ手段の
位置決めが容易になる。
Further, by disposing the filter means on the light receiving surface of the image pickup means, there is no need to provide an image forming surface for disposing the filter means on the optical path where the fluorescent light enters the image pickup means. The image optical system can be simplified. Further, the distance between the filter means and the image pickup device is reduced, and the positioning of the filter means is facilitated.

【0022】さらに、撮像素子の複数個の画素の信号電
荷を加算して読み出すビニング制御手段を備え、該ビニ
ング制御手段は、同一の波長帯域を透過させる帯域フィ
ルタが設けられた画素の信号電荷を加算するものである
場合には、励起光を照射された被測定部から発せられる
蛍光を、所望の波長帯域に分割して撮像しつつ、ビニン
グ読み出しが可能となり、読み出し時間を短縮すること
ができるので、ノイズの混入を低減でき、撮像した画像
のS/Nを向上させることができる。
The image pickup device further includes binning control means for adding and reading the signal charges of a plurality of pixels of the image pickup device, wherein the binning control means converts the signal charges of the pixels provided with a bandpass filter for transmitting the same wavelength band. In the case of adding, it is possible to perform binning readout while imaging the fluorescence emitted from the measurement target portion irradiated with the excitation light into a desired wavelength band, thereby shortening the readout time. Therefore, noise contamination can be reduced, and the S / N of a captured image can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。まず、図1〜図4を参照し
て、本発明による蛍光撮像装置を適用した第1の具体的
な実施の形態である内視鏡装置について説明する。図1
は本発明による蛍光撮像装置を適用した内視鏡装置の概
略構成図であり、この内視鏡装置は、生体被測定部に励
起光を照射して、被測定部から発せられた蛍光をイメー
ジファイバにより蛍光像として2次元的に取得し、この
蛍光像を、青色波長帯域を透過させる青色帯域フィルタ
と全測定波長帯域を透過させる全波長帯域フィルタが組
み合わされた2色フィルタを透過させ、その後CCD撮
像素子で撮像して、青色波長帯域の信号強度と全測定波
長帯域の信号強度を検出し、両信号強度の相対的比率に
応じた疑似カラー画像として、モニタ上に表示するもの
であり、個々の帯域フィルタは、CCD撮像素子の隣接
した画素に対応しているものである。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, an endoscope apparatus according to a first specific embodiment to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an endoscope apparatus to which a fluorescence imaging device according to the present invention is applied. The endoscope apparatus irradiates an excitation light to a living body measurement target, and images fluorescence emitted from the measurement target. The fluorescence image is two-dimensionally acquired as a fluorescence image by a fiber, and the fluorescence image is transmitted through a two-color filter in which a blue band filter transmitting the blue wavelength band and a full wavelength band filter transmitting the entire measurement wavelength band are combined. An image is picked up by a CCD image sensor, the signal intensity in the blue wavelength band and the signal intensity in the entire measurement wavelength band are detected, and displayed on a monitor as a pseudo color image corresponding to a relative ratio of both signal intensities. Each band filter corresponds to an adjacent pixel of the CCD image sensor.

【0024】本発明の第1の実施の形態にかかる内視鏡
装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡
100 、通常像撮像用の白色光および蛍光像撮像用の励起
光を発する光源を備える照明ユニット110 、蛍光画像表
示時に励起光により生体被測定部から生じた蛍光を受光
し、撮像する蛍光撮像ユニット120 、蛍光像を所定波長
帯域の信号強度の相対的比率に応じた疑似カラー画像と
して表示するための画像処理を行う蛍光画像処理ユニッ
ト130 、通常像をカラー画像として表示するための画像
処理を行う通常画像処理ユニット140 、通常像のカラー
画像および蛍光像の疑似カラー画像をインポーズするス
ーパーインポーザ150 、各部位に接続され、動作タイミ
ングの制御を行うコントローラ160 、スーパーインポー
ザ150 でインポーズされた通常画像(通常像のカラー画
像)および蛍光画像(蛍光像の疑似カラー画像)を表示
するモニタ170 から構成されている。
The endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention is an endoscope inserted into a site suspected of a lesion of a patient.
100, an illumination unit 110 including a light source that emits white light for capturing a normal image and excitation light for capturing a fluorescent image, and a fluorescence imaging unit that receives and captures fluorescence generated from a living body measurement unit due to the excitation light when displaying a fluorescent image. 120, a fluorescent image processing unit 130 for performing image processing for displaying a fluorescent image as a pseudo-color image according to a relative ratio of signal intensities in a predetermined wavelength band, and performing image processing for displaying a normal image as a color image A normal image processing unit 140, a superimposer 150 for imposing a color image of a normal image and a pseudo color image of a fluorescent image, a controller 160 connected to each part and controlling operation timing, and imposed by a superimposer 150. And a monitor 170 for displaying a normal image (a color image of a normal image) and a fluorescent image (a pseudo color image of a fluorescent image). That.

【0025】内視鏡100 は、内部に先端まで延びるライ
トガイド101 、CCDケーブル102およびイメージファ
イバ103 を備えている。ライトガイド101 およびCCD
ケーブル102 の先端部、即ち内視鏡100 の先端部には、
照明レンズ104 および対物レンズ105 を備えている。ま
た、イメージファイバ103 はガラスファイバであり、そ
の先端部には集光レンズ106 を備えている。CCDケー
ブル102 の先端部には、微少な色フィルタがモザイク状
に組み合わされたモザイクフィルタ107 がオンチップさ
れたCCD撮像素子108 が接続され、該CCD撮像素子
108 には、プリズム109 が取り付けられている。
The endoscope 100 includes a light guide 101, a CCD cable 102, and an image fiber 103 which extend to the distal end. Light guide 101 and CCD
At the distal end of the cable 102, that is, at the distal end of the endoscope 100,
An illumination lens 104 and an objective lens 105 are provided. The image fiber 103 is a glass fiber, and has a condenser lens 106 at the tip. At the end of the CCD cable 102, a CCD image sensor 108 on which a mosaic filter 107 in which minute color filters are combined in a mosaic shape is connected, is connected.
A prism 109 is attached to 108.

【0026】上記モザイクフィルタ107 は、3原色の補
色となるイエロー、マゼンタおよびシアンの3色の色フ
ィルタから構成される補色型のフィルタであり、各色フ
ィルタはCCD撮像素子108 の画素に1対1で対応して
いる。
The mosaic filter 107 is a complementary color filter composed of three color filters of yellow, magenta, and cyan, which are complementary colors of the three primary colors. Each color filter has a one-to-one correspondence with a pixel of the CCD image sensor 108. Is supported.

【0027】ライトガイド101 は、多成分ガラスファイ
バである白色光ライトガイド101aおよび石英ガラスファ
イバである励起光ライトガイド101bがバンドルされ、ケ
ーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド101a
および励起光ライトガイド101bは照明ユニット110 へ接
続されている。CCDケーブル102 の一端は、通常画像
処理ユニット140 に接続され、イメージファイバ103 の
一端は、蛍光撮像ユニット120 へ接続されている。
The light guide 101 is formed by bundling a white light light guide 101a which is a multi-component glass fiber and an excitation light light guide 101b which is a quartz glass fiber, and is integrated in a cable shape.
The excitation light guide 101b is connected to the illumination unit 110. One end of the CCD cable 102 is normally connected to the image processing unit 140, and one end of the image fiber 103 is connected to the fluorescence imaging unit 120.

【0028】照明ユニット110 は、通常像撮像用の白色
光L1を発する白色光源111 、該白色光源111 に電気的に
接続された白色光源用電源112 、蛍光像撮像用の励起光
L3を発するGaN系半導体レーザ114 および該GaN系
半導体レーザ114 に電気的に接続されている励起光源用
電源115 を備えている。
The illumination unit 110 includes a white light source 111 for emitting white light L1 for normal image pickup, a white light source power supply 112 electrically connected to the white light source 111, and excitation light for fluorescent image pickup.
A GaN-based semiconductor laser 114 that emits L3 and an excitation light source power supply 115 that is electrically connected to the GaN-based semiconductor laser 114 are provided.

【0029】蛍光撮像ユニット120 は、蛍光像を結像さ
せるためのレンズ121 と、2種類の帯域フィルタが組み
合わされた2色フィルタ122 と、レンズ124 と、CCD
撮像素子125 と、CCD撮像素子125 を駆動するビニン
グ制御手段としてのCCDドライバ126 とを備えてい
る。
The fluorescent imaging unit 120 includes a lens 121 for forming a fluorescent image, a two-color filter 122 in which two kinds of bandpass filters are combined, a lens 124, and a CCD.
An image pickup device 125 and a CCD driver 126 as binning control means for driving the CCD image pickup device 125 are provided.

【0030】CCD撮像素子125 は、図2に示すよう
に、縦n個、横m個の画素が並んだ撮像面21と、水平シ
フトレジスタ22及び出力回路23から構成されるフレーム
トランスファー型のCCD撮像素子である。
As shown in FIG. 2, the CCD image pickup device 125 is a frame transfer type CCD composed of an image pickup surface 21 in which n pixels and m pixels are arranged, a horizontal shift register 22 and an output circuit 23. An image sensor.

【0031】上記2色フィルタ122 は、図3に示すよう
に、青色波長帯域の光を透過させる帯域フィルタ123a
と、全測定波長帯域の光を透過させる帯域フィルタ123b
が交互に組み合わされ、帯域フィルタ123aは、図4の
(a)に示すように430nmから520nmの波長帯域を
透過させるものであり、帯域フィルタ123bは図4の
(b)に示すように、波長帯域430nmから800nmの
波長帯域を透過させるものである。この2色フィルタ12
2 は、レンズ121 による結像面に配置され、各帯域フィ
ルタは、CCD撮像素子125 の縦に並んだ2つの画素に
対応するように作成され、位置決めされている。
As shown in FIG. 3, the two-color filter 122 is a band-pass filter 123a for transmitting light in a blue wavelength band.
And a bandpass filter 123b that transmits light in all measurement wavelength bands.
Are alternately combined, the bandpass filter 123a transmits a wavelength band of 430 nm to 520 nm as shown in FIG. 4A, and the bandpass filter 123b has a wavelength band as shown in FIG. The wavelength band from 430 nm to 800 nm is transmitted. This two-color filter 12
Numeral 2 is arranged on the image plane formed by the lens 121, and each bandpass filter is created and positioned so as to correspond to two vertically arranged pixels of the CCD image sensor 125.

【0032】蛍光画像処理ユニット130 は、CCD撮像
素子125 で撮像された蛍光像から疑似カラー画像信号を
作成する信号処理回路131、該信号処理回路131で得られ
た疑似カラー画像信号をデジタル化するA/D 変換回路13
2 、デジタル化された疑似カラー画像信号を保存する蛍
光画像メモリ133 、該蛍光画像メモリ133 から出力され
た疑似カラー画像信号をDA変換するD/A 変換回路134 お
よび疑似カラー画像信号をビデオ信号に変換する蛍光画
像エンコーダ135 を備えている。
The fluorescent image processing unit 130 generates a pseudo color image signal from the fluorescent image picked up by the CCD image sensor 125, and digitizes the pseudo color image signal obtained by the signal processing circuit 131. A / D conversion circuit 13
2, a fluorescent image memory 133 for storing the digitized pseudo-color image signal, a D / A conversion circuit 134 for DA-converting the pseudo-color image signal output from the fluorescent image memory 133, and a pseudo-color image signal as a video signal. A fluorescent image encoder 135 for conversion is provided.

【0033】通常画像処理ユニット140 は、CCD撮像
素子108 で撮像された通常像からカラー画像信号を作成
する信号処理回路141、該信号処理回路141で得られたカ
ラー画像信号をデジタル化するA/D 変換回路142 、デジ
タル化されたカラー画像信号を保存する通常画像メモリ
143 、該通常画像メモリから出力されたカラー画像信号
をDA変換するD/A 変換回路144 およびカラー画像信号を
ビデオ信号に変換する通常画像エンコーダ145 とを備え
ている。
The normal image processing unit 140 includes a signal processing circuit 141 for creating a color image signal from the normal image picked up by the CCD image pickup device 108, and an A / A for digitizing the color image signal obtained by the signal processing circuit 141. D conversion circuit 142, a normal image memory for storing digitized color image signals
143, a D / A conversion circuit 144 for DA-converting the color image signal output from the normal image memory and a normal image encoder 145 for converting the color image signal to a video signal.

【0034】スーパインポーザ150 は、蛍光画像エンコ
ーダ135 から出力された疑似カラー画像信号と通常画像
エンコーダ145 から出力されたカラー画像信号をインポ
ーズし、表示信号として出力する。
The superimposer 150 imposes the pseudo color image signal output from the fluorescent image encoder 135 and the color image signal output from the normal image encoder 145, and outputs them as display signals.

【0035】以下、本発明による蛍光撮像装置を適用し
た上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初
に、本内視鏡装置において、通常画像を表示する際の作
用を説明する。
Hereinafter, the operation of the endoscope apparatus having the above configuration to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied will be described. First, the operation of the present endoscope apparatus when displaying a normal image will be described.

【0036】通常画像表示時には、コントローラ160 か
らの信号に基づき白色光源用電源112 が駆動され、白色
光源111 から白色光L1が射出される。白色光L1は、レン
ズ113 を経て白色光ライトガイド101aに入射され、内視
鏡先端部まで導光された後、照明レンズ104 から被測定
部10へ照射される。白色光L1の反射光L2は対物レンズ10
5 によって集光され、プリズム109 に反射して、モザイ
クフィル107 を透過して、CCD撮像素子108 で受光さ
れ、光電変換されて電気信号として出力される。
During normal image display, the white light source power supply 112 is driven based on a signal from the controller 160, and the white light source 111 emits white light L1. The white light L1 is incident on the white light light guide 101a through the lens 113, is guided to the end of the endoscope, and is then emitted from the illumination lens 104 to the measured section 10. The reflected light L2 of the white light L1 is
The light is condensed by 5, reflected by the prism 109, transmitted through the mosaic filter 107, received by the CCD image pickup device 108, photoelectrically converted, and output as an electric signal.

【0037】信号処理回路141 では、CCD撮像素子10
8 で得られた信号の相関二重サンプリング、クランプ、
ブランキング、増幅等のプロセス処理後、輝度信号と色
信号を分離するY/C分離を行った後、Y信号処理を行
い、輝度信号Y1を算出する。また、CCD撮像素子10
8 上にオンチップされたモザイクフィルタ107 により分
離された補色信号は、原色の色信号に変換(補色−原色
変換)される。この原色信号からNTSC方式の色差マトリ
クス変換により、色差信号R1−Y1およびB1−Y1
を算出する。
In the signal processing circuit 141, the CCD image pickup device 10
8, correlated double sampling, clamping,
After processing such as blanking and amplification, Y / C separation for separating a luminance signal and a chrominance signal is performed, and then Y signal processing is performed to calculate a luminance signal Y1. Also, the CCD imaging device 10
8 The complementary color signal separated by the on-chip mosaic filter 107 is converted into a primary color signal (complementary color-primary color conversion). The primary color signals are converted into color difference signals R1-Y1 and B1-Y1 by NTSC color difference matrix conversion.
Is calculated.

【0038】信号処理回路141 で算出された各画素毎の
カラー画像信号である輝度信号Y1、色差信号R1−Y
1およびB1−Y1はA/D 変換回路142 へ入力され、そ
れぞれデジタル化された後、輝度信号Y1は通常画像メ
モリ143 の輝度信号記憶領域に保存され、色差信号R1
−Y1およびB1−Y1は、色差信号記憶領域に保存さ
れる。
The luminance signal Y1 and the color difference signals R1-Y, which are color image signals for each pixel, calculated by the signal processing circuit 141.
1 and B1-Y1 are input to the A / D conversion circuit 142, and after being digitized, the luminance signal Y1 is stored in the luminance signal storage area of the normal image memory 143, and the color difference signal R1
-Y1 and B1-Y1 are stored in the color difference signal storage area.

【0039】通常画像メモリ143 に保存されたカラー画
像信号(輝度信号Y1、色差信号R1−Y1およびB1
−Y1)は、表示タイミングに合わせてD/A 変換回路14
4 でDA変換され、通常画像エンコーダ145 で所定のビデ
オ信号に変換され、スーパーインポーザ150 に入力さ
れ、後述する蛍光画像の疑似カラー画像信号とインポー
ズされたビデオ信号として、モニタ170 へ出力される。
モニタ170 における動作の詳細は後述する。
The color image signals (the luminance signal Y1, the color difference signals R1-Y1 and B1
-Y1) is a D / A conversion circuit 14 according to the display timing.
4 and converted into a predetermined video signal by a normal image encoder 145, input to a superimposer 150, and output to a monitor 170 as a video signal imposed with a pseudo color image signal of a fluorescent image described later. You.
Details of the operation of the monitor 170 will be described later.

【0040】次に、蛍光画像を表示する場合の作用につ
いて説明する。コントローラ160 からの信号に基づき、
励起光源用電源115 が駆動され、GaN系半導体レーザ
114から波長410nmの励起光L3が射出される。励起光L
3は、レンズ116 を透過し、励起光ライトガイド101bに
入射され、内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ
104 から被測定部10へ照射される。
Next, the operation when a fluorescent image is displayed will be described. Based on the signal from the controller 160,
The excitation light source power supply 115 is driven, and the GaN semiconductor laser
From 114, excitation light L3 having a wavelength of 410 nm is emitted. Excitation light L
3 is transmitted through the lens 116, is incident on the excitation light guide 101b, and is guided to the end of the endoscope.
The object 104 is irradiated from 104.

【0041】励起光L3を照射されることにより生じる被
測定部10からの蛍光L4は、集光レンズ106 により集光さ
れ、イメージファイバ103 の先端に入射され、イメージ
ファイバ103 を経て、蛍光撮像ユニット120 に入射す
る。
The fluorescent light L4 from the measured section 10 generated by the irradiation of the excitation light L3 is condensed by the condensing lens 106, is incident on the tip of the image fiber 103, passes through the image fiber 103, and passes through the fluorescent imaging unit. Incident at 120.

【0042】レンズ121 により、2色フィルタ122 上に
結像された蛍光L4は、2色フィルタ122 を透過後、レン
ズ124によりCCD撮像素子125 上に結像され、受光さ
れる。
The fluorescent light L4 imaged on the two-color filter 122 by the lens 121 is transmitted through the two-color filter 122, is imaged on the CCD image pickup device 125 by the lens 124, and is received.

【0043】CCD撮像素子125 では、蛍光L4は、各画
素で光電変換され、光の強弱に応じた信号電荷として蓄
積され、所定時間毎に、CCDドライバ126 の駆動によ
りビニング読み出しにより読み出される。CCD撮像素
子125 の部分拡大模式図である図5を参照してCCD撮
像素子125 からの信号電荷の読み出し動作の詳細を説明
する。
In the CCD image sensor 125, the fluorescent light L4 is photoelectrically converted in each pixel, accumulated as signal charges corresponding to the intensity of light, and read out by binning readout by driving the CCD driver 126 at predetermined time intervals. With reference to FIG. 5 which is a partially enlarged schematic view of the CCD image pickup device 125, the details of the operation of reading signal charges from the CCD image pickup device 125 will be described.

【0044】図5の斜線部に配置された画素24には、帯
域フィルタ123aを透過した蛍光が入射し、その他の部分
に配置された画素25には、帯域フィルタ123bを透過した
蛍光が入射する。CCD撮像素子125 では、各画素に蓄
積された信号電荷は、一定時間後に、一斉に水平シフト
レジスタ22の水平転送CCD26に順次送り込まれる。
The fluorescent light transmitted through the bandpass filter 123a is incident on the pixel 24 disposed in the hatched portion of FIG. 5, and the fluorescent light transmitted through the bandpass filter 123b is incident on the pixel 25 disposed in the other portion. . In the CCD image sensor 125, the signal charges accumulated in each pixel are sequentially sent to the horizontal transfer CCD 26 of the horizontal shift register 22 sequentially after a certain time.

【0045】水平シフトレジスタ22では、まず横1ライ
ンの画素の信号電荷が入ると、次の横1ラインの画素の
信号電荷が入るのを待ち、横2ライン分の信号電荷が、
水平シフトレジスタ22に転送された後、信号を水平方向
に転送し、左端に設けられた出力回路23を介して、出力
する。水平転送CCD26の信号電荷がすべて出力される
と、次のラインとその次のラインの信号電荷が、画素か
ら転送される。このような動作を繰り返すことにより、
撮像面21の最下段のラインの画素の信号電荷とその上の
ラインの画素の信号電荷が加算され、左から右方向へ順
次読み出される。
In the horizontal shift register 22, first, when the signal charge of the pixel of one horizontal line is input, it waits for the signal charge of the pixel of the next horizontal line to be input.
After being transferred to the horizontal shift register 22, the signal is transferred in the horizontal direction and output via an output circuit 23 provided at the left end. When all the signal charges of the horizontal transfer CCD 26 are output, the signal charges of the next line and the next line are transferred from the pixel. By repeating such operations,
The signal charges of the pixels on the lowermost line of the imaging surface 21 and the signal charges of the pixels on the line above the added signals are added, and are sequentially read from left to right.

【0046】例えば、1ラインと2ラインの信号電荷が
加算されて読み出されると、次にその上の3ラインと4
ラインの信号電荷が加算され加算され読み出され、順番
に移動して、全画素、1画面の信号が読み出される。
For example, if the signal charges of one line and two lines are added and read, then the three lines and four
The signal charges of the lines are added, added, and read out, and sequentially moved to read out signals of all pixels and one screen.

【0047】各CCD撮像素子125 の画素に蓄積された
電気信号は、このようなビニング読み出しにより、上下
2つの画素の信号電荷が加算された後読み出される。す
なわち上下の同一波長帯域のフィルタを透過した蛍光が
入射する画素に蓄積された信号電荷が、加算されて信号
処理回路131 に出力される。
The electric signals accumulated in the pixels of each CCD image sensor 125 are read out after the signal charges of the upper and lower two pixels are added by such binning readout. That is, the signal charges accumulated in the pixels on which the fluorescent light transmitted through the filters of the same upper and lower wavelength bands are incident are added and output to the signal processing circuit 131.

【0048】信号処理回路131 では、CCD撮像素子12
5 から出力された信号の相関二重サンプリング、クラン
プ、ブランキング、増幅等のプロセス処理を行い青色フ
ィルタ123aを透過した青色波長帯域の信号強度B2と全
波長フィルタ124bを透過した全測定波長帯域の信号強度
W2を画素対毎に検出し、両信号強度を用いて、各画素
対毎に、NTSC方式による色差マトリクス演算を行い、疑
似カラー画像信号(疑似輝度信号Y2、疑似色差信号R
2−Y2およびB2−Y2)を、マトリクス演算により
算出する。
In the signal processing circuit 131, the CCD image pickup device 12
The signal strength B2 of the blue wavelength band transmitted through the blue filter 123a by performing process processing such as correlated double sampling, clamping, blanking, and amplification of the signal output from 5 and the signal intensity B2 of the entire measurement wavelength band transmitted through the full wavelength filter 124b. The signal intensity W2 is detected for each pixel pair, a color difference matrix operation is performed for each pixel pair by the NTSC method using each signal pair, and a pseudo color image signal (a pseudo luminance signal Y2, a pseudo color difference signal R
2-Y2 and B2-Y2) are calculated by a matrix operation.

【0049】信号処理回路131 で算出された各画素毎の
疑似カラー画像信号(疑似輝度信号Y2、疑似色差信号
R2−Y2およびB2−Y2)はA/D 変換回路132 へ入
力され、それぞれデジタル化された後、疑似輝度信号Y
2は蛍光画像メモリ133 の輝度信号記憶領域に保存さ
れ、疑似色差信号R2−Y2およびB2−Y2は色差信
号記憶領域に保存される。該蛍光画像メモリ133 に保存
された疑似カラー画像信号(疑似輝度信号Y2、疑似色
差信号R2−Y2およびB2−Y2)は、表示タイミン
グに合わせてD/A 変換回路134 でDA変換され、蛍光画像
エンコーダ135 で所定のビデオ信号に変換され、スーパ
ーインポーザ150 に入力され、通常画像エンコーダ145
から出力された通常像のカラー画像信号(輝度信号Y
1、色差信号R1−Y1およびB1−Y1)とインポー
ズされ、モニタ170 へ出力される。
The pseudo color image signals (pseudo luminance signal Y2, pseudo color difference signals R2-Y2 and B2-Y2) for each pixel calculated by the signal processing circuit 131 are input to the A / D conversion circuit 132 and digitized. After that, the pseudo luminance signal Y
2 is stored in the luminance signal storage area of the fluorescent image memory 133, and the pseudo color difference signals R2-Y2 and B2-Y2 are stored in the color difference signal storage area. The pseudo-color image signals (pseudo-luminance signal Y2, pseudo-color difference signals R2-Y2 and B2-Y2) stored in the fluorescent image memory 133 are DA-converted by the D / A conversion circuit 134 in accordance with the display timing, and the fluorescent image The video signal is converted into a predetermined video signal by an encoder 135, input to a superimposer 150, and is usually input to an image encoder 145.
The color image signal (luminance signal Y) of the normal image output from
1. Imposed with the color difference signals R1-Y1 and B1-Y1) and output to the monitor 170.

【0050】モニタ170 では、ビデオ信号として入力さ
れた上記カラー画像信号および疑似カラー画像信号を変
換し、通常画像30および蛍光画像31として表示す
る。なお、蛍光画像は、全測定波長帯域の信号強度W2
と青色波長帯域の信号強度B2の相対的比率の変化に応
じて表示色が変化する疑似カラーで表示され、その色合
いは、上述した画像信号マトリクス回路137 におけるマ
トリクス演算式の係数により定まる。
The monitor 170 converts the color image signal and the pseudo color image signal input as video signals and displays them as a normal image 30 and a fluorescent image 31. Note that the fluorescence image shows the signal intensity W2 of the entire measurement wavelength band.
Is displayed in a pseudo color in which the display color changes in accordance with the change in the relative ratio of the signal intensity B2 in the blue wavelength band, and the color is determined by the coefficient of the matrix operation formula in the image signal matrix circuit 137 described above.

【0051】上記係数としては、正常組織から発せられ
た蛍光と、病変組織から発せられた蛍光の表示色の差異
が明らかになるような係数が設定されていることが望ま
い。例えば正常組織から発せられた蛍光は白色となり、
病変組織から発せられた蛍光はピンクあるいは他の色と
なるように、係数を選択して、疑似カラー表示すること
により、観察者は病変組織を容易に認識することができ
る。
It is desirable that the coefficient is set so that the difference between the display colors of the fluorescence emitted from the normal tissue and the fluorescence emitted from the diseased tissue becomes clear. For example, the fluorescence emitted from normal tissue becomes white,
By selecting a coefficient so that the fluorescence emitted from the diseased tissue becomes pink or another color and displaying it in a pseudo color, the observer can easily recognize the diseased tissue.

【0052】従って、CCD撮像素子125 の縦に並んだ
2つの画素に対応した帯域フィルタ123aおよび帯域フィ
ルタ123bが2次元平面上で多数交互に組み合わされた2
色フィルタ122 をイメージファイバ103 とCCD撮像素
子125 の間の結像面に配置して、蛍光像を撮像すること
により、個々の帯域フィルタの占める面積が大きくなる
ので、2色フィルタ122の製造が容易になり、各帯域フ
ィルタの性能が向上し、また製造コストも低減できる。
各帯域フィルタの面積が大きくなるため、2色フィルタ
122とCCD撮像素子125の位置合わせ精度が緩くなり、
蛍光撮像装置の組立が容易となり、製造コストが低減す
る。
Accordingly, a large number of band filters 123a and 123b corresponding to the two pixels arranged vertically in the CCD image sensor 125 are alternately combined on a two-dimensional plane.
By arranging the color filter 122 on the image plane between the image fiber 103 and the CCD image pickup device 125 and picking up a fluorescent image, the area occupied by each band-pass filter becomes large. As a result, the performance of each band-pass filter is improved, and the manufacturing cost can be reduced.
Since the area of each band filter is large, a two-color filter
The alignment accuracy between 122 and CCD image sensor 125 becomes loose,
The assembly of the fluorescent imaging device is facilitated, and the manufacturing cost is reduced.

【0053】また、CCDドライバ126 の駆動により、
ビニング読み出しを行わせることにより、上下2つの画
素の信号電荷を加算して読み出すことができ、読み出し
時間も短縮できて、撮像時のS/Nを向上させることが
できる。
Further, by driving the CCD driver 126,
By performing the binning read, the signal charges of the upper and lower two pixels can be added and read, the read time can be reduced, and the S / N at the time of imaging can be improved.

【0054】次に、図6〜図9を参照して、本発明によ
る蛍光撮像装置を適用した第2の具体的な実施の形態で
ある内視鏡装置について説明する。図6は本発明による
蛍光撮像装置を適用した内視鏡装置の概略構成図であ
り、白色の照明光を青色、赤色、緑色の回転フィルタを
介して、3色の順次光に分解して、被測定部に照射し、
内視鏡先端に取り付けられたCCD撮像素子で反射光を
撮像し、3色の順次信号を取得し、信号処理回路におい
てカラー画像信号を合成し、モニタ上に通常像のカラー
画像として表示し、また、被測定部に励起光を照射し
て、被測定部から発せられた蛍光を、内視鏡先端に設け
られた通常像の撮像と兼用されるCCD撮像素子で受光
して、蛍光画像を表示するものである。なお上記CCD
撮像素子には、イエロー波長帯域を透過させるライン状
の帯域フィルタと全測定波長帯域を透過させるライン状
の帯域フィルタが交互に組み合わされたストライプフィ
ルタがオンチップされ、蛍光像および通常像の撮像は、
時分割で行われる。
Next, an endoscope apparatus according to a second specific embodiment to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an endoscope apparatus to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied, and white illumination light is decomposed into three-color sequential light through blue, red, and green rotating filters. Irradiate the part to be measured,
The reflected light is imaged by a CCD image sensor attached to the endoscope endoscope, three-color sequential signals are obtained, a color image signal is synthesized by a signal processing circuit, and displayed as a normal image color image on a monitor. In addition, the target part is irradiated with excitation light, and the fluorescent light emitted from the target part is received by a CCD image pickup device provided at the distal end of the endoscope which is also used for imaging a normal image, and a fluorescent image is obtained. To display. The above CCD
The image sensor has on-chip a stripe filter in which a line-shaped band filter that transmits the yellow wavelength band and a line-shaped band filter that transmits the entire measurement wavelength band are alternately combined. ,
It is performed in a time sharing manner.

【0055】本発明の第2の実施の形態にかかる内視鏡
装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡
200 、通常像撮像用の3色の順次光L5および蛍光像撮像
用の励起光L7を発する光源を備える照明ユニット210 、
蛍光像を疑似カラー画像として表示するための画像処理
を行う蛍光画像処理ユニット220 、通常像をカラー画像
として表示するための画像処理を行う通常画像処理ユニ
ット230 、CCD撮像素子を駆動するCCDドライバ24
0 および通常画像および蛍光画像をインポーズするスー
パインポーザ150 、各部位の動作タイミングの制御を行
うコントローラ250 、スーパーインポーザ150 でインポ
ーズされた表示画像を表示するモニタ170 から構成され
ている。
An endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention is an endoscope inserted into a site suspected of a lesion of a patient.
200, an illumination unit 210 including a light source that emits three colors of sequential light L5 for capturing a normal image and excitation light L7 for capturing a fluorescent image,
A fluorescent image processing unit 220 for performing image processing for displaying a fluorescent image as a pseudo-color image, a normal image processing unit 230 for performing image processing for displaying a normal image as a color image, a CCD driver 24 for driving a CCD image sensor
It comprises a superimposer 150 for imposing 0, normal images and fluorescent images, a controller 250 for controlling the operation timing of each part, and a monitor 170 for displaying the display image imposed by the superimposer 150.

【0056】内視鏡200 は、内部に先端まで延びるライ
トガイド201およびCCDケーブル202を備えている。ラ
イトガイド201 およびCCDケーブル202 の先端部、即
ち内視鏡200 の先端部には、照明レンズ203 および対物
レンズ204 を備えている。CCDケーブル202 の先端部
には、ライン状の帯域フィルタが交互に組み合わされた
ストライプフィルタ205 がオンチップされた冷却型裏面
照射CCDからなるCCD撮像素子207 が接続され、該
CCD撮像素子207 には、プリズム208 が取り付けられ
ている。
The endoscope 200 includes a light guide 201 and a CCD cable 202 extending to the distal end. An illumination lens 203 and an objective lens 204 are provided at the distal end of the light guide 201 and the CCD cable 202, that is, at the distal end of the endoscope 200. At the end of the CCD cable 202, a CCD image sensor 207 composed of a cooled back-side illuminated CCD on which a stripe filter 205 in which line-shaped band filters are alternately combined is connected, is connected to the CCD image sensor 207. , And a prism 208 are attached.

【0057】ライトガイド201 は、多成分ガラスファイ
バである順次光ライトガイド201aおよび石英ガラスファ
イバである励起光ライトガイド201bがバンドルされ、ケ
ーブル状に一体化されており、順次光ライトガイド201a
および励起光ライトガイド201bは照明ユニット210 へ接
続されている。CCDケーブル202 は、2本の出力ライ
ン202aおよび202bと駆動ライン202cから構成され、出力
ライン202aは蛍光画像処理ユニット220 に接続され、出
力ライン202bは通常画像処理ユニット230 に接続され、
駆動ライン202cはCCDドライバ240 に接続されてい
る。
The light guide 201 is composed of a sequential light guide 201a, which is a multi-component glass fiber, and an excitation light guide 201b, which is a quartz glass fiber, which are integrated into a cable.
The excitation light guide 201b is connected to the illumination unit 210. The CCD cable 202 is composed of two output lines 202a and 202b and a drive line 202c. The output line 202a is connected to the fluorescent image processing unit 220, and the output line 202b is connected to the normal image processing unit 230.
The drive line 202c is connected to the CCD driver 240.

【0058】CCD撮像素子207 は、縦n個横m個の画
素から構成される撮像面を備えるインターライン型のC
CD撮像素子であり、図7にその部分拡大模式図を示
す。CCD撮像素子207 は、撮像面31、水平シフトレジ
スタ32および出力回路33から構成され、撮像面上31の各
画素34は、フォトダイオード35および垂直転送CCD36
から構成され、水平シフトレジスタ32は、m個の水平転
送CCD37から構成されている。各画素34に蓄積された
信号電荷は、CCDドライバ240 の制御により、奇数ラ
イン(1ライン、3ライン、5ライン・・・)または偶
数ライン(2ライン、4ライン、6ライン・・・)の信
号を読み出すインターレース動作により読み出される。
The CCD image pickup device 207 is an interline type CCD having an image pickup surface composed of n pixels vertically and m pixels horizontally.
FIG. 7 shows a partially enlarged schematic view of a CD image sensor. The CCD image sensor 207 includes an imaging surface 31, a horizontal shift register 32, and an output circuit 33. Each pixel 34 on the imaging surface 31 includes a photodiode 35 and a vertical transfer CCD 36.
And the horizontal shift register 32 is composed of m horizontal transfer CCDs 37. Under the control of the CCD driver 240, the signal charge stored in each pixel 34 is changed to an odd line (1 line, 3 lines, 5 lines,...) Or an even line (2 lines, 4 lines, 6 lines,...). The signal is read by an interlace operation for reading a signal.

【0059】ストライプフィルタ205 は、図8に示すよ
うに、イエロー波長帯域の光を透過させるライン状のイ
エロー帯域フィルタ206aと、全測定波長帯域の光を透過
させるライン状の全波長帯域フィルタ206bが交互に組み
合わされ、イエロー帯域フィルタ206aは、図9の(a)
に示すように、520nm〜800nmまでの波長範囲を透
過させ、全波長帯域フィルタ206bは図9の(b)に示す
ように、430nmから800nmまでの波長範囲を透過さ
せる。ストライプフィルタ205 は、各帯域フィルタがC
CD撮像素子207 の水平電荷転送方向の画素列と対応す
るように、予め位置決めされている。
As shown in FIG. 8, the stripe filter 205 includes a line-shaped yellow band-pass filter 206a for transmitting light in the yellow wavelength band and a line-shaped full-wavelength band filter 206b for transmitting light in all the measurement wavelength bands. Alternately combined, the yellow bandpass filter 206a is shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the wavelength range from 520 nm to 800 nm is transmitted, and the full wavelength band filter 206b transmits the wavelength range from 430 nm to 800 nm as shown in FIG. The stripe filter 205 is such that each band filter is C
It is positioned in advance so as to correspond to the pixel row of the CD image sensor 207 in the horizontal charge transfer direction.

【0060】照明ユニット210 は、白色光を発する白色
光源211 、該白色光源211 に電気的に接続された白色光
源用電源212 、白色光から3色の順次光L5を取り出すた
めの回転フィルタ213 、該回転フィルタ213 を駆動する
フィルタ駆動部214 、蛍光像撮像用の励起光L7を発する
GaN系半導体レーザ114 および該GaN系半導体レー
ザ114 に電気的に接続されている励起光源用電源115 と
を備えている。
The illumination unit 210 includes a white light source 211 for emitting white light, a white light source power supply 212 electrically connected to the white light source 211, a rotary filter 213 for extracting three colors of light L5 sequentially from the white light, A filter driving unit 214 for driving the rotary filter 213; a GaN-based semiconductor laser 114 for emitting excitation light L7 for capturing a fluorescent image; and a power supply 115 for an excitation light source electrically connected to the GaN-based semiconductor laser 114. ing.

【0061】蛍光画像処理ユニット220 は、CCD撮像
素子207 で撮像された3色の順次信号から通常像のカラ
ー画像信号を作成する信号処理回路221 、該信号処理回
路221 で得られた疑似カラー画像信号をデジタル化する
A/D 変換回路222 、デジタル化された疑似カラー画像信
号を保存する蛍光画像メモリ223 、該蛍光画像メモリか
ら出力された疑似カラー画像信号をDA変換するD/A 変換
回路224 および疑似カラー画像信号をビデオ信号に変換
する蛍光画像エンコーダ225 を備えている。
The fluorescent image processing unit 220 includes a signal processing circuit 221 for generating a color image signal of a normal image from the sequential signals of three colors picked up by the CCD image sensor 207, and a pseudo color image obtained by the signal processing circuit 221. Digitize signals
A / D conversion circuit 222, fluorescent image memory 223 for storing a digitized pseudo color image signal, D / A conversion circuit 224 for DA converting the pseudo color image signal output from the fluorescent image memory, and a pseudo color image signal And a fluorescent image encoder 225 for converting the image into a video signal.

【0062】通常画像処理ユニット230 は、CCD撮像
素子207 で撮像された通常像からカラー画像信号を作成
する信号処理回路231 、該信号処理回路231 で得られた
カラー画像信号をデジタル化するA/D 変換回路232 、デ
ジタル化されたカラー画像信号を保存する通常画像メモ
リ233 、該通常画像メモリ233 から出力されたカラー画
像信号をDA変換するD/A 変換回路234 およびカラー画像
信号を信号に変換する通常画像エンコーダ235 を備えて
いる。
The normal image processing unit 230 includes a signal processing circuit 231 for generating a color image signal from the normal image picked up by the CCD image pickup device 207, and an A / A for digitizing the color image signal obtained by the signal processing circuit 231. D conversion circuit 232, normal image memory 233 for storing digitized color image signals, D / A conversion circuit 234 for DA conversion of color image signals output from the normal image memory 233, and conversion of color image signals into signals A normal image encoder 235 is provided.

【0063】なお、順次光L5の照射および反射光L6の撮
像すなわち通常像の撮像と、励起光L7の照射および蛍光
L8の撮像は、コントローラ250 の制御により、時分割で
行われる。また、蛍光像撮像の際には、CCDドライバ
240 により通常のインターレース駆動が行われ、CCD
撮像素子207 の偶数ラインおよび奇数ラインの出力が交
互に出力ライン202aを介して蛍光画像処理ユニット220
の信号処理回路221 に出力される。通常像の撮像の際に
は、変則的なインターレース駆動により、撮像素子207
から偶数ラインの出力のみが、出力ライン202bを介し
て、通常画像処理ユニット230 の信号処理回路231 へ出
力される。
The irradiation of the light L5 and the imaging of the reflected light L6, that is, the imaging of a normal image, the irradiation of the excitation light L7 and the fluorescence
L8 imaging is performed in a time-sharing manner under the control of the controller 250. When capturing a fluorescent image, a CCD driver
Normal interlace drive is performed by 240
The output of the even-numbered line and the odd-numbered line of the image sensor 207 are alternately output via the output line 202a to the fluorescent image processing unit 220.
Is output to the signal processing circuit 221. When capturing a normal image, the image sensor 207 is driven by irregular interlace driving.
Only the outputs of the even lines are output to the signal processing circuit 231 of the normal image processing unit 230 via the output line 202b.

【0064】以下、本発明による蛍光撮像装置を適用し
た上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初
に、本内視鏡装置において、通常画像を表示する際の作
用を説明する。
Hereinafter, the operation of the endoscope apparatus having the above configuration to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied will be described. First, the operation of the present endoscope apparatus when displaying a normal image will be described.

【0065】通常像を撮像する際には、まずコントロー
ラ250 からの信号に基づき白色光源用電源212 が駆動さ
れ、白色光源211 から白色光が射出される。白色光は、
フィルタ駆動部214 を介してコントローラ250 により回
転制御される回転フィルタ213 およびレンズ215 を経
て、青色、緑色、赤色と3色に順番に変化する順次光L5
として、順次光ライトガイド201aに入射され、内視鏡先
端部まで導光された後、照明レンズ104 から被測定部13
へ照射される。順次光L5の反射光L6は、対物レンズ204
によって集光され、プリズム208 に反射して、CCD撮
像素子207 の感光部で受光される。
When a normal image is picked up, the white light source power supply 212 is first driven based on a signal from the controller 250, and white light is emitted from the white light source 211. White light
A sequential light L5 that sequentially changes into three colors of blue, green, and red through a rotation filter 213 and a lens 215, which is rotationally controlled by a controller 250 via a filter driving unit 214.
After being sequentially incident on the light guide 201a and guided to the end of the endoscope, the illumination lens 104
Irradiated to The reflected light L6 of the sequential light L5 is
And is reflected by the prism 208 to be received by the photosensitive portion of the CCD image sensor 207.

【0066】CCD撮像素子207 においては、図10に示
すように撮像面31の奇数ラインの画素には、イエロー帯
域フィルタ206aを透過した光が入射し、遇数ラインの画
素には、全波長帯域フィルタ206bを透過した光が入射し
ている。
In the CCD image pickup device 207, as shown in FIG. 10, the light transmitted through the yellow bandpass filter 206a is incident on the pixels on the odd lines on the image pickup surface 31, and the pixels on the even lines are irradiated on the entire wavelength band. Light transmitted through the filter 206b is incident.

【0067】CCD撮像素子207 では、各画素34のフォ
トダイオード35において、入射光が光電変換され、光の
強弱に応じた信号電荷として蓄積され、所定時間毎にC
CDドライバ240 の駆動により、読み出される。通常像
の撮像時には、コントローラ250 の制御により、CCD
ドライバ240 は、変則的なインターレース動作により、
撮像素子207 から信号を読み出す。
In the CCD image pickup device 207, the incident light is photoelectrically converted in the photodiode 35 of each pixel 34 and stored as signal charges corresponding to the intensity of the light.
The data is read out by the drive of the CD driver 240. When capturing a normal image, the CCD is controlled by the controller 250.
The driver 240 uses an irregular interlacing
The signal is read from the image sensor 207.

【0068】まず偶数ラインまたは奇数ラインの各フォ
トダイオード35に蓄積された信号電荷は、隣接された垂
直転送CCD36に転送される。その後垂直転送CCD36
は、並列に垂直方向に電荷を転送する。垂直に転送され
た信号電荷は、水平シフトレジスタ32の水平転送CCD
37に順次送り込まれる。
First, the signal charges stored in the photodiodes 35 of the even-numbered line or the odd-numbered line are transferred to the adjacent vertical transfer CCD 36. Then vertical transfer CCD36
Transfer charge in the vertical direction in parallel. The vertically transferred signal charges are transferred to a horizontal transfer CCD of a horizontal shift register 32.
It is sequentially sent to 37.

【0069】水平シフトレジスタ32では、横1ラインの
画素の信号電荷が入るたびに、信号を水平方向に転送
し、左端に設けられた出力回路33を介して、出力する。
水平転送CCD37の信号電荷がすべて出力されると、次
のラインの信号電荷が、垂直転送CCD36から転送され
る。このような動作を繰り返すことにより、撮像面21の
左下の画素から右方向へ順次信号電荷が読みだされ、ひ
とつのラインの信号が読みだされると、次に2段上のラ
インの信号電荷が読みだされ、順番に移動して、奇数ラ
インまたは偶数ラインの全画素の信号が読み出される。
The horizontal shift register 32 transfers a signal in the horizontal direction each time a signal charge of a pixel on one horizontal line enters, and outputs the signal via an output circuit 33 provided at the left end.
When all the signal charges of the horizontal transfer CCD 37 are output, the signal charges of the next line are transferred from the vertical transfer CCD 36. By repeating such an operation, signal charges are sequentially read from the lower left pixel of the imaging surface 21 to the right, and when a signal of one line is read, a signal charge of a line two lines above is next read. Are read out and sequentially moved to read out the signals of all the pixels on the odd or even line.

【0070】通常のインターレース動作を行う場合に
は、CCD撮像素子207 の奇数ラインの全画素に蓄積さ
れた信号電荷の読み出しと偶数ラインの全画素に蓄積さ
れた信号電荷の読み出しが交互に行われ、後続回路に出
力されるが、通常像撮像の際には、CCDドライバ240
の駆動により、偶数ラインの画素34に蓄積された信号電
荷のみが通常画像処理ユニット230 の信号処理回路231
へ出力され、奇数ラインの画素34に蓄積された信号電荷
は、出力回路から基板またはアースに捨てられる。
When the normal interlacing operation is performed, the reading of the signal charges stored in all the pixels of the odd-numbered lines of the CCD image pickup device 207 and the reading of the signal charges stored in all the pixels of the even-numbered lines are alternately performed. Is output to the subsequent circuit, but during normal image capturing, the CCD driver 240
, Only the signal charges accumulated in the pixels 34 of the even-numbered lines are stored in the signal processing circuit 231 of the normal image processing unit 230.
And the signal charges accumulated in the odd-numbered pixels 34 are discarded from the output circuit to the substrate or the ground.

【0071】信号処理回路231 では、CCD撮像素子20
7 で撮像された信号の相関二重サンプリング、クラン
プ、ブランキング、増幅等のプロセス処理を行い、順次
光L5のうちの青色の照明光が照射されている時に撮像さ
れた青成分の光像から、各画素毎に、青色波長帯域の信
号強度B3を求め、同様に、緑色波長帯域の信号強度G
3および赤色波長帯域の信号強度R3を求め、各信号か
ら、カラー画像信号である輝度信号Y3、色差信号R3
−Y3およびB3−Y3を算出し、A/D 変換回路142 へ
出力する。A/D 変換回路142 以降の作用は、第1の実施
の形態と同様に行われる。
In the signal processing circuit 231, the CCD image pickup device 20
Performs processing such as correlated double sampling, clamping, blanking, and amplification of the signal captured in step 7 from the blue component light image captured when the blue illumination light of the light L5 is sequentially irradiated. , A signal intensity B3 in the blue wavelength band is obtained for each pixel, and the signal intensity G in the green wavelength band is similarly calculated.
3 and the signal intensity R3 of the red wavelength band, and from each signal, a luminance signal Y3, which is a color image signal, and a color difference signal R3
-Y3 and B3-Y3 are calculated and output to the A / D conversion circuit 142. The operation after the A / D conversion circuit 142 is performed in the same manner as in the first embodiment.

【0072】次に、蛍光画像を表示する場合の作用につ
いて説明する。コントローラ250 からの信号に基づき、
励起光源用電源115 が駆動され、GaN系半導体レーザ
114から波長410nmの励起光L7が射出される。励起光L
7は、レンズ116 を透過し、励起光ライトガイド201bに
入射され、内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ
203 から被測定部13へ照射される。
Next, the operation when a fluorescent image is displayed will be described. Based on the signal from the controller 250,
The excitation light source power supply 115 is driven, and the GaN semiconductor laser
From 114, excitation light L7 having a wavelength of 410 nm is emitted. Excitation light L
7 is transmitted through the lens 116, enters the excitation light guide 201b, and is guided to the end of the endoscope.
The object to be measured 13 is irradiated from 203.

【0073】励起光L7を照射されることにより生じる被
測定部13からの蛍光L8は、集光レンズ204 により集光さ
れ、プリズム208 に反射して、ストライプフィル205 を
透過して、CCD撮像素子207 で受光され、光の強弱に
応じた信号電荷として蓄積される。蛍光像の撮像時に
は、コントローラ250 の制御により、CCDドライバ24
0 は、インターレース動作とビニング読み出しを行い、
CCD撮像素子207 から信号を読み出す。
The fluorescent light L8 from the measured section 13 generated by the irradiation of the excitation light L7 is condensed by the condenser lens 204, reflected by the prism 208, transmitted through the stripe fill 205, and transmitted to the CCD image pickup device. The light is received at 207 and stored as signal charges corresponding to the intensity of the light. When capturing a fluorescent image, the CCD driver 24 is controlled by the controller 250.
0 performs interlace operation and binning read,
The signal is read from the CCD image pickup device 207.

【0074】まず偶数ラインまたは奇数ラインの各フォ
トダイオード35に蓄積された信号電荷は、隣接された垂
直転送CCD36に転送される。その後垂直転送CCD36
は、並列に垂直方向に電荷を転送する。垂直に転送され
た信号電荷は、水平シフトレジスタ32の水平転送CCD
37に順次送り込まれる。
First, the signal charges stored in the photodiodes 35 on the even-numbered lines or the odd-numbered lines are transferred to the adjacent vertical transfer CCD 36. Then vertical transfer CCD36
Transfer charge in the vertical direction in parallel. The vertically transferred signal charges are transferred to a horizontal transfer CCD of a horizontal shift register 32.
It is sequentially sent to 37.

【0075】水平シフトレジスタ32では、横1ラインの
画素の信号電荷が入ると、4個分の信号電荷を加算し、
その加算した値を、左端に設けられた出力回路33を介し
て、蛍光画像処理ユニット220 の信号処理回路221 へ出
力する。水平転送CCD37の信号電荷が、すべて出力さ
れると、2段上のラインの信号電荷が、垂直転送CCD
36から転送される。このような動作を繰り返すことによ
り、図10に示す撮像面34の左下の4個の画素ブロック38
から順次右方向へ4個づつ、加算された信号電荷が読み
だされ、ひとつのラインの信号が読みだされると、次に
2段上のラインの信号電荷が読みだされ、順番に移動し
て、奇数ラインまたは偶数ラインの全画素の信号が4個
づつ加算されて読み出される。
In the horizontal shift register 32, when signal charges of pixels in one horizontal line are input, four signal charges are added, and
The added value is output to the signal processing circuit 221 of the fluorescence image processing unit 220 via the output circuit 33 provided at the left end. When all the signal charges of the horizontal transfer CCD 37 are output, the signal charges of the line on the upper stage are transferred to the vertical transfer CCD 37.
Transferred from 36. By repeating such an operation, the four pixel blocks 38 at the lower left of the imaging surface 34 shown in FIG.
From the right, the added signal charges are sequentially read four by four, and when the signal of one line is read, the signal charges of the next two lines are read and moved in order. Thus, the signals of all the pixels on the odd-numbered line or the even-numbered line are added four by four and read out.

【0076】信号処理回路221 では、CCD撮像素子20
7 から出力された信号のプロセス信号処理を行い、次い
で、ストライプフィルタ205 のイエロー帯域フィルタ20
6aを透過した光が入射する偶数ラインの画素34から出力
された信号電荷から、イエロー帯域(緑+赤)の信号強
度Ye4を求め、また全波長帯域フィルタ206bを透過した
光が入射する奇数ラインの画素34から出力された信号電
荷から、全測定波長帯域の信号強度W4を求める。さら
に、次式から青色波長帯域の信号強度B4を算出する。
In the signal processing circuit 221, the CCD image pickup device 20
7 performs the process signal processing of the signal output from the yellow bandpass filter 20 of the stripe filter 205.
The signal intensity Ye4 of the yellow band (green + red) is obtained from the signal charge output from the pixel 34 of the even line on which the light transmitted through 6a is incident, and the odd line on which the light transmitted through the full wavelength band filter 206b is incident. From the signal charges output from the pixel 34, the signal intensity W4 in the entire measurement wavelength band is obtained. Further, the signal strength B4 in the blue wavelength band is calculated from the following equation.

【0077】B4= W4−Ye4 さらに、除算値Sを次式から算出する S=B4/W4 さらに、この除算値Sを予め正常組織および病変組織か
ら取得した蛍光から求めた除算値の基準値REと比較
し、除算値SがREより大きければ、正常組織から発せ
られた蛍光に近いことを示す白色となる疑似カラー画像
信号を設定し、除算値SがRE以下であれば、病変組織
から発せられた蛍光に近いことを示す赤色となる疑似カ
ラー画像信号を設定し、A/D 変換回路132 へ出力する。
A/D 変換回路132 以降の作用は、第1の実施の形態と同
様に行い、蛍光像の疑似カラー画像信号は蛍光画像エン
コーダ135 で所定のビデオ信号に変換され、スーパーイ
ンポーザ150 に入力され、通常画像エンコーダ145 から
出力された通常像のカラー画像信号とインポーズされ、
モニタ170 へ出力される。
B4 = W4-Ye4 Further, a division value S is calculated from the following equation. S = B4 / W4 Further, this division value S is further divided into a reference value RE of a division value previously obtained from fluorescence obtained from normal tissues and diseased tissues. If the division value S is larger than RE, a pseudo-color image signal which is white indicating that the fluorescence is close to the fluorescence emitted from the normal tissue is set. A pseudo color image signal of red color indicating closeness to the obtained fluorescence is set and output to the A / D conversion circuit 132.
The operations after the A / D conversion circuit 132 are performed in the same manner as in the first embodiment. The pseudo color image signal of the fluorescent image is converted into a predetermined video signal by the fluorescent image encoder 135, and is input to the superimposer 150. Is imposed with the color image signal of the normal image output from the normal image encoder 145,
It is output to the monitor 170.

【0078】モニタ170 では、ビデオ信号として入力さ
れた上記カラー画像信号および疑似カラー画像信号を変
換し、通常画像14および蛍光画像15として表示する。
The monitor 170 converts the color image signal and the pseudo color image signal input as video signals and displays them as a normal image 14 and a fluorescent image 15.

【0079】上記のように、ライン状のイエロー帯域フ
ィルタ206aと全波長帯域フィルタ206bが交互に組み合わ
されたストライプフィルタ205 を用いることにより、ラ
イン方向には、帯域フィルタを区切る必要がなく、一層
フィルタ手段の製造が容易になり、各帯域フィルタの性
能がさらに向上し、また製造コストも低減する。
As described above, by using the stripe filter 205 in which the line-shaped yellow bandpass filters 206a and the full-wavelength bandpass filters 206b are alternately combined, it is not necessary to divide the bandpass filters in the line direction. The manufacture of the means is easier, the performance of each bandpass filter is further improved and the manufacturing costs are reduced.

【0080】また、蛍光像撮像時には、通常のインター
レース動作を行い、ストライプフィルタ205 のイエロー
帯域フィルタ206aと全波長帯域フィルタ206bを透過した
蛍光に基づいた蛍光像を撮像し、通常像撮像時には、変
則的なインターレース動作を行い、全波長帯域フィルタ
206bを透過した光が入射する偶数ラインの出力のみを、
信号処理回路231 へ出力し、イエロー帯域フィルタ206a
を透過した光が入射する奇数ラインの出力は、破棄する
ことにより、容易に偶数ラインの画素の信号電荷のみを
読み出し、通常像を撮像することができる。このため、
制御動作に若干の変更を加えるのみで、蛍光像の撮像
と、通常像の撮像を1つの撮像素子で行うことができ、
蛍光撮像装置の利便性を向上させることができる。
At the time of capturing a fluorescent image, a normal interlacing operation is performed to capture a fluorescent image based on the fluorescent light transmitted through the yellow band filter 206a and the full wavelength band filter 206b of the stripe filter 205. Interlaced operation and full wavelength band filter
Only the output of the even-numbered line where the light transmitted through 206b
Output to the signal processing circuit 231 and the yellow bandpass filter 206a
By discarding the output of the odd-numbered line on which the light transmitted through the pixel is discarded, it is possible to easily read out only the signal charges of the pixels of the even-numbered line and capture a normal image. For this reason,
By only slightly changing the control operation, it is possible to perform the imaging of the fluorescent image and the imaging of the normal image with one image sensor,
The convenience of the fluorescence imaging device can be improved.

【0081】さらに、ストライプフィルタ205 を用いた
ことにより、励起光を照射された生体の被測定部13から
発せられる蛍光L8をイエロー波長帯域と全測定波長帯域
の2つの波長帯域に分割して撮像しつつ、同一の帯域フ
ィルタを透過した光が入射する連続した4つの画素の信
号電荷を加算して出力するビニング読み出しを行なうこ
とができ、信号電荷の読み出し時間も短縮し、ノイズの
混入が低減され、撮像した画像のS/Nが向上する。
Further, by using the stripe filter 205, the fluorescence L8 emitted from the measured part 13 of the living body irradiated with the excitation light is divided into two wavelength bands of a yellow wavelength band and a whole measurement wavelength band for imaging. And binning readout in which the signal charges of four consecutive pixels to which the light transmitted through the same bandpass filter is incident can be performed, so that the readout time of the signal charges can be shortened and the noise contamination can be reduced. Thus, the S / N of the captured image is improved.

【0082】ストライプフィルタ205 がCCD撮像素子
207 の受光面上にオンチップされているため、蛍光がC
CD撮像素子207 に入射する光路に、ストライプフィル
タ205 を配設するための結像面を設ける必要がなく、結
像光学系を簡易化できる。また、ストライプフィルタ20
5 とCCD撮像素子207 のストライプ方向への位置決め
精度が緩くなり、蛍光撮像装置の製造が一層容易とな
り、製造コストがさらに低減する。
The stripe filter 205 is a CCD image pickup device
207 is on-chip on the light receiving surface,
There is no need to provide an image plane for arranging the stripe filter 205 on the optical path incident on the CD image sensor 207, and the image forming optical system can be simplified. Also, the stripe filter 20
5 and the positioning accuracy of the CCD image sensor 207 in the stripe direction is loosened, so that the manufacture of the fluorescent image pickup device is further facilitated and the manufacturing cost is further reduced.

【0083】なお、上記第2の具体的な実施の形態であ
る内視鏡装置では、水平方向の画素の信号電荷を加算す
る水平ビニング読み出しのみを行ったが、垂直方向の画
素の信号電荷を加算する垂直ビニング読み出しと上記水
平ビニング読み出しを組み合わせて行なうこともでき
る。例えば、最初に図10における1ラインの画素の信号
電荷と3ラインの画素の信号電荷を垂直ビニング読み出
しにより加算し、その後、水平方向に4つの画素の信号
電荷を水平ビニング読み出しにより加算して読み出すこ
とにより、画素ブロック38と画素ブロック39の8つの画
素の信号電荷を加算して、読み出すことができる。この
方法を用いると解像度は犠牲になるが、入射光量が十分
でない場合などでも、コントラストの優れた画像を撮像
することができる。
In the endoscope apparatus according to the second specific embodiment, only the horizontal binning read for adding the signal charges of the pixels in the horizontal direction is performed. The vertical binning reading to be added and the horizontal binning reading can be performed in combination. For example, first, the signal charges of the pixels in one line and the signal charges of the pixels in three lines in FIG. 10 are added by vertical binning reading, and then, the signal charges of four pixels are added and read in the horizontal direction by horizontal binning reading. Thus, the signal charges of the eight pixels in the pixel blocks 38 and 39 can be added and read. With this method, resolution is sacrificed, but an image with excellent contrast can be captured even when the amount of incident light is not sufficient.

【0084】また、上記第2の具体的な実施の形態であ
る内視鏡装置の変型例として、正常組織から取得した蛍
光と病変組織から取得した蛍光の蛍光強度が異なること
を利用した蛍光特性の判定方法と、上記除算値Sを利用
した判定方法とを組み合わせた判定により、蛍光画像の
表示色を決める内視鏡装置もある。
Further, as a modified example of the endoscope apparatus according to the second specific embodiment, a fluorescence characteristic utilizing the difference between the fluorescence intensity of the fluorescence obtained from the normal tissue and the fluorescence intensity obtained from the diseased tissue is used. There is also an endoscope apparatus that determines a display color of a fluorescent image by a determination in which the determination method described above is combined with a determination method using the above-described division value S.

【0085】この場合には、生体部位の凸凹や、光の吸
収率の差異による影響を低減するために、まず波長帯域
650nm以上の近赤外光を照射し、全波長帯域フィルタ
206bを透過した光が入射するCCD撮像素子207 の奇数
ラインの画素の信号強度IRを算出し、励起光を照射し
た場合の信号強度W4との比率である蛍光収率Tを求め
る。この蛍光収率Tと上記除算値Sに基づいて、検出し
た蛍光の特性が、正常組織から取得した蛍光と病変組織
から取得した蛍光のどちらの特性に近いかを判定し、判
定結果を反映したカラー蛍光像を表示する。蛍光スペク
トルの波形の違いと蛍光スペクトルの強度の違いを加味
した値から、蛍光の特性を判定するため、蛍光特性の判
定の信頼性が向上する。
In this case, first, near-infrared light having a wavelength band of 650 nm or more is irradiated to reduce the influence of unevenness of the living body part and the difference in light absorption rate.
The signal intensity IR of the pixels on the odd-numbered lines of the CCD image pickup device 207 on which the light transmitted through 206b is incident is calculated, and the fluorescence yield T, which is the ratio to the signal intensity W4 when the excitation light is irradiated, is determined. Based on the fluorescence yield T and the division value S, it was determined whether the characteristic of the detected fluorescence was closer to the characteristic of the fluorescence obtained from the normal tissue or the fluorescence obtained from the diseased tissue, and the result of the determination was reflected. Display a color fluorescent image. Since the characteristic of the fluorescence is determined from the value in which the difference in the waveform of the fluorescence spectrum and the difference in the intensity of the fluorescence spectrum are taken into account, the reliability of the determination of the fluorescence characteristic is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による蛍光撮像装置を適用した第1の具
体的な実施の形態である内視鏡装置の概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an endoscope apparatus which is a first specific embodiment to which a fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied.

【図2】上記第1の具体的な実施の形態の内視鏡装置に
使用されるCCD撮像素子の概略構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a CCD imaging device used in the endoscope apparatus according to the first specific embodiment.

【図3】上記第1の具体的な実施の形態の内視鏡装置に
使用される2色フィルタの概略構成図
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a two-color filter used in the endoscope apparatus according to the first specific embodiment.

【図4】上記2色フィルタを構成する帯域フィルタの透
過波長帯域を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a transmission wavelength band of a band filter constituting the two-color filter.

【図5】上記CCD撮像素子の部分拡大模式図FIG. 5 is a partially enlarged schematic diagram of the CCD image sensor.

【図6】本発明による蛍光撮像装置を適用した第2の具
体的な実施の形態である内視鏡装置の概略構成図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an endoscope apparatus which is a second specific embodiment to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied.

【図7】上記第2の具体的な実施の形態の内視鏡装置に
使用されるCCD撮像素子の部分拡大模式図
FIG. 7 is a partially enlarged schematic view of a CCD image pickup device used in the endoscope apparatus according to the second specific embodiment.

【図8】上記第2の具体的な実施の形態の内視鏡装置に
使用されるストライプフィルタの概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a stripe filter used in the endoscope apparatus according to the second specific embodiment.

【図9】上記ストライプフィルタを構成する帯域フィル
タの透過波長帯域を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a transmission wavelength band of a bandpass filter constituting the stripe filter.

【図10】上記CCD撮像素子の動作を説明する図FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the CCD image sensor.

【図11】正常組織および病変組織から発せられる蛍光
のスペクトル強度分布図
FIG. 11 is a spectrum intensity distribution diagram of fluorescence emitted from normal tissue and diseased tissue.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,13 被測定部 11,14 蛍光像 12,15 通常像 100,200 内視鏡 110,210 照明ユニット 114 GaN系半導体レーザ 120 蛍光撮像ユニット 107 モザイクフィルタ 122 2色フィルタ 125,207 CCD撮像素子 126,240 CCDドライバ 130,220 蛍光画像処理ユニット 140,230 通常画像処理ユニット 150 スーパーインポーザ 160,250 コントローラ 170 モニタ 205 ストライプフィルタ L1 白色光 L2,L6 反射光 L3,L7 励起光 L4,L8 蛍光 L5 順次光 10,13 Target part 11,14 Fluorescent image 12,15 Normal image 100,200 Endoscope 110,210 Illumination unit 114 GaN semiconductor laser 120 Fluorescent imaging unit 107 Mosaic filter 122 Two-color filter 125,207 CCD image sensor 126,240 CCD driver 130,220 Fluorescent image processing Unit 140,230 Normal image processing unit 150 Superimposer 160,250 Controller 170 Monitor 205 Stripe filter L1 White light L2, L6 Reflected light L3, L7 Excitation light L4, L8 Fluorescence L5 Sequential light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起光を被測定部に照射する励起光照射
手段と、前記励起光の照射により前記被測定部から発せ
られた蛍光を撮像する撮像手段とを有する蛍光撮像装置
において、 前記撮像手段は多数の画素が2次元状に配置された撮像
素子を備え、 異なる透過波長帯域を有する少なくも2種類の帯域フィ
ルタが2次元平面上で多数組み合わされたフィルタ手段
が、前記被測定部と前記撮像素子の間の結像面に設けら
れ、 前記各帯域フィルタが、前記撮像素子における連続して
配置された複数個の画素に対応していることを特徴とす
る蛍光撮像装置。
1. A fluorescence imaging apparatus comprising: an excitation light irradiating unit that irradiates excitation light to a measurement target; and an imaging unit that captures fluorescence emitted from the measurement target by irradiation of the excitation light. The means includes an image sensor in which a number of pixels are arranged two-dimensionally, and a filter means in which a large number of at least two types of band filters having different transmission wavelength bands are combined on a two-dimensional plane, A fluorescence imaging apparatus provided on an imaging plane between the imaging elements, wherein each of the bandpass filters corresponds to a plurality of pixels arranged continuously in the imaging element.
【請求項2】 前記フィルタ手段が、ストライプ状に組
み合わされたライン状の帯域フィルタから構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の蛍光撮像装置。
2. The fluorescence imaging apparatus according to claim 1, wherein said filter means comprises a linear band-pass filter combined in a stripe shape.
【請求項3】 前記撮像素子が電荷転送型の撮像素子で
あり、前記ライン状の帯域フィルタが、電荷の転送方向
に沿って配置された画素列に対応していることを特徴と
する請求項2記載の蛍光撮像装置。
3. The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device is a charge transfer type image pickup device, and the line-shaped band-pass filter corresponds to a pixel column arranged along a charge transfer direction. 3. The fluorescence imaging device according to 2.
【請求項4】 前記フィルタ手段が前記撮像素子の受光
面上に配設されていることを特徴とする請求項1から3
何れか1項記載の蛍光撮像装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said filter means is provided on a light receiving surface of said image sensor.
The fluorescence imaging device according to claim 1.
【請求項5】 前記撮像素子の複数個の画素の信号電荷
を加算して読み出すビニング制御手段を備え、該ビニン
グ制御手段が、同一の波長帯域を透過させる帯域フィル
タに対応する画素の信号電荷を加算することを特徴とす
る請求項1から4何れか1項記載の蛍光撮像装置。
5. A binning control unit for adding and reading signal charges of a plurality of pixels of the image pickup device, wherein the binning control unit converts a signal charge of a pixel corresponding to a bandpass filter transmitting the same wavelength band. The fluorescence imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the addition is performed.
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