JP2012120702A - Endoscope and endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の被観察部位の像を取り込む対物光学系と、被観察部位に照明光を照射する照明光学系を同軸にした内視鏡およびこれを備える内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an objective optical system that captures an image of a region to be observed of a subject, an endoscope that is coaxial with an illumination optical system that irradiates illumination light to the region to be observed, and an endoscope system including the endoscope.
医療、工業分野において内視鏡を利用した検査が広く普及している。周知の如く、内視鏡は被検体内に挿入する挿入部の先端部から被検体の被観察部位に照明光を照射し、被観察部位の像を取り込む。従来、照明光の光源にはキセノンランプやメタルハライドランプが用いられていたが、さらなる小型化、コストダウンを推進するために、発光ダイオードや半導体レーザダイオードを光源に採用する動きが活発化している。こうした光源を用いた場合は、光源から発せられる励起光(青色光や紫外光)で蛍光体を励起させて緑色、黄色、赤色などの蛍光を生じさせ、励起光と蛍光を合波することで白色光を作り出している。 Inspection using an endoscope is widely used in the medical and industrial fields. As is well known, the endoscope irradiates the observation site of the subject with illumination light from the distal end of the insertion portion to be inserted into the subject, and captures an image of the observation site. Conventionally, a xenon lamp or a metal halide lamp has been used as a light source of illumination light, but in order to promote further miniaturization and cost reduction, a movement to adopt a light emitting diode or a semiconductor laser diode as a light source has been activated. When such a light source is used, the phosphor is excited by excitation light (blue light or ultraviolet light) emitted from the light source to generate fluorescence of green, yellow, red, etc., and the excitation light and fluorescence are combined. It produces white light.
現在市販されているスタンダードな内視鏡は、被観察部位の像を取り込む対物光学系と、被観察部位に照明光を照射する照明光学系が各々独立している。例えば対物光学系が先端部の中央に、照明光学系がその両脇に配されている。このように対物光学系と照明光学系の光軸が一致していないと、先端部を被観察部位にある程度近付けたときに照明光が対物光学系の観察視野に僅かしか照射されなくなり、観察画像が暗くなるという問題があった。この問題を解決するために、対物光学系と照明光学系を同軸にした内視鏡が提案されている(特許文献1参照)。 In standard endoscopes currently on the market, an objective optical system that captures an image of a site to be observed and an illumination optical system that irradiates illumination light to the site to be observed are independent of each other. For example, the objective optical system is arranged at the center of the tip, and the illumination optical system is arranged on both sides thereof. In this way, if the optical axes of the objective optical system and the illumination optical system do not match, the observation light of the objective optical system is only slightly irradiated when the tip is brought close to the observation site to some extent, and the observation image There was a problem that became dark. In order to solve this problem, an endoscope in which an objective optical system and an illumination optical system are coaxial has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に記載の内視鏡は、被観察部位の像を撮像素子に伝送するためのロッドレンズと、ロッドレンズの出射端面から撮像素子への光路中に設けられたハーフミラーと、ハーフミラーに向けて照明光を照射する光源とを備え、ハーフミラーによりロッドレンズの出射端面に照明光を入射させている。つまりロッドレンズ等の対物光学系と光源等の照明光学系を同軸にしている。また、撮像素子への照明光の入射を防ぐため、ハーフミラーの裏側に吸光スクリーンを設けている。
An endoscope described in
特許文献1のように対物光学系と照明光学系を同軸にして、いわゆる同軸照明を行う場合は、照明光が被観察部位の像に混入してフレア等(撮像素子にCCDを用いた場合はスミアやブルーミング)の画質劣化を招くことを防止する必要がある。特許文献1ではその対策としてハーフミラーの裏側に吸光スクリーンを設けているが、ロッドレンズを用いているためフレアの発生は避けられない。
When the objective optical system and the illumination optical system are made coaxial as in
そのうえ特許文献1では、光源に発光ダイオードや半導体レーザダイオードを用い、励起光と蛍光により白色光を生成する構成を想定していない。この場合は励起光と蛍光の両方に被観察部位の像への混入を防ぐ対策を講じなければならないが、その具体的な方法は当然ながら特許文献1には一切記載されていない。
Moreover,
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、対物光学系と同軸で励起光と蛍光による照明を行う場合に画質を良好に保つことにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to maintain good image quality when illumination with excitation light and fluorescence is performed coaxially with the objective optical system.
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡は、被検体の被観察部位の像の入射光量を制限する絞りを有する対物光学系と、第一の波長帯域の光で波長変換部材の蛍光体を励起させて第二の波長帯域の光を生じさせ、第一、第二の波長帯域の光を合波した照明光を被観察部位に照射する第一照明光学系とを備え、前記対物光学系と前記第一照明光学系の光軸を同一とし、絞りよりも対物側に波長変換部材を配置することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an endoscope according to the present invention includes an objective optical system having a diaphragm for limiting the amount of incident light of an image of an observation site of a subject, and a wavelength conversion member using light in a first wavelength band. A first illumination optical system that excites a phosphor to generate light in a second wavelength band and irradiates an observation site with illumination light that is combined with light in the first and second wavelength bands, and The optical axes of the objective optical system and the first illumination optical system are the same, and a wavelength conversion member is disposed on the objective side with respect to the stop.
前記対物光学系は、被観察部位の像を屈折させるプリズムを絞りの後段に有し、プリズムの斜面に第一の波長帯域の光のみを選択的に透過させるナローパスフィルタを設けることが好ましい。第一の波長帯域の光は斜面の背後から発せられ、ナローパスフィルタを透過して波長変換部材に一部照射される。被観察部位の像のうち、第一の波長帯域の光と異なる波長帯成分の光はプリズムで屈折され、第一の波長帯域の光と同じ波長帯成分の光は、ナローパスフィルタを透過して斜面の背後に導かれる。 It is preferable that the objective optical system has a prism that refracts an image of a region to be observed at the rear stage of the stop, and a narrow-pass filter that selectively transmits only light in the first wavelength band on the slope of the prism. The light in the first wavelength band is emitted from behind the slope, passes through the narrow pass filter, and is partially irradiated to the wavelength conversion member. Of the image of the site to be observed, light of a wavelength band component different from the light of the first wavelength band is refracted by the prism, and light of the same wavelength band component as the light of the first wavelength band is transmitted through the narrow pass filter. And led behind the slope.
第一の波長帯域の光のみを選択的に透過させるナローパスフィルタで絞りを構成することが好ましい。絞りと波長変換部材を一体化してもよい。 It is preferable that the diaphragm is constituted by a narrow-pass filter that selectively transmits only light in the first wavelength band. The diaphragm and the wavelength conversion member may be integrated.
プリズムの被観察部位の像の出射面側に、被観察部位の像を撮像する撮像素子を備えることが好ましい。この場合、プリズムの被観察部位の像の出射面と前記撮像素子の撮像面の間に、第一の波長帯域の光を遮光するカットフィルタを設けてもよい。 It is preferable that an imaging device for capturing an image of the observed region is provided on the exit surface side of the image of the observed region of the prism. In this case, a cut filter that shields light in the first wavelength band may be provided between the exit surface of the image of the observation site of the prism and the imaging surface of the imaging element.
前記対物光学系および前記第一照明光学系とは光軸が異なる第二照明光学系を備えることが好ましい。この場合、近景観察時は前記第一照明光学系単独、または前記第二照明光学系と併用し、通常観察時は第二照明光学系を用いる。前記第一照明光学系または前記第二照明光学系のいずれを用いるかを選択させる操作手段を備えることが好ましい。 It is preferable that the objective optical system and the first illumination optical system include a second illumination optical system having a different optical axis. In this case, the first illumination optical system alone or in combination with the second illumination optical system is used during near-field observation, and the second illumination optical system is used during normal observation. It is preferable that an operation means for selecting which of the first illumination optical system and the second illumination optical system is used is provided.
第一の波長帯域の光は青色または紫外光、第二の波長帯域の光は緑色、黄色、または赤色光であり、第一、第二の波長帯域の光の合波光は白色光である。 The light in the first wavelength band is blue or ultraviolet light, the light in the second wavelength band is green, yellow, or red light, and the combined light of the light in the first and second wavelength bands is white light.
本発明の内視鏡システムは、被検体の被観察部位の像の入射光量を制限する絞りを有する対物光学系、および第一の波長帯域の光で波長変換部材の蛍光体を励起させて第二の波長帯域の光を生じさせ、第一、第二の波長帯域の光を合波した照明光を被観察部位に照射する照明光学系を有し、対物光学系と照明光学系の光軸を同一とし、絞りよりも対物側に波長変換部材を配置した内視鏡と、第一の波長帯域の光を発する光源の駆動を制御する光源装置とを備えることを特徴とする。 An endoscope system according to the present invention excites a phosphor of a wavelength conversion member with an objective optical system having a diaphragm that restricts an incident light amount of an image of an observation site of a subject and light of a first wavelength band. It has an illumination optical system that generates light in two wavelength bands and irradiates an observation site with illumination light that is combined with light in the first and second wavelength bands, and has optical axes of the objective optical system and the illumination optical system. And an endoscope in which a wavelength conversion member is arranged on the object side of the stop, and a light source device that controls driving of a light source that emits light in the first wavelength band.
本発明によれば、被検体の被観察部位の像を取り込む対物光学系と、第一の波長帯域の光、およびこの光によって波長変換部材の蛍光体から励起発光する第二の波長帯域の光を合波した照明光を被観察部位に照射する照明光学系の光軸を同一とし、対物光学系の絞りよりも対物側に波長変換部材を配置するので、画質を良好に保つことができる。 According to the present invention, an objective optical system that captures an image of an observation site of a subject, light in the first wavelength band, and light in the second wavelength band that is excited and emitted from the phosphor of the wavelength conversion member by this light. Since the optical axis of the illumination optical system for irradiating the observation site with the combined illumination light is made the same, and the wavelength conversion member is arranged on the objective side relative to the stop of the objective optical system, the image quality can be kept good.
図1において、電子内視鏡システム2は、電子内視鏡10、プロセッサ装置11、および光源装置12からなる。電子内視鏡10は、周知の如く、被検体(患者)内に挿入される可撓性の挿入部13と、挿入部13の基端部分に連設された操作部14と、プロセッサ装置11および光源装置12に接続されるコネクタ15と、操作部14、コネクタ15間を繋ぐユニバーサルコード16とを有する。
In FIG. 1, the electronic endoscope system 2 includes an electronic endoscope 10, a
操作部14には、挿入部13の先端部17を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブや、送気・送水ノズル34(図2および図3参照)からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタンといった操作部材が設けられている。
The
また、操作部14の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部13内の鉗子チャンネル58(図3参照)を通して、先端部17に設けられた鉗子出口33(図2および図3参照)に連通している。
Further, a forceps port through which a treatment tool such as an electric knife is inserted is provided on the distal end side of the
プロセッサ装置11は、光源装置12と電気的に接続され、電子内視鏡システム2の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置11は、ユニバーサルコード16や挿入部13内に挿通された伝送ケーブル57(図3参照)を介して電子内視鏡10に給電を行い、先端部17に搭載されたCCD41(図3参照)の駆動を制御する。また、プロセッサ装置11は、伝送ケーブル57を介してCCD41から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置11で生成された画像データは、プロセッサ装置11にケーブル接続されたモニタ18に観察画像として表示される。
The
電子内視鏡システム2には、被検体の被観察部位に挿入部13の先端部17を近付けて被観察部位の近景を観察する近景観察モードと、被観察部位と先端部17の距離を適度に保って観察する通常観察モードとが用意されている。各モードの切替は操作部14のモード切替スイッチ19を操作することにより行われる。光源装置12には各モード用の光源が搭載されている。近景観察モードでは青色の励起光(紫外光でも可)およびこれに励起発光する緑色〜黄色〜赤色の蛍光による白色光を対物光学系40(図3参照)と同じ光軸で被観察部位に照射(同軸照明)する。通常観察モードでは対物光学系40の光軸の両側からキセノンランプ等による白色光を照射する。電子内視鏡システム2の電源投入直後は通常観察モードが自動的に選択される。
In the electronic endoscope system 2, the near-field observation mode in which the
図2および図3において、先端部17の端面17aには、観察窓(兼近景観察用照明窓)30、通常観察用照明窓31、32、鉗子出口33、および送気・送水ノズル34が設けられている。観察窓30は端面17aの片側中央に配置されている。観察窓30の奥には、被観察部位の像を取り込むための対物光学系40、被観察部位の像を撮像するCCD41、および近景観察用の照明光の元となる励起光を光源装置12から導光するライトガイド42の出射端が配設されている。一点鎖線の光軸Lで示すように、ライトガイド42の光軸(照明光学系の光軸)は対物光学系40の光軸と一致している。
2 and 3, an observation window (also a near-field observation illumination window) 30, normal
対物光学系40は、レンズ群43、絞り44、およびプリズム45からなる。レンズ群43と絞り44は鏡筒46に収容されている。プリズム45は鏡筒46の後端に固着され、被観察部位の像を90°屈折させてCCD41の撮像面41aに導く。プリズム45は、ライトガイド42の出射端から放たれる励起光のみを選択的に透過させる(励起光以外の光を遮光する)励起光パスフィルタ47(図5にPFで示す)を二つの直角プリズムの斜面で挟んだ構成である。
The objective
絞り44は、プリズム45側の励起光パスフィルタ48と観察窓30側(対物側)の波長変換部材49とからなり、被観察部位の像の入射を制限する。励起光パスフィルタ48はプリズム45の励起光パスフィルタ47と同じものである。励起光パスフィルタ48は、励起光以外の光にはカットフィルタとなるため、励起光パスフィルタ48が実質的に絞りの機能を担う。
The
ライトガイド42の出射端から放たれた励起光は、励起光パスフィルタ48を透過して波長変換部材49に一部が入射し、その他は絞り44の開口を素通りする。波長変換部材49は、青色の励起光の一部を吸収して緑色〜黄色〜赤色に励起発光する複数種の蛍光体が分散配置、または表面に塗布されたガラスである。この波長変換部材49で励起発光する緑色〜黄色〜赤色の蛍光(図5にFで示す)と、絞り44の開口および励起光パスフィルタ48を透過して蛍光体の励起発光に寄与しない青色の励起光とが合波されて近景観察用の照明光(白色光)が生成され、観察窓30を通して被観察部位に照射される。
The excitation light emitted from the emission end of the
通常観察用照明窓31、32は、観察窓30の左右対称な位置に配されている。通常観察用照明窓31、32の背後には、照明レンズ50、51(図4参照)とライトガイド52、53(図4参照)の出射端が配されており、通常観察用照明窓31、32からライトガイド52、53で導光される照明光が被観察部位に照射される。ライトガイド52、53の光軸は対物光学系40の光軸と平行である。
The normal
CCD41は、観察窓30、対物光学系40を経由した被検体内の被観察部位の像が撮像面41aに入射するように配置されている。撮像面41aには複数の色セグメントからなるカラーフィルタ、例えばベイヤー配列の原色(RGB)カラーフィルタが形成されている。
The
撮像面41a上には、四角枠状のスペーサ54を介して矩形板状のカバーガラス55が取り付けられている。CCD41、スペーサ54、およびカバーガラス55は、接着剤で互いに接着されて組み付けられる。これにより、スペーサ54およびカバーガラス55で囲まれた密閉空間内に撮像面41aが収容され、塵埃や水等の侵入から撮像面41aが保護される。
On the
CCD41の後端には回路基板56が固着されている。CCD41の後端部と回路基板56の前端部には複数の端子が設けられ、これらはワイヤボンディング等により電気的な接続がなされている。また、回路基板56には後端部にも端子が設けられており、該端子と伝送ケーブル57がハンダ付け等で電気的に接続されている。
A
図4において、電子内視鏡10の操作部14には、アナログ信号処理回路(以下、AFEと略す)65、CCD駆動回路66、およびCPU67が設けられている。AFE65は、相関二重サンプリング回路(以下、CDSと略す)、自動ゲイン制御回路(以下、AGCと略す)、およびアナログ/デジタル変換器(以下、A/Dと略す)から構成されている。CDSは、CCD41から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、CCD41で生じるリセット雑音およびアンプ雑音の除去を行う。AGCは、CDSによりノイズ除去が行われた撮像信号を、プロセッサ装置11から指定されるゲイン(増幅率)で増幅する。A/Dは、AGCにより増幅された撮像信号を所定のビット数のデジタル信号に変換する。A/Dでデジタル化された撮像信号は、伝送ケーブル57を介してプロセッサ装置11の画像処理回路74に入力される。
In FIG. 4, the
CCD駆動回路66は、CCD41の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、電子シャッタパルス、読み出しパルス、リセットパルス等)とAFE65用の同期パルスとを発生する。CCD41は、CCD駆動回路66からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。AFE65の各部は、CCD駆動回路66からの同期パルスに基づいて動作する。
The
CPU67は、電子内視鏡10とプロセッサ装置11とが接続された後、プロセッサ装置11のCPU70からの動作開始指示に基づいて、CCD駆動回路66を駆動させるとともに、CCD駆動回路66を介してAFE65のAGCのゲインを調整する。
After the electronic endoscope 10 and the
CPU70は、プロセッサ装置11全体の動作を統括的に制御する。CPU70は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ROM71には、プロセッサ装置11の動作を制御するための各種プログラム(OS、アプリケーションプログラム等)やデータ(グラフィックデータ等)が記憶されている。CPU70は、ROM71から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるRAM72に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、CPU70は、検査日時、患者や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、プロセッサ装置11の操作パネルやLAN(Local Area Network)等のネットワークより得て、RAM72に記憶する。
The
操作部73は、プロセッサ装置11の筐体に設けられる操作パネル、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。CPU70は、操作部73、および電子内視鏡10の操作部14にあるレリーズボタンやモード切替スイッチ19等からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
The
画像処理回路74は、電子内視鏡10から入力された撮像信号に対して、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、画像強調、画像用ノイズリダクション、色変換等の各種画像処理を施す。
The
表示制御回路75は、CPU70からROM71およびRAM72のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、観察画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者、現在選択されている観察モード等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース(GUI;Graphical User Interface)等がある。表示制御回路75は、画像処理回路74からの画像に対して、表示用マスク、文字情報、GUIの重畳処理、モニタ18の表示画面への描画処理等の各種表示制御処理を施す。
The
表示制御回路75は、画像処理回路74からの画像を一時的に格納するフレームメモリを有する。表示制御回路75は、フレームメモリから画像を読み出し、読み出した画像をモニタ18の表示形式に応じたビデオ信号(コンポーネント信号、コンポジット信号等)に変換する。これにより、モニタ18に観察画像が表示される。
The
プロセッサ装置11には、上記の他にも、画像に所定の圧縮形式(例えばJPEG形式)で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、圧縮された画像をCFカード、光磁気ディスク(MO)、CD−R等のリムーバブルメディアに記録するメディアI/F、LAN等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークI/F等が設けられている。これらはデータバス等を介してCPU70と接続されている。
In addition to the above, the
光源装置12は、通常観察用光源80および近景観察用光源81を有する。通常観察用光源80は、青色〜赤色までのブロードな波長の光、例えば図5のWで示すような480nm以上750nm以下の波長帯の白色光を発生するキセノンランプや白色LED(発光ダイオード)等である。近景観察用光源81は、蛍光体の励起光として、例えば図5のEで示すような500nm付近にのみ光強度を有する青色の光を発生する半導体レーザやLED等である。
The light source device 12 includes a normal
各光源80、81は、光源ドライバ82、83によってそれぞれ駆動される。集光レンズ84、85は、各光源80、81から発せられた各光を集光して、ライトガイド42、52、53の入射端にそれぞれ導光する。集光レンズ84、85とライトガイド42、52、53の間には、ライトガイド42、52、53の入射端に入射させる光の光量を調節するための可動絞り86、87が設けられている。光源装置12のCPU88は、プロセッサ装置11のCPU70と通信し、光源ドライバ82、83と可動絞り86、87の動作制御を行う。
The
通常観察モードが選択された場合、CPU70は、CPU88を介して光源ドライバ82の駆動を制御して、通常観察用光源80を点灯させる。被観察部位に照射される照明光は通常観察用照明窓31、32からの白色光となる。一方、近景観察モードが選択された場合は、通常観察用光源80を消灯させて近景観察用光源81を点灯させる。被観察部位に照射される照明光は、対物光学系40の光軸と同軸の観察窓30からの白色光となる。なお、近景観察モード時に通常観察用光源80を点灯させたまま近景観察用光源81を点灯させ、通常観察用照明窓31、32と観察窓30の双方から白色光を照射してもよい。
When the normal observation mode is selected, the
次に、上記のように構成された電子内視鏡システム2の作用について説明する。電子内視鏡10で被検体内を観察する際、術者は、電子内視鏡10と各装置11、12とを繋げ、各装置11、12の電源をオンする。そして、操作部73を操作して、被検体に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
Next, the operation of the electronic endoscope system 2 configured as described above will be described. When observing the inside of the subject with the electronic endoscope 10, the operator connects the electronic endoscope 10 and the
検査開始を指示した後、術者は、挿入部13を被検体内に挿入し、光源装置12からの照明光で被検体内を照明しながら、CCD41による被検体内の観察画像をモニタ18で観察する。
After instructing the start of the examination, the surgeon inserts the
CCD24から出力された撮像信号は、AFE65の各部で各種処理を施された後、プロセッサ装置11の画像処理回路74に入力される。画像処理回路74では、入力された撮像信号に対して各種画像処理が施され、画像が生成される。画像処理回路74で処理された画像は、表示制御回路75に入力される。表示制御回路75では、CPU70からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、観察画像がモニタ18に表示される。
The imaging signal output from the CCD 24 is subjected to various processes in each part of the
電子内視鏡システム2で検査を行うときには、観察対象に応じて近景観察モードと通常観察モードが切り替えられる。例えば、挿入部13を被検体内に挿入する際には通常観察モードを選択して、比較的遠景を照射して得られた画像を観察して広い視野を確保しつつ挿入作業を行う。詳細な観察が必要な病変が発見された際には近景観察モードを選択し、先端部17を病変に近付けて同軸照明して得られた画像を観察する。そして、必要に応じてレリーズボタンを操作して静止画像を取得したり、病変に処置が必要な場合は鉗子チャンネル58に各種処置具を挿通させて、病変の切除や投薬等の処置を施す。
When the inspection is performed by the electronic endoscope system 2, the foreground observation mode and the normal observation mode are switched according to the observation target. For example, when inserting the
通常観察モードの場合は、CPU70の指令の下に、通常観察用光源80が点灯されて、観察窓30の左右に配置された通常観察用照明窓31、32から被観察部位に照明光が照射される。
In the normal observation mode, the normal
一方、近景観察モードが選択された場合は、通常観察用光源80が消灯されて近景観察用光源81が点灯される。近景観察用光源81から発せられた励起光はライトガイド42で先端部17に導光され、プリズム45と絞り44の励起光パスフィルタ47、48を通って波長変換部材49に一部入射する。波長変換部材49に入射した励起光により波長変換部材49の蛍光体から緑色〜黄色〜赤色の蛍光が発せられ、この蛍光と絞り44を素通りした励起光とを合波した白色光が観察窓30から被観察部位に照射される。
On the other hand, when the foreground observation mode is selected, the normal
先端部17を被観察部位にある程度(例えば数mm)近付けると、対物光学系40と通常観察用の照明光学系の光軸がずれているため、通常観察用の照明光では観察視野が照明しきれず、観察に必要な画像の明るさを確保することが難しくなる。こうした場合には近景観察モードを選択して対物光学系40と同じ光軸で照明を行うことで、先端部17に近い被観察部位に十分な明るさの照明光を照射することができ、診断に好適な観察画像を得ることができる。
When the
同軸照明では、被観察部位の像以外の光(本例では励起光と蛍光)がCCD41の撮像面41aに入射してノイズ成分となることを防止する必要がある。
In the coaxial illumination, it is necessary to prevent light (excitation light and fluorescence in this example) other than the image of the site to be observed from entering the
本例では絞り44の観察窓30側を蛍光体含有の波長変換部材49、プリズム45側を励起光パスフィルタ48で構成するので、蛍光は励起光パスフィルタ48で遮光されてプリズム45側には入射しない。仮に被観察部位の像に含まれる励起光と同じ波長帯成分の光で波長変換部材49の蛍光体が励起発光したとしても同様である。このため蛍光がCCD41の撮像面41aに入射することはない。また、プリズム45と絞り44の励起光パスフィルタ47、48により、蛍光体の励起に寄与する以外の励起光は全て観察窓30を通して被観察部位に照射され、その反射光も各励起光パスフィルタ47、48を通ってライトガイド42の出射端側に透過するため、励起光もCCD41の撮像面41aに入射することはない。すなわちCCD41の撮像面41aにはノイズ成分は到達せず被観察部位の像のみが到達する。従って観察画像の画質を良好に保つことができる。
In this example, the
励起光パスフィルタ48と波長変換部材49とで絞り44を一体的に構成するので、対物光学系の小型化に寄与することができる。また、蛍光がプリズム45側に漏れることを励起光パスフィルタ48で効果的に防止することができる。
Since the
通常観察モードと近景観察モードを用意し、モード切替スイッチ19の操作で各モードを切替可能としたので、観察対象や術者の嗜好に合った内視鏡検査を行うことができる。 Since the normal observation mode and the foreground observation mode are prepared and each mode can be switched by operating the mode switch 19, an endoscopic examination suitable for the observation target and the operator's preference can be performed.
なお、プリズム45の励起光パスフィルタ47により、被観察部位の像に含まれる励起光と同じ波長帯成分の光も、ライトガイド42の出射端側に透過して撮像面41aには到達しないが、元々生体内組織の色は赤色が主で青色成分は極僅かであるため、被観察部位の像に含まれる励起光と同じ波長帯成分の光が撮像面41aに入射しなくとも観察画像の画質には影響しない。また、キセノンランプ等と比べて励起光と蛍光による合波光は光量が若干落ちるが、近景観察用であるためさほど高い光量は必要ない。
Note that although the excitation light path filter 47 of the
励起光の撮像面41aへの入射防止をより完璧なものとするため、図6に示すように撮像面41a上に励起光カットフィルタ95を設けてもよい。励起光カットフィルタ95は図5にCFで示すように、励起光よりも短い波長帯成分の光を遮光する(励起光の波長以上の光を透過させる)。カバーガラス55を励起光カットフィルタ95としても可である。
In order to prevent the excitation light from entering the
波長変換部材49は絞り(上記実施形態では励起光パスフィルタ48)よりも対物側にあればよく、例えば観察窓30の縁に波長変換部材49の機能をもたせてもよい。但しこの場合は被観察部位の像に多少蛍光が混ざる。このため、撮像面41aに蛍光が入射することがない分、上記実施形態のように絞り(励起光パスフィルタ48)と一体的に波長変換部材49を設けるか、または絞りの近くに波長変換部材を配置するほうが好適である。
The
上記実施形態では、光源装置12に近景観察用光源81を搭載し、ライトガイド42で励起光を導光しているが、ライトガイド42を廃して近景観察用光源81を先端部17に搭載してもよい。さらに通常観察用光源80やライトガイド52、53等の通常観察用照明系自体を無くして、近景観察用照明系だけで電子内視鏡10を構成してもよい。挿入部13の細径化を達成することができる。
In the above embodiment, the light source device 12 is mounted with the near view
なお、本発明に係る電子内視鏡システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、撮像素子は上記実施形態のCCDに限らずCMOSイメージセンサを用いてもよい。また、被観察部位に照射する照明光として各モードとも白色光を用いる例を説明したが、特定の波長帯の照明光を照射する構成としてもよい。この場合は通常観察用光源に特定波長帯の光を発するものを、波長変換部材の蛍光体に励起光とは異なる特定波長帯の光を励起発光するものをそれぞれ採用すればよい。 Note that the electronic endoscope system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. For example, the image sensor is not limited to the CCD of the above embodiment, and a CMOS image sensor may be used. Moreover, although the example which uses white light for each mode as an illumination light irradiated to a to-be-observed site was demonstrated, it is good also as a structure which irradiates the illumination light of a specific wavelength band. In this case, what normally emits light of a specific wavelength band to the observation light source and what emits and emits light of a specific wavelength band different from the excitation light may be employed for the phosphor of the wavelength conversion member.
上記実施形態では電子内視鏡を例示したが、本発明はこれに限らず、イメージガイドを用いたファイバスコープや、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡等、他の形態の内視鏡にも適用することができる。また、医療用だけでなく、工業分野で利用される内視鏡に適用してもよい。 In the above embodiment, an electronic endoscope is exemplified, but the present invention is not limited to this, a fiberscope using an image guide, an ultrasonic endoscope in which an imaging element and an ultrasonic transducer are built in the tip, and the like. The present invention can also be applied to other types of endoscopes. Moreover, you may apply to the endoscope utilized not only for medical use but in an industrial field.
2 電子内視鏡システム
10 電子内視鏡
11 プロセッサ装置
12 光源装置
17 先端部
19 モード切替スイッチ
30 観察窓
31、32 通常観察用照明窓
40 対物光学系
41 CCD
42、52、53 ライトガイド
44 絞り
45 プリズム
47、48 励起光パスフィルタ
49 波長変換部材
67、70、88 CPU
80 通常観察用光源
81 近景観察用光源
95 励起光カットフィルタ
2 Electronic Endoscope System 10
42, 52, 53
80 Light source for
Claims (10)
第一の波長帯域の光で波長変換部材の蛍光体を励起させて第二の波長帯域の光を生じさせ、第一、第二の波長帯域の光を合波した照明光を被観察部位に照射する第一照明光学系とを備え、
前記対物光学系と前記第一照明光学系の光軸を同一とし、絞りよりも対物側に波長変換部材を配置することを特徴とする内視鏡。 An objective optical system having a stop for limiting the amount of incident light of the image of the observed region of the subject;
The phosphor of the wavelength conversion member is excited with light in the first wavelength band to generate light in the second wavelength band, and the illumination light combined with the light in the first and second wavelength bands is applied to the site to be observed. A first illumination optical system for irradiating,
An endoscope, wherein the objective optical system and the first illumination optical system have the same optical axis, and a wavelength conversion member is disposed closer to the objective side than the stop.
プリズムの斜面に第一の波長帯域の光のみを選択的に透過させるナローパスフィルタを設けることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 The objective optical system has a prism that refracts an image of a site to be observed at the rear stage of the stop,
The endoscope according to claim 1, wherein a narrow-pass filter that selectively transmits only light in the first wavelength band is provided on the slope of the prism.
第一の波長帯域の光を発する光源の駆動を制御する光源装置とを備えることを特徴とする内視鏡システム。 An objective optical system having a stop that limits the amount of incident light on the image of the observed region of the subject, and the light of the first wavelength band excites the phosphor of the wavelength conversion member to generate light of the second wavelength band. , Having an illumination optical system that irradiates an observation site with illumination light combined with light in the first and second wavelength bands, the objective optical system and the illumination optical system have the same optical axis, and the objective side from the stop An endoscope in which a wavelength conversion member is disposed,
An endoscope system comprising: a light source device that controls driving of a light source that emits light in a first wavelength band.
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