JPH1176148A - Endoscope - Google Patents

Endoscope

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JPH1176148A
JPH1176148A JP9247973A JP24797397A JPH1176148A JP H1176148 A JPH1176148 A JP H1176148A JP 9247973 A JP9247973 A JP 9247973A JP 24797397 A JP24797397 A JP 24797397A JP H1176148 A JPH1176148 A JP H1176148A
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insertion tube
guide ring
light
image
optical fiber
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JP9247973A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyoshi Ota
泰能 太田
Original Assignee
Shimadzu Corp
株式会社島津製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the brightness of an entire image uniform for enhanced image quality by causing illumination produced by light emitted from optical fibers to be spread up to a peripheral part. SOLUTION: An imaging part 5 taking an optical image incident from the end of an insertion tube 2 is provided at the center of the insertion tube 2, and a number of optical fibers 4 emitting illuminating light from the terminal of the insertion tube 2 are arranged on the periphery of the insertion tube 2. A guide ring 6 is fitted over the end of an endoscope, and light emitted from the cross section of each optical fiber 4 is made to impinge on the guide ring 6 and pass through the end surface and the outside surface of the guide ring 6 to spread the light over a wide angle in the forward direction, thereby providing sufficient illumination not only to the center abut also to the periphery to prevent the contour of an image taken by the imaging part 5 from becoming dark and to provide an image whose brightness is uniform as a whole.

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、内視鏡検査や腹腔鏡下外科手術等及び設備診断用の工業用監視装置に用いる内視鏡に関する。 The present invention relates to relates to an endoscope used for industrial monitoring apparatus endoscopy and laparoscopic surgery or the like and facilities for diagnosis.

【0002】 [0002]

【従来の技術】腹腔鏡下外科手術では、患者の腹部に数カ所の小さい穴を開けて内視鏡の一種である腹腔鏡を挿入し、この腹腔鏡で撮像した内部の様子をモニタ画面で見ながら他の穴から鉗子等を挿入して外科手術を行う。 BACKGROUND OF THE INVENTION Laparoscopic surgery to insert the laparoscope, which is a type of endoscope opened several places of small holes in the patient's abdomen, looking at the state of the internal captured by the laparoscope at the monitor screen performing a surgical operation by inserting a forceps or the like from the other hole while.

【0003】前記腹腔鏡は、図4に示すように、装置本体1から筒状の挿入管2を突出させたものであり、この挿入管2を腹部に挿入して先端から腹腔内を撮像するようになっている。 [0003] The laparoscope, as shown in FIG. 4, which is protruded a cylindrical insertion tube 2 from the apparatus main body 1, to image the abdominal cavity from the tip to insert the insertion tube 2 into the abdomen It has become way. 挿入管2は、図5に示すように、直径1cm程度のステンレス製のパイプ3内の周縁部に、多数本の光ファイバ4を束にしてリング状に配置すると共に、これらの光ファイバ4に囲まれた中央部に撮像部5 Insertion tube 2, as shown in FIG. 5, the periphery of the stainless steel pipe 3 having a diameter of about 1 cm, with arranging book the optical fiber 4 a number in the bundle in a ring shape, these optical fibers 4 imaging unit 5 in the central portion surrounded by
を設けたものである。 In which the provided. なお、図5では、パイプ3内の周縁部に光ファイバ4を3重に重ねて配置した場合を示すが、実際の光ファイバ4は極めて細いため、さらに多重に重ねて数千本程度が配置される。 In FIG. 5, shows the case of arranging overlapping the optical fiber 4 in triplicate on the periphery of the pipe 3, the actual for the optical fiber 4 is extremely thin, yet several thousand is arranged to overlap the multiple It is. 各光ファイバ4は、 Each of the optical fibers 4,
それぞれ挿入管2の軸方向に沿ってまっすぐ平行に配置され、隙間を樹脂等で封止されると共に、この挿入管2 It is straight parallel arranged along the respective axial directions of the insertion tube 2, with sealed gaps with a resin or the like, the insertion tube 2
の先端で垂直にカットされて終端されている。 It is at the tip cut vertically is terminated. そして、 And,
装置本体1内のハロゲンランプ等の光源からの光を伝送してこの終端から放出することにより、挿入管2の前方の被写体を照明するようになっている。 By releasing from the end to transmit light from a light source such as a halogen lamp in the apparatus main body 1 so as to illuminate the front of the subject of the insertion tube 2.

【0004】撮像部5は、挿入管2内のこれらの光ファイバ4に囲まれた中央部の空間に配置されたカバーガラス5aとレンズ5bとCCD撮像素子5cとから成る。 [0004] the imaging unit 5 is composed of these cover glass 5a disposed in the space of the central portion surrounded by the optical fiber 4 and the lens 5b and the CCD image sensor 5c in the insertion tube 2.
カバーガラス5aは、これらの光ファイバ4に囲まれた挿入管2の先端開口部を塞ぎ内部を密閉するための透明な平板ガラスであり、前記光ファイバ4によって照明を受けた前方の被写体からの光を通過させ、挿入管2の内部に取り込むことができる。 Cover glass 5a is a transparent plate glass for sealing the internal blocks the distal opening of the insertion tube 2 these surrounded by an optical fiber 4, from the front of the subject undergoing illuminated by the optical fiber 4 light to pass through, it can be incorporated into the interior of the insertion tube 2. レンズ5bは、このカバーガラス5aを通って挿入管2内に入射した光を後方のC Lens 5b is, C the light incident on the insertion tube 2 through the cover glass 5a behind the
CD撮像素子5cの受光面に結像させるための光学系である。 The light receiving surface of the CD image sensor 5c is an optical system for imaging. CCD撮像素子5cは、レンズ5bによって結像された被写体の画像を電気信号に変換しビデオ信号として出力する撮像素子である。 CCD imaging element 5c is an imaging device that outputs an image of an object formed as a conversion to a video signal to an electrical signal by the lens 5b. そして、このCCD撮像素子5cから出力されたビデオ信号は、ケーブル5dを通して装置本体1を介して図示しない外部のモニタに送られ表示されるようになっている。 The video signal output from the CCD image sensor 5c is sent to an external monitor (not shown) through the apparatus main body 1 through a cable 5d so as to be displayed.

【0005】なお、ここでは、挿入管2内にCCD撮像素子5cを配置した撮像部について説明したが、この挿入管2内には複数のレンズ等からなる光学系のみを配置し、装置本体1側にCCD撮像素子5cを配置する場合もある。 [0005] Here, although described imaging unit disposing the CCD image sensor 5c in the insertion tube 2, is arranged only optical system comprising a plurality of lenses such as the insertion pipe 2, the main body 1 in some cases to place the CCD image sensor 5c to the side.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の腹腔鏡は以上のように構成されており、光ファイバ4は、光を終端で散乱させることなく出射するが、開口角以上には広がらないので、この光による照度は、出射方向の真正面が最も強くなり周辺になるほど大幅に弱まる。 [Problems that the Invention is to Solve Conventional laparoscopic is constituted as described above, the optical fiber 4 is emitted without scattering light at the end, so does not extend beyond the opening angle, the illumination by light, weakened significantly as directly in front of the exit direction is around the strongest. そして、従来の腹腔鏡は、これらの光ファイバ4を通して挿入管2の先端からまっすぐに光を出射するので、多数の光ファイバ4からの光を全て統合しても、図6に示すように、前方中央部の照度が最も強くなり周辺ほど弱くなる。 The conventional laparoscope, since emits straight light from the insertion tube 2 tip through these optical fibers 4, be integrated all the light from the plurality of optical fibers 4, as shown in FIG. 6, illumination of the front center portion becomes weaker peripheral strongest. 従って、撮像部5のCCD撮像素子5cが、このような光ファイバ4による照明を受けた被写体を撮像すると、画像の中央部は極めて明るくなるが、周辺部は急速に暗くなる。 Therefore, CCD image sensor 5c of the imaging unit 5, when imaging a subject that received illumination by such an optical fiber 4, the central portion of the image becomes extremely bright, the peripheral portion is rapidly darkened.

【0007】このため、従来の腹腔鏡は、モニタに表示された画像が中央部は明るすぎるためにハレーションによって色が飛び白っぽくなるにもかかわらず、周辺部は暗くなって被写体の識別が困難になり、モニタ画面が見ずらくなるという問題があった。 [0007] Therefore, the conventional laparoscope central portion image displayed on the monitor even though whitish flying colors by halation to too bright, the peripheral portion is difficult to distinguish the subject becomes dark now, the monitor screen there is a problem that pleasure made without looking.

【0008】上記問題を解消するために、CCD撮像素子5cで撮像したビデオ信号をコンピュータで処理することにより、中央部のハレーションを押さえると共に周辺部の信号輝度を上げ、画像全体の明るさを均一にしてからモニタに表示させる技術が以前から提案されている。 In order to solve the above problems, by processing the video signal picked up by the CCD image sensor 5c in the computer, increases the signal intensity of the peripheral portion with pressing the halation of the central portion, uniform brightness of the entire image technology to be displayed on the monitor from and to have been previously proposed. しかし、このようなコンピュータ処理を行うと、中央部では、被写体のエッジが強調され過ぎて黒い縁取り状の虚像が現れるという問題が生じる。 However, when performing such computer processing, the central portion, a problem that a black border-like virtual image object edges excessively emphasized appears occurs. また、周辺では、輝度を上げても露光不足による画像のざらつき感は消えないので、被写体の質感を正確に表示出来ないという問題が生じる。 In addition, in the peripheral, it does not disappear graininess of the image due to insufficient exposure also increase the brightness, a problem that can not be accurately display the texture of the subject arises.

【0009】そのため、挿入管の先端部にディフューザを入れて光を拡散させる方法があるが、光そのものは広角に分散するが、照射光の強度が下がり、露光不足を解消することができない。 [0009] Therefore, there is a method of putting a diffuser to diffuse the light to the distal end of the insertion tube, the light itself is dispersed in a wide angle, edge intensity of the applied light, it is impossible to eliminate the underexposure.

【0010】なお、上記問題は、腹腔鏡のみならず内視鏡一般に共通するものである。 [0010] The above problem is common to endoscope generally not laparoscope only.

【0011】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバによる照明を周辺部にまで十分に広げることにより、画像全体の明るさを均一にし、画質を向上させることができる内視鏡を提供することを目的としている。 [0011] The present invention has been made in view of such circumstances, by increasing the illumination by optical fibers sufficiently to the periphery, a uniform brightness of the entire image, among which it is possible to improve the image quality It is an object of the present invention to provide an endoscope.

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡は、挿入管の中央部に、この挿入管の先端から入射する光像を撮像する撮像部が設けられると共に、挿入管の周縁部に、この挿入管の終端から照明用の光を放出する多数本の光ファイバが配置された内視鏡において、内視鏡の先端部にガラス製のガイドリングを嵌合し、光ファイバの終端面から放出された光をガイドリングに入射させ、その先端面及び外側面を通過して前方方向に広角に出射させることにより、中央部のみならず周辺部にも十分な照明が施され、撮像部が撮像した画像の周囲が暗くなるようなことがなく、全体に均一な明るさの画像を得ることができる。 Means for Solving the Problems] To achieve the above object, an endoscope of the present invention, the central portion of the insertion tube, the imaging unit is provided for imaging an optical image incident from the distal end of the insertion tube together, the peripheral portion of the insertion tube, the endoscope number of optical fibers that emit light for illumination from the end of the insertion tube is arranged, fitted with glass guide ring at the distal end of an endoscope fully engaged, the light emitted from the end surface of the optical fiber is incident on the guide ring, by emitting a wide angle in a forward direction through the front end surface and an outer surface, to the peripheral portion not central portion only Do illumination is performed, without such surroundings become dark image imaging unit has captured, it is possible to obtain an image of uniform brightness across.

【0013】 [0013]

【発明の実施の形態】本発明の腹腔鏡の一実施例を図1 One embodiment of a laparoscopic DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention Figure 1
及び図2に示す。 And it is shown in FIG. 図1は本発明の腹腔鏡の挿入管の縦断断面図と正面図を示したものである。 Figure 1 shows a longitudinal sectional view and a front view of the insertion tube of the laparoscope of the present invention. なお、図4〜図6 In addition, FIGS. 4 to 6
に示した従来例と同様の機能を有する構成物には同じ番号を付記している。 And they are indicated by the same numerals in the configuration having a function similar to the conventional example shown in.

【0014】本実施例では、腹腔鏡について説明するが、他の内視鏡や設備診断用の工業用監視装置の場合にも同様に実施することができる。 [0014] In the present embodiment, will be described laparoscope, it can be carried out similarly in the case of other endoscopes and facility diagnosis industrial monitoring device for. 本発明による腹腔鏡の装置本体1及び撮像部5は、図4及び図5に示した従来例と同様の構成であるが、挿入管2及び光ファイバ4 Apparatus main body 1 and the imaging unit 5 of the laparoscope according to the present invention is conventional and similar to the configuration shown in FIGS. 4 and 5, the insertion tube 2 and the optical fiber 4
は、その先端の一部をガイドリング6に置き換えている。 It is replaced by a part of the tip to the guide ring 6. 光ファイバ4の終端面とガイドリング6の後端面は、挿入管2の軸方向に垂直な平面を形成している。 The rear end surface of the end surface and the guide ring 6 of the optical fiber 4 form a plane perpendicular to the axis direction of the insertion tube 2. 光ファイバ4は、パイプ3内の周辺部に多数本を束にしてリング状に配置し、隙間を樹脂等で封止している。 Optical fibers 4 are a large number of the bundle to the periphery of the pipe 3 is arranged in a ring, it seals the clearance with a resin or the like. ガイドリング6は光ファイバ4内のコア材質に比較して屈折率の小さいものを使用する。 Guide ring 6 compared to the core material of the optical fiber 4 using a smaller refractive index.

【0015】このように配置した光ファイバ4は、装置本体1内のハロゲンランプ等の光源からの光を受光する。 The optical fibers 4 arranged in this way, to receive light from the light source such as a halogen lamp in the apparatus main body 1. 光ファイバ4の最大開口角度θmax以上の角度で受光した光は、光ファイバ4内で減衰するが、最大開口角度を越えない角度で受光された光は、光ファイバ4内を伝送し、光ファイバ4の終端面よりガイドリング6の後端面に入射される。 Light received by the maximum opening angle θmax or more angles of the optical fiber 4 is attenuated in the optical fiber 4, the light received at an angle not exceeding the maximum opening angle is transmitted through the optical fiber 4, an optical fiber It is incident on the rear surface of the guide ring 6 than 4 terminal end face. ガイドリング6は、その屈折率が光ファイバ4のコアに比べて小さく、また、その内側面は撮像部を囲む反射物体に接しているので、ガイドリング6の後端面に入射した光は、挿入管2の軸方向に対し外向きの角度方向に進む。 Guide ring 6 is smaller its refractive index than the core of the optical fiber 4, and since the inner surface thereof is in contact with the reflective object surrounding the imaging unit, the light incident on the rear surface of the guide ring 6, insert proceeds to an angle outward direction relative to the axial direction of the tube 2. そして、ガイドリング6の外側面に到達した光は、その入射角度により透過するものと、反射してガイドリング6内を透過するものとに分かれる。 The light that has reached the outer surface of the guide ring 6 is divided into those that transmits to the one transmitted by the incident angle, the reflected and the guide ring 6. ガイドリング6の外側面を透過した光は、屈折して挿入管2の斜め前方を照射する。 The light transmitted through the outer surface of the guide ring 6 irradiates obliquely forward of the insertion tube 2 is refracted. 図2は本発明の腹腔鏡の照明範囲と照度の関係を示したものである。 Figure 2 shows the relationship between the illumination range and illuminance of the laparoscope of the present invention. 図2に示すように、本構成の腹腔鏡においても、ガイドリング6の先端からの光は実線で示した照明範囲とその照度の関係は、図2のC1、C2特性曲線に示すように、出射方向の中心部が最も強く、周辺になるほど弱まるが、ガイドリング6の外側面部から出る光は、一点斜線の範囲を照明し、この照度特性はC3,C4の特性曲線となり、これらの照度特性を集合すると、図2の太線Cで示すような照度特性が得られることになる。 As shown in FIG. 2, also in laparoscopic of this configuration, the light from the distal end of the guide ring 6 illumination range relationship of the illuminance indicated by the solid line, as shown in C1, C2 characteristic curve of FIG. 2, center of the emission direction strongest, although weakened enough becomes near, the light exiting from the outer surface of the guide ring 6 illuminates the range of one point hatched, the illuminance characteristic becomes the characteristic curve of the C3, C4, these illuminance characteristics When aggregating, so that the illuminance characteristic as shown by the bold line C in FIG. 2 is obtained. この照度特性において照度がそのピーク値に対し半減する範囲は、図6に示した従来の腹腔鏡での角度θより広げられることになる。 Range illuminance in the illumination characteristic is halved with respect to the peak value it will be spread than the angle θ in the conventional laparoscope shown in FIG.

【0016】図3は本発明による他の実施例を示したものである。 [0016] Figure 3 illustrates another embodiment according to the present invention. 図3は挿入管2の中心軸を水平にして、上部にその断面を、下部に外側面を示したものである。 Figure 3 is a horizontal central axis of the insertion tube 2, the cross section at the top, shows the outer surface at the bottom. ガイドリング6の先端部は、中心に向かい逆テーパ状(円錐状)に凹ませている。 Tip of the guide ring 6, the inverse tapered toward the center is recessed in (conical). 図に示すように、光ファイバ4は3重(4a、4b、4c)に構成されていて、たとえば、その中の光ファイバ4b内を光線aが進行する場合、光は円錐面に対してほぼ直角に入射しているので、 As shown, the optical fiber 4 is triple (4a, 4b, 4c) have been constructed, for example, when traveling the ray a through the optical fiber 4b therein, the light almost against the conical surface since the incident at a right angle,
そのままa2の光線として直進する。 As straight as a ray of a2. この光線a2は、 This ray a2 is,
光線a1(図2のガイドリングを使用した場合)と比較すると外寄りに進行する。 Compared to light a1 (when using the guide ring 2) traveling in an outboard.

【0017】また、光ファイバ4C内を光線bが進行する場合、ガイドリング6の後端面で屈折した後ガイドリング6の内側面で反射し、先端面で屈折して出射する。 Further, if the optical fiber 4C ray b travels, reflected by the inner surface of the guide ring 6 is refracted at the rear surface of the guide ring 6, and emits the refracted at the distal end surface.
この時、図2の方式に比べて入射角が大きいので、ガイドリング6より出射する光線の方向はb2の方が、b1 At this time, a large angle of incidence than the method of FIG. 2, the direction of light rays emitted from the guide ring 6 towards the b2, b1
より外向きになり、ガイドリング6の先端部から出射され光線が、前方に対して広がることになり、図2に示したC1,C2の照度特性はなだらかとなり、外側面部からの出射光線を合成すると、照度曲線は平坦化する。 More becomes outward, light is emitted from the distal end of the guide ring 6, will be spread with respect to the front, the illuminance characteristic of C1, C2 shown in FIG. 2 becomes smooth, synthesized output light beam from the outer face Then, the illuminance curve to flatten.

【0018】このような腹腔鏡を用いて、被写体を撮像部5のCCD撮像素子5cで撮像すると、光を減衰させることなく、画像全体が均一な明るさになり、中央部が明るすぎたり周辺部が暗くなるようなことがなくなり、 [0018] Using such laparoscope, when capturing a subject by the CCD image sensor 5c of the imaging unit 5, without attenuating the light, the whole image becomes uniform brightness, near or too bright central portion no longer be part such as becomes dark,
広角で画質が向上した画像を得ることができる。 It is possible to obtain an image that image quality is improved in the wide-angle.

【0019】なお、パイプ3は、光ファイバ4や撮像部5を保護するためのものであり、必要に応じて他の材質のものを用いることも可能である。 [0019] Incidentally, the pipe 3 is provided to protect the optical fiber 4 and the imaging unit 5, it is also possible to use those of other materials as needed. また、ガイドリングはプラスチックなど他の光学材料を使用することもできる。 The guide ring can also use other optical materials such as plastic.

【0020】さらに、ガイドリング6の先端面のテーパ角度により、照度特性は変えられるので、使用目的に応じてテーパ角度を選ぶことが出来る。 Furthermore, the taper angle of the distal end surface of the guide ring 6, the illuminance characteristic is changed, it is possible to select a taper angle in accordance with the intended use.

【0021】 [0021]

【発明の効果】本発明の内視鏡によれば、挿入管の先端部にガイドリングを設け、光ファイバからの光を、ガイドリングの先端面および外側面から出射させることにより、挿入管前方の中央部のみならず周辺部にも十分に照明を行うので、広域にわたり撮像でき、明るさが均一化した画像が得られる。 According to the endoscope of the present invention, a guide ring provided at the distal end of the insertion tube, the light from the optical fiber, by exiting from the distal end surface and the outer surface of the guide ring, the insertion tube forward since the receive sufficient illumination in the periphery as well as the central portion only, you can imaging over a wide area, resulting an image homogenized brightness.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の腹腔鏡の一実施例を示す図である。 1 is a diagram showing an embodiment of a laparoscope according to the present invention.

【図2】本発明の腹腔鏡の挿入管からの照射範囲と照度特性を示す図である。 2 is a diagram showing an irradiation range and intensity characteristics from the insertion tube of the laparoscope of the present invention.

【図3】本発明の腹腔鏡の他の実施例の動作原理を示す図である。 3 is a diagram showing the operating principle of another embodiment of a laparoscope present invention.

【図4】従来の腹腔鏡の全体斜視図である。 4 is an overall perspective view of a conventional laparoscope.

【図5】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部の側面図と正面図である。 5 is a side view and a front view of the tip of the insertion tube of a conventional laparoscope.

【図6】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部からパイプ部分を除去して光ファイバの配置状態を示した側面図と照度特性を示す図である。 6 is a diagram showing a side view and illuminance characteristic showing the arrangement of a conventional laparoscope insertion tube optical fiber by removing the pipe section from the tip of the.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…装置本体 2…挿入管 3…パイプ 4…光ファイバ 5…撮像部 5a…カバーガラス 5b…レンズ 5c…CCD撮像素子 5d…ケーブル 6…・ガイドリング 1 ... apparatus body 2 ... insertion tube 3 ... pipe 4 ... optical fiber 5 ... imaging unit 5a ... cover glass 5b ... lens 5c ... CCD image sensor 5d ... cable 6 ... Guide ring

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 挿入管の中央部に、この挿入管の先端から入射する光像を撮像する撮像部が設けられると共に、 The central portion of claim 1 Insertion tube, together with the imaging unit for capturing an optical image incident from the distal end of the insertion tube is provided,
    挿入管の周縁部に、この挿入管の先端側の終端から照明用の光を放出する多数本の光ファイバを備えた内視鏡において、内視鏡の先端部にガイドリングを嵌合し、光ファイバから放出された光を、該ガイドリングの先端面及び外側面を通過して、前方方向に広角に照射させることを特徴とする内視鏡。 The peripheral edge portion of the insertion tube, the endoscope having a plurality of optical fibers that emit light for illuminating from the distal end side of the end of the insertion tube, fitted guide ring at the distal end of the endoscope, the light emitted from the optical fiber, an endoscope through the distal end surface and the outer surface of the guide ring, characterized in that to irradiate a wide angle in the forward direction.
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