JP2011101763A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不可視の波長帯域の特殊光および可視光の通常光を被観察部に照射し、被観察部から発せられた光を受光して被観察部の特殊画像および通常画像を撮像し、その特殊画像および通常画像を表示する画像表示装置に関するものである。 The present invention irradiates the observed portion with special light in the invisible wavelength band and normal light of visible light, receives the light emitted from the observed portion, captures the special image and the normal image of the observed portion, The present invention relates to an image display device that displays the special image and the normal image.
従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、白色光の照射によって体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。 Conventionally, endoscope systems for observing tissue in a body cavity are widely known, and a normal image is obtained by imaging a portion to be observed in a body cavity by irradiation with white light, and this normal image is displayed on a monitor screen. Electronic endoscope systems have been widely put into practical use.
また、上記のような内視鏡システムとして、たとえば、特許文献１においては、通常画像とともに、励起光の照射によって被観察部から発せられた自家蛍光像を撮像して自家蛍光画像を得、これらの画像をモニタ画面上に表示する蛍光内視鏡システムが提案されている。 Moreover, as an endoscope system as described above, for example, in Patent Document 1, an autofluorescence image emitted from an observed part by irradiation of excitation light is captured together with a normal image to obtain autofluorescence images. There has been proposed a fluorescence endoscope system that displays the above image on a monitor screen.
また、蛍光内視鏡システムとしては、たとえば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を予め体内に投入し、励起光を被観察部に照射して血管内のＩＣＧの蛍光を検出することによって血管の蛍光画像を取得するものも提案されている。 In addition, as a fluorescence endoscope system, for example, ICG (Indocyanine Green) is introduced into the body in advance, and the fluorescence image of the blood vessel is detected by irradiating the observation part with excitation light and detecting the fluorescence of ICG in the blood vessel Some have also been proposed.
そして、たとえば、特許文献１に記載の蛍光内視鏡システムにおいては、通常画像と自家蛍光画像とをモニタ上に別々に表示することが提案されている。 For example, in the fluorescence endoscope system described in Patent Document 1, it has been proposed to display a normal image and an autofluorescence image separately on a monitor.
ここで、上述したような蛍光内視鏡システムにおいては、通常画像を撮像するために照射される白色光の被観察部における照射範囲と蛍光画像を撮像するために照射される励起光の照射範囲とは必ずしも一致しておらず、さらに、上述したＩＣＧを用いて蛍光画像を撮像する際には、励起光として不可視の波長帯域の近赤外光が用いられるため、被観察部における励起光の照射範囲を認識することができない。すなわち、たとえば、励起光の照射範囲が白色光の照射範囲より狭い場合、モニタ上に表示されている蛍光画像が、通常画像内のどの範囲の蛍光画像であるのかを即座に認識することができない。したがって、通常画像と蛍光画像との比較を即座に行うことができず、迅速に画像診断を行うことが困難である。 Here, in the fluorescence endoscope system as described above, the irradiation range of the observed portion of white light irradiated to capture a normal image and the irradiation range of excitation light irradiated to capture a fluorescent image Furthermore, when capturing a fluorescent image using the ICG described above, near-infrared light in an invisible wavelength band is used as excitation light. The irradiation range cannot be recognized. That is, for example, when the irradiation range of excitation light is narrower than the irradiation range of white light, it is impossible to immediately recognize which range of fluorescent images in the normal image the fluorescent image displayed on the monitor is. . Therefore, it is difficult to immediately compare the normal image and the fluorescence image, and it is difficult to perform image diagnosis quickly.
また、たとえば、ＩＣＧなどの蛍光薬剤を血中に投与して血管造影、肝臓/肺の区域弁別などを行う際には、蛍光薬剤は血流によって短時間で流れてしまうため、励起光の照射範囲を適切に把握しておかなければ、被観察部の血管や区域などに蛍光薬剤が流れる際にその部分に励起光を適切に照射することができず、所望の蛍光画像を撮像することができない。 In addition, for example, when a fluorescent agent such as ICG is administered into the blood to perform angiography, liver / lung area discrimination, etc., the fluorescent agent flows in a short time due to blood flow. If the range is not properly grasped, when the fluorescent agent flows into the blood vessel or area of the observed portion, the portion cannot be appropriately irradiated with excitation light, and a desired fluorescent image can be captured. Can not.
また、特許文献２および特許文献３においては、レーザメスや低出力のレーザ加工機などにおいて不可視の赤外光レーザを照射する際、その赤外光レーザのスポット位置を示すものとして可視光を照射する方法が提案されている。
Moreover, in
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載の方法は、スポット光の照射位置を点で示すものであり、ある程度の広い面積を有する光の照射範囲を明確にするという技術的思想については一切開示していない。
However, the methods described in
また、不可視の励起光の照射範囲を体腔内に挿入される内視鏡挿入部の動きに追従させて画像処理によって表示させることも考えられるが、内視鏡挿入部の動きに追従させてリアルタイムで画像処理を行うことはシステムとして大きな負担となる。 In addition, the irradiation range of the invisible excitation light may be displayed by image processing following the movement of the endoscope insertion portion inserted into the body cavity, but in real time by following the movement of the endoscope insertion portion. Performing image processing in this is a heavy burden on the system.
また、たとえば、励起光の照射範囲を可視光のガイド光で照射することも考えられるが、励起光の照射範囲全体にガイド光を照射すると、白色光の反射光とガイド光の反射光とが混合されて通常画像が撮像されるため、ガイド光によって照射されている範囲の被観察部の状態を正確に認識することができなくなってしまう。たとえば、ガイド光として赤色の光を用いた場合には、被観察部における血管を認識しづらくなる問題がある。 Further, for example, it is conceivable to irradiate the irradiation range of the excitation light with the guide light of visible light. However, when the guide light is irradiated to the entire irradiation range of the excitation light, the reflected light of the white light and the reflected light of the guide light are changed. Since a normal image is picked up by mixing, it becomes impossible to accurately recognize the state of the observed portion in the range irradiated by the guide light. For example, when red light is used as guide light, there is a problem that it is difficult to recognize blood vessels in the observed portion.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、通常画像内における不可視の波長帯域の照射光の照射範囲を即座に認識することができるとともに、その照射範囲の被観察部の状態も適切に認識することができる画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can immediately recognize the irradiation range of the irradiation light of the invisible wavelength band in the normal image, and also the state of the observed portion of the irradiation range An object of the present invention is to provide an image display device that can be appropriately recognized.
本発明の画像表示装置は、不可視の波長帯域の特殊光および可視光の通常光を被観察部に照射する光照射部と、特殊光の照射によって被観察部から発せられた光を受光して被観察部の特殊画像を撮像するとともに、通常光の照射によって被観察部から発せられた反射光を受光して被観察部の通常画像を撮像する撮像部と、特殊画像と通常画像とを表示する表示部とを備えた画像表示装置において、光照射部が、被観察部における特殊光の照射範囲の輪郭部分のみを示す可視の波長帯域のガイド光を照射するものであり、撮像部が、ガイド光の照射によって被観察部から反射された反射光を受光してガイド画像を撮像するものであり、表示部が、通常画像内にガイド画像を表示するものであることを特徴とする。 The image display device of the present invention receives a light irradiation unit that irradiates the observed portion with special light in the invisible wavelength band and normal light of visible light, and light emitted from the observed portion due to the irradiation of the special light. Captures a special image of the observed part, displays the special image and the normal image, an imaging part that receives reflected light emitted from the observed part by irradiation of normal light and captures the normal image of the observed part In the image display device including the display unit, the light irradiation unit emits guide light in a visible wavelength band indicating only the contour portion of the irradiation range of the special light in the observed portion, and the imaging unit is A guide image is picked up by receiving reflected light reflected from the observed portion by irradiation of the guide light, and the display portion displays the guide image in the normal image.
また、上記本発明の画像表示装置においては、光照射部を、特殊光の光軸とガイド光の光軸とが略同軸になるように導光するものとすることができる。 In the image display device of the present invention, the light irradiating unit may guide the light so that the optical axis of the special light and the optical axis of the guide light are substantially coaxial.
また、光照射部を、特殊光とガイド光との両方を導光するライトガイドを備えたものとすることができる。 Moreover, the light irradiation part can be provided with a light guide that guides both the special light and the guide light.
また、光照射部を、特殊光を射出する光源と、光源から射出された特殊光が入射される光ファイバとを備えたものとし、光源から射出された特殊光の光軸が、光ファイバイの光軸に対して傾くように配置することができる。 In addition, the light irradiation unit includes a light source that emits special light and an optical fiber that receives the special light emitted from the light source, and the optical axis of the special light emitted from the light source is It can arrange | position so that it may incline with respect to an optical axis.
また、光照射部を、特殊光を射出する光源と、光源から射出された特殊光が入射される光ファイバとを備えたものとし、光ファイバの入射端面が、光ファイバの光軸に直交する面に対して傾斜するようにできる。 In addition, the light irradiation unit includes a light source that emits special light and an optical fiber that receives the special light emitted from the light source, and an incident end face of the optical fiber is orthogonal to the optical axis of the optical fiber. It can be inclined with respect to the surface.
また、被観察部へのガイド光の照射または非照射を切り替えるガイド光照射切替部を設けることができる。 In addition, a guide light irradiation switching unit that switches irradiation or non-irradiation of the guide light to the observed part can be provided.
また、ガイド光照射切替部を、特殊光の照射によって被観察部から発せられた光を撮像部が受光したタイミングに応じてガイド光を照射から非照射に切り替えるものとすることができる。 In addition, the guide light irradiation switching unit can be switched from irradiation to non-irradiation of guide light according to the timing at which the imaging unit receives light emitted from the observed portion by irradiation of special light.
本発明の画像表示装置によれば、被観察部における不可視の照射光の照射範囲の輪郭部分のみを示す可視の波長帯域のガイド光を照射し、そのガイド光の照射によって被観察部から反射された反射光を受光してガイド画像を撮像し、そのガイド画像を通常画像内に表示するようにしたので、通常画像内における不可視の照射光の照射範囲を即座に認識することができるとともに、その照射範囲の被観察部の状態も適切に認識することができる。 According to the image display device of the present invention, the guide light in the visible wavelength band indicating only the outline portion of the irradiation range of the invisible irradiation light in the observed portion is irradiated, and reflected from the observed portion by the irradiation of the guide light. The guide image is picked up by receiving the reflected light and the guide image is displayed in the normal image, so that the irradiation range of the invisible irradiation light in the normal image can be recognized immediately, The state of the observed portion in the irradiation range can also be properly recognized.
たとえば、ＩＣＧなどの蛍光薬剤を血中に投与して血管造影、胆管造影、肝臓/肺の区域弁別などを行う際、励起光の照射範囲を適切に把握することができるので、被観察部の血管や胆管などに蛍光薬剤が流れる際にその部分に励起光を適切に照射することができ、適切な蛍光画像を取得することができる。 For example, when an angiography, cholangiography, liver / lung area discrimination, etc. is performed by administering a fluorescent agent such as ICG into the blood, the irradiation range of the excitation light can be properly grasped. When a fluorescent agent flows in a blood vessel, a bile duct, or the like, the portion can be appropriately irradiated with excitation light, and an appropriate fluorescent image can be acquired.
また、画像処理を行うハードウェアなどを新たに設けることなく、簡易な構成でリアルタイムかつ対称臓器などの凹凸などに対応したガイド画像を表示することができる。 Further, it is possible to display a guide image corresponding to irregularities such as a symmetric organ in real time with a simple configuration without newly providing hardware for performing image processing.
また、照射光とガイド光との両方を導光するライトガイドを設けるようにした場合には、簡易な構成で照射光の照射範囲を明確にすることができる。 When a light guide that guides both the irradiation light and the guide light is provided, the irradiation range of the irradiation light can be clarified with a simple configuration.
また、光源から射出された照射光の光軸が、光ファイバイの光軸に対して傾くように配置するようにした場合には、簡易な構成により照射光の照射範囲の輪郭部分のみをガイド光によって照射することができる。 Further, when the optical axis of the irradiation light emitted from the light source is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the optical fiber, only the outline portion of the irradiation range of the irradiation light is guided by the simple configuration. Can be irradiated.
また、光ファイバの入射端面が、光ファイバの光軸に直交する面に対して傾斜するようにした場合にも、簡易な構成により照射光の照射範囲の輪郭部分のみをガイド光によって照射することができる。 In addition, even when the incident end face of the optical fiber is inclined with respect to the plane orthogonal to the optical axis of the optical fiber, only the outline portion of the irradiation range of the irradiation light is irradiated with the guide light with a simple configuration. Can do.
また、被観察部へのガイド光の照射または非照射を切り替えるようにした場合には、ガイド光の照射によって被観察部の状態が認識しづらくなるのを回避することができる。 Further, when switching between irradiation and non-irradiation of the guide light to the observed part, it is possible to avoid the state of the observed part becoming difficult to recognize due to the irradiation of the guide light.
また、撮像部が蛍光を受光したタイミングに応じてガイド光を照射から非照射に切り替えるようにした場合には、照射光の照射範囲を一旦把握した後、自動的にガイド光を非照射に切り替えることができ、被観察部の状態を適切に認識することができる。 In addition, when the imaging unit is switched from irradiation to non-irradiation according to the timing at which the fluorescence is received, once the irradiation range of irradiation light is grasped, the guide light is automatically switched to non-irradiation. And the state of the observed part can be properly recognized.
以下、図面を参照して本発明の画像表示装置の一実施形態を用いた腹腔鏡システムについて詳細に説明する。本発明の画像表示装置は、不可視の波長帯域の光である励起光の照射範囲を示すガイド光の照射方法に特徴を有するものであるが、まずは、その全体構成について説明する。図１は、本実施形態の腹腔鏡システム１の概略構成を示す外観図である。 Hereinafter, a laparoscopic system using an embodiment of an image display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The image display apparatus of the present invention is characterized by a guide light irradiation method that indicates an irradiation range of excitation light that is light in an invisible wavelength band. First, the entire configuration will be described. FIG. 1 is an external view showing a schematic configuration of a laparoscopic system 1 of the present embodiment.
本実施形態の腹腔鏡システム１は、図１に示すように、白色光の通常光、不可視の波長帯域の励起光および可視の波長帯域のガイド光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された通常光、励起光およびガイド光を導光して被観察部に照射するとともに、通常光の照射に基づく通常画像、励起光の照射に基づく蛍光画像およびガイド光の照射に基づくガイド画像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施す画像処理装置３と、画像処理装置３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の通常画像、蛍光画像およびガイド画像を表示するモニタ４とを備えている。
As shown in FIG. 1, the laparoscopic system 1 of the present embodiment includes a
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、腹腔内に挿入される硬質挿入部３０と、硬質挿入部３０によって導光された被観察部の通常画像および蛍光画像並びにガイド画像を撮像する撮像制御ユニット２０とを備えている。
As shown in FIG. 1, the rigid
また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、硬質挿入部３０と撮像制御ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、硬質挿入部３０は接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、ケーブル接続口３０ｃを備えている。なお、本実施形態においては、硬質挿入部３０と撮像制御ユニット２０とを着脱可能なように構成するようにしたが、これらを一体化した構成としてもよい。
In addition, as shown in FIG. 2, the rigid
接続部材３０ａは、硬質挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の一端側３０Ｘに設けられており、たとえば撮像制御ユニット２０側に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像制御ユニット２０と硬質挿入部３０とが着脱可能に接続される。
The
挿入部材３０ｂは、腹腔内の撮影を行う際に腹腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略１０ｍｍの円柱形状を有している。図３に、挿入部材３０ｂの内部の概略構成を示す。挿入部材３０ｂの内部には、図３に示すように、光源装置２から射出された通常光を導光するライトガイドＬＧ１と、ライトガイドＬＧ１によって導光された通常光を被観察部に照射する通常光照射レンズ１１と、光源装置２から射出された励起光およびガイド光を導光するライトガイドＬＧ２と、ライトガイドＬＧ２により導光された励起光およびガイド光を被観察部に照射する励起光照射レンズ１２とを備えている。
The
なお、本実施形態においては、被観察部に照射される通常光の照射範囲と励起光の照射範囲とは一致しておらず、通常光の照射範囲よりも励起光の照射範囲の方が狭くなっているものとする。このように励起光の照射範囲の方が狭くなるのは、励起光源としてレーザ光源を使用した場合、一般的には、直進性の高いレーザ光を広い範囲に照射することは難しいからである。 In the present embodiment, the irradiation range of the normal light and the irradiation range of the excitation light that are irradiated on the observed portion do not match, and the irradiation range of the excitation light is narrower than the irradiation range of the normal light. Suppose that The reason why the irradiation range of the excitation light is thus narrow is that, when a laser light source is used as the excitation light source, it is generally difficult to irradiate a wide range of laser light with high straightness.
また、挿入部材３０ｂ内には、被観察部の通常画像、蛍光画像およびガイド画像を結像する対物レンズ１３および結像光学系１４と、通常画像およびガイド画像を直角方向に反射するとともに、蛍光画像を透過する分光特性を有するダイクロイックプリズム１５と、被観察部において反射し、ダイクロイックプリズム１５を透過した励起光をカットする励起光カットフィルタ１６と、ダイクロイックプリズム１５および励起光カットフィルタ１６を透過した蛍光画像を撮像する高感度撮像素子１７と、ダイクロイックプリズム１５によって直角方向に反射された通常画像およびガイド画像を撮像する撮像素子１８を備えている。
In addition, in the
高感度撮像素子１７は、蛍光像の波長帯域の光を高感度に検出し、蛍光画像信号に変換して出力するものである。高感度撮像素子１７はモノクロの撮像素子である。
The high-
撮像素子１８は、通常像およびガイド光像の波長帯域の光を検出し、通常画像信号に変換して出力するものである。撮像素子１８の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、またはシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。
The
また、図２に示すように、挿入部材３０ｂの側面にはケーブル接続口３０ｃが設けられており、このケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが機械的に接続される。光ケーブルＬＣ内にも挿入部材３０ｂ内と同様にライトガイドＬＧ１およびライトガイドＬＧ２が設けられており、上述したようにケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが機械的に接続されることによって光源装置２と挿入部材３０ｂとが光ケーブルＬＣを介して光学的に接続されることになる。なお、硬質挿入部３０と撮像制御ユニット２０とを一体化した構成とした場合には、硬質挿入部３０内のライトガイドＬＧ１とライトガイドＬＧ１とは撮像制御ユニット２０に接続され、光源装置２から射出された通常光、励起光およびガイド光は撮像制御ユニット２０を介して硬質挿入部３０に入射されることになる。
As shown in FIG. 2, a
また、図１に示す撮像制御ユニット２０には撮像制御部が設けられている。撮像制御部は、高感度撮像素子１７および撮像素子１８の動作を制御するとともに、高感度撮像素子１７から出力された蛍光画像信号および撮像素子１８から出力された通常画像信号に対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力するものである。
Further, the
画像処理装置３は、図４に示すように、通常画像入力コントローラ３１、蛍光画像入力コントローラ３２、画像処理部３３、メモリ３４、ビデオ出力部３５、操作部３６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）３７およびＣＰＵ３８を備えている。
As shown in FIG. 4, the image processing apparatus 3 includes a normal
通常画像入力コントローラ３１および蛍光画像入力コントローラ３２は、所定容量のラインバッファを備えており、撮像制御ユニット２０から出力された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号をそれぞれ一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ３１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ３２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ３４に格納される。
The normal
画像処理部３３は、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。
The
ビデオ出力部３５は、画像処理部３３から出力された通常画像信号および蛍光画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。
The
操作部３６は、種々の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。また、ＴＧ３７は、高感度撮像素子１７、撮像素子１８および後述する光源装置２のＬＤドライバ４８を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。また、ＣＰＵ３８は装置全体を制御するものである。
The
光源装置２は、図４に示すように、約４００〜７００ｎｍの広帯域の波長からなる通常光（白色光）を射出する通常光源４０と、通常光源４０から射出された通常光を集光してライトガイドＬＧ１の入射端面に入射させる集光レンズ４２とを備えている。なお、通常光源４０としては、たとえばキセノンランプが用いられる。また、通常光源４０と集光レンズ４２との間には、絞り４１が設けられており、ＡＬＣ（Automatic light control）からの制御信号に基づいてその絞り量が制御される。
As illustrated in FIG. 4, the
また、光源装置２は、７５０ｎｍより長い波長の不可視の光を励起光として射出する励起光源４３と、励起光源４３から射出された励起光を導光する光ファイバ４４と、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光をガイド光として射出するガイド光源４５と、ガイド光源４５から射出されたガイド光を導光する光ファイバ４６と、光ファイバ４４および光ファイバ４６と大口径光ファイバからなるライトガイドＬＧ２とを接続するファイバ接続部４７と、励起光源４３およびガイド光源４５を駆動するＬＤドライバ４８とを備えている。
The
なお、本実施形態においては、励起光源４３として、蛍光色素であるＩＣＧ（インドシアニングリーン）を励起する７５０ｎｍ〜７９０ｎｍの近赤外光を射出するものを用いるものとするが、励起光としては上記波長帯域の光に限定されず、蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類によって適宜決定される。
In the present embodiment, as the
また、本実施形態においては、ガイド光源４５として６３５ｎｍの赤の光を射出するものを用いるものとするが、ガイド光としては上記波長帯域の光に限定されず、たとえば、被観察部における血管との区別を明確にするためにガイド光として緑の光を用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the guide
ここで、励起光源４３とガイド光源４５のより詳細な構成を図５に示す。励起光源４３は、図５に示すように、励起光を射出するＬＤ光源４３ａ，４３ｂと、ＬＤ光源４３ａ，４３ｂから射出された励起光を集光して光ファイバ４４の入射端面に入射させる集光レンズ４３ｃ，４３ｄとを備えている。また、ガイド光源４５は、ガイド光を射出するＬＤ光源４５ａ，４５ｂと、ＬＤ光源４５ａ，４５ｂから射出されたガイド光を集光して光ファイバ４６の入射端面に入射させる集光レンズ４５ｃ，４５ｄとを備えている。
Here, a more detailed configuration of the
また、励起光が入射される光ファイバ４４は複数の細径光ファイバ４４ａ，４４ｂとから構成されており、ガイド光が入射される光ファイバ４６は複数の細径光ファイバ４６ａ，４６ｂとから構成されている。そして、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂと細径光ファイバ４６ａ，４６ｂは、フェルール等によりバンドル化されたバンドルファイバ５０とされる。そして、このバンドルファイバ５０とライトガイドＬＧ２とがファイバ接続部４７によって光学的に接続されている。
The
ＬＤ光源４３ａと集光レンズ４３ｃとは、図５に示すように、これらの光軸Ｌ１が細径光ファイバ４４ａの光軸Ｘ１と一致するように設けられ、ＬＤ光源４３ｂと集光レンズ４３ｄとは、これらの光軸Ｌ２が細径光ファイバ４４ｂの光軸Ｘ３と一致するように設けられている。したがって、ＬＤ光源４３ａ，４３ｂから射出される励起光は、集光レンズ４３ｃ，４３ｄを介して、入射角度０°で細径光ファイバ４４ａ，４４ｂに入射する。なお、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂに対する入射角度は０°に限らず、０°以上θ/２（θは細径光ファイバの受光角）以下の角度であればよい。
As shown in FIG. 5, the LD
一方、ＬＤ光源４５ａと集光レンズ４５ｃとは、図５に示すように、これらの光軸Ｌ３が細径光ファイバ４６ａの光軸Ｘ３に対して１２°傾くようにして設けられ、ＬＤ光源４５ｂと集光レンズ４５ｄとは、これらの光軸Ｌ４が細径光ファイバ４６ｂの光軸Ｘ４に対して１２°傾くようにして設けられている。したがって、ＬＤ光源４５ａ，４５ｂから射出されるガイド光は、集光レンズ４５ｃ，４５ｄを介して、入射角度１２°で細径光ファイバ４６ａ，４６ｂに入射する。なお、細径光ファイバ４６ａ，４６ｂに対する入射角度は１２°に限らず、θ/２以上θ以下（θは細径光ファイバの受光角）の角度であればよい。なお、細径光ファイバのＮＡ（Numerical Aperture）が０．２２であるときは、θは１２．７°である。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the LD
細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂとライトガイドＬＧ２とは、複数のモードが導波可能なマルチモード光ファイバから構成される。ライトガイドＬＧ２の径は細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂの径よりも大きい。具体的には、ライトガイドＬＧ２の径は、２ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂの径は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍである。また、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂのＮＡは、ライトガイドＬＧ２のＮＡと同じであり、具体的には０．２以上である。
The small-diameter
また、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂのコア径は５５μｍ以上６５μｍ以下であり、より好ましくは６０μｍである。また、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂのクラッド径は７５μｍ以上８５μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍである。また、ライトガイドＬＧ２のコア径は２２５μｍ以上２３５μｍ以下であり、より好ましくは２３０μｍである。また、ライトガイドＬＧ２のクラッド径は２４５μｍ以上２５５μｍ以下であり、より好ましくは２５０μｍである。
The core diameters of the thin
ここで、上述したように細径光ファイバ４６ａ，４６ｂには、入射角度１２°でガイド光が入射されるので、これら細径光ファイバ内の光量分布は、図６（Ａ）に示すように、ファイバ径方向について、光軸Ｘ３，Ｘ４を含む中央部分の光量よりも周辺部の光量の方が大きくなる略凹状の分布となる。そして、被観察部に照射されるガイド光の照射パターンは、図６（Ｂ）に示すように、光量が所定値Ｍ未満のエリア６０と、光量が所定値Ｍ以上のエリア６１と、光量が所定値Ｍ未満のエリア６２とが光軸からファイバ径方向に向かって順に並んだパターンとなる。すわなち、被観察部には、リング形状のガイド光が照射されることになる。
Here, as described above, since the guide light is incident on the small-diameter
そして、図５に示すように、ファイバ接続部４７は、バンドル化された細径光ファイバ４４ａ，４４ｂおよび細径光ファイバ４６ａ，４６ｂの出射端面とライトガイドＬＧ２の入射端面とを、保護媒体（図示省略）等を介して光学的に接続する。これにより、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂから射出された励起光と細径光ファイバ４６ａ，４６ｂから射出されたガイド光とがライトガイドＬＧ２に入射され、ライトガイドＬＧ２内においては、励起光とガイド光とが重ね合わされる。したがって、ライトガイドＬＧ２を介して被観察部に照射される励起光の照射範囲とガイド光の照射範囲とが略一致することになり、すなわち、リング形状のガイド光によって励起光の照射範囲の輪郭部分のみが示される。
Then, as shown in FIG. 5, the
次に、本実施形態の腹腔鏡システムの作用について説明する。 Next, the operation of the laparoscopic system of this embodiment will be described.
まず、光ケーブルＬＣが接続された硬質挿入部３０およびケーブル５が撮像制御ユニット２０に取り付けられた後、光源装置２および撮像制御ユニット２０および画像処理装置３の電源が投入され、これらが駆動される。
First, after the
次に、操作者により硬質挿入部３０が腹腔内に挿入され、硬質挿入部３０の先端が被観察部の近傍に設置される。
Next, the
そして、光源装置２の通常光源４０から射出された通常光が、集光レンズ４２およびライトガイドＬＧ１によって導光され、硬質挿入部３０の通常光照射レンズ１１を介して被観察部に照射される。
Then, the normal light emitted from the
一方、光源装置２の励起光源４３のＬＤ光源４３ａ，４３ｂから射出された励起光が集光レンズ４３ｃ，４３ｄによって集光されて細径光ファイバ４４ａ，４４ｂに入射されるとともに、光源装置２のガイド光源４５のＬＤ光源４５ａ，４５ｂから射出されたガイド光が集光レンズ４５ｃ，４５ｄによって集光されて細径光ファイバ４６ａ，４６ｂに入射される。
On the other hand, the excitation light emitted from the
そして、細径光ファイバ４４ａ，４４ｂによって導光された励起光と細径光ファイバ４６ａ，４６ｂによって導光されたガイド光とがライトガイドＬＧ２に入射され、ライトガイドＬＧ２内において励起光とガイド光とが重ね合わされる。そして、ライトガイドＬＧ２によって導光された励起光とガイド光とが励起光照射レンズ１２を介して被観察部に照射される。上述したように、被観察部に照射される励起光の照射範囲とガイド光の照射範囲とが略一致することになり、すなわち、リング形状のガイド光によって励起光の照射範囲の輪郭部分のみが示される。
Then, the excitation light guided by the small diameter
そして、通常光の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常画像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内の対物レンズ１３および結像光学系１４によって結像され、ダイクロイックプリズム１５により撮像素子１８に向けて直角方向に反射され、撮像素子１８の撮像面上に結像され、撮像素子１８によって所定間隔を空けて順次撮像される。
Then, a normal image based on the reflected light reflected from the observed portion by the irradiation of the normal light is incident from the
また、リング形状のガイド光の照射によって被観察部から反射された反射光に基づくガイド画像も通常像と同様に、対物レンズ１３および結像光学系１４によって結像され、ダイクロイックプリズム１５により撮像素子１８に向けて直角方向に反射され、撮像素子１８の撮像面上に結像され、撮像素子１８によって所定間隔を空けて順次撮像される。
Further, a guide image based on reflected light reflected from the observed portion by irradiation of the ring-shaped guide light is also imaged by the
そして、撮像素子１８において通常像およびガイド光像が光電変換されて通常画像信号が順次出力され、その通常画像信号は撮像制御ユニット２０においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に順次出力される。
Then, the
そして、画像処理装置３に入力された通常画像信号は、通常画像入力コントローラ３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号は、画像処理部３３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。
The normal image signal input to the image processing device 3 is temporarily stored in the normal
そして、ビデオ出力部３５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する。図７（Ａ）に、上述したようにして撮像された通常画像の一例を示す。通常画像Ｐ１内には、励起光の照射範囲の輪郭部分を示すものとしてガイド画像ＧＧが表示される。なお、ガイド画像ＧＧの内側部分については通常像に基づく画像が表示される。
Then, the
一方、励起光の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光画像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内の対物レンズ１３および結像光学系１４によって結像され、ダイクロイックプリズム１５および励起光カットフィルタ１６を通過した後、高感度撮像素子１７の撮像面上に結像され、高感度撮像素子１７によって所定間隔を空けて撮像される。
On the other hand, a fluorescence image based on the fluorescence emitted from the observation portion by the irradiation of the excitation light is incident from the
高感度撮像素子１７から順次出力された蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２０においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に順次出力される。
Fluorescent image signals sequentially output from the high-
そして、画像処理装置３に入力された蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の蛍光画像信号は、画像処理部３３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。
The fluorescence image signal input to the image processing device 3 is temporarily stored in the fluorescence
そして、ビデオ出力部３５は、入力された蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて蛍光画像を表示する。なお、本実施形態においては、予めＩＣＧが被検者に投与され、そのＩＣＧの蛍光によって示された血管画像を蛍光画像として撮像するものとする。図７（Ｂ）に、上述したようにして撮像された蛍光画像の一例を示す。図７（Ｂ）に示すように、通常画像Ｐ１におけるガイド画像ＧＧの内側の範囲の血管画像が蛍光画像として表示される。なお、上述したように、本実施形態においては、通常光の照射範囲よりも励起光の照射範囲の方が狭くなっている。
The
また、上記実施形態においては、ガイド画像をリング形状とするために、ＬＤ光源４５ａおよび集光レンズ４５ｃの光軸Ｌ３が細径光ファイバ４６ａの光軸Ｘ３に対して１２°傾くように設けるとともに、ＬＤ光源４５ｂおよび集光レンズ４５ｄの光軸Ｌ４が細径光ファイバ４６ｂの光軸Ｘ４に対して１２°傾くように設けるようにしたが、これに限らず、たとえば、図８に示すように、ＬＤ光源４５ａおよび集光レンズ４５ｃの光軸Ｌ３と細径光ファイバ４６ａの光軸Ｘ３とが一致するように設けるとともに、ＬＤ光源４５ｂおよび集光レンズ４５ｄの光軸Ｌ４と細径光ファイバ４６ｂの光軸Ｘ４とが一致するように設け、細径光ファイバ４６ａ，４６ｂの入射端面４６ｃ，４６ｄが、光軸Ｘ３，Ｘ４に直交する面に対して角度１２°だけ傾くように研磨するようにしてもよい。なお、細径光ファイバ４６ａ，４６ｂの入射端面４６ｃ，４６ｄの角度は１２°に限らず、θ/２以上θ以下（θは細径光ファイバの受光角）の角度であればよい。
Further, in the above embodiment, in order to make the guide image into a ring shape, the optical axis L3 of the LD
また、上記実施形態においては、被観察部に対してガイド光を常時照射するようにしたが、通常画像にガイド画像が含まれるとガイド画像部分における通常像の状態が認識しにくい場合がある。 In the above-described embodiment, the guide light is always irradiated to the observed portion. However, when the normal image includes the guide image, it may be difficult to recognize the state of the normal image in the guide image portion.
そこで、ガイド光の照射と非照射とを切り替えるようにしてもよい。具体的には、たとえば、操作部３６において、ガイド光の照射と非照射とを切り替える信号の操作者による入力を受け付けるようにし、その受け付けた信号に応じてガイド光の照射と非照射とを切り替えるようにしてもよい。
Therefore, the guide light irradiation and non-irradiation may be switched. Specifically, for example, the
また、操作者によってガイド光の照射と非照射とを切り替えるのではなく、自動的に切り替えるようにしてもよい。たとえば、高感度撮像素子１７によって蛍光像が受光されたタイミングに応じてガイド光を照射から非照射に切り替えるようにしてもよい。より具体的には、高感度撮像素子１７から出力される蛍光画像信号をモニタし、その蛍光画像信号が所定の閾値以上になったときにガイド光を非照射にするようにすればよい。蛍光像の受光タイミングに応じて非照射にするのは、蛍光像を受光し始めた時点においては、操作者は既に通常画像内における励起光の照射範囲を認識しており、ガイド光を照射する必要がないからである。
Further, instead of switching between irradiation and non-irradiation of the guide light by the operator, it may be switched automatically. For example, the guide light may be switched from irradiation to non-irradiation according to the timing at which the fluorescent image is received by the high-
また、上記実施形態のようにＩＣＧなどの薬剤の蛍光像を撮像する場合には、被検者の体内に薬剤を投入するタイミングに応じてガイド光を照射から非照射に切り替えるようにしてもよい。薬剤の投与タイミングに応じて非照射に切り替えるようにするのは、薬剤が投与された後、６０秒以内で被観察部において蛍光が発せられ、上述したように蛍光像を受光し始めた時点においては、操作者は既に通常画像内における励起光の照射範囲を認識しており、ガイド光を照射する必要がないからである。なお、ガイド光を非照射にするタイミングを得る方法としては、たとえば、操作者によって薬剤が被検者に投与される場合には、操作者がフットスイッチなどによって薬剤を投入したことを示す信号を入力し、その信号を受け付けた時点からの経過時間をタイマーなどによって計測し、その計測した経過時間が所定時間になった時点においてガイド光を非照射に切り替えるようにすればよい。上記所定時間については、たとえば、被検者の性別、身長、体重、年齢、および観察部位などの被検者情報に応じた複数の時間をルックアップテーブルなどによって予め設定し、被検者情報を受け付けてその被検者情報に応じた時間を選択して設定するようにしてもよい。 In addition, when a fluorescent image of a drug such as ICG is taken as in the above embodiment, the guide light may be switched from irradiation to non-irradiation according to the timing when the drug is put into the body of the subject. . The reason for switching to non-irradiation according to the administration timing of the drug is that when the drug is administered, the fluorescence is emitted within 60 seconds after the drug is administered, and the fluorescence image starts to be received as described above. This is because the operator already recognizes the irradiation range of the excitation light in the normal image and does not need to irradiate the guide light. As a method for obtaining the timing of non-irradiating the guide light, for example, when a drug is administered to the subject by the operator, a signal indicating that the operator has injected the drug with a foot switch or the like is used. It is only necessary to measure the elapsed time from the time of input and reception of the signal by a timer or the like, and to switch the guide light to non-irradiation when the measured elapsed time reaches a predetermined time. For the predetermined time, for example, a plurality of times according to the subject information such as the subject's gender, height, weight, age, and observation site are set in advance by using a lookup table, etc. You may make it receive and select and set the time according to the subject information.
また、薬剤を被検者に自動的に注入する薬剤自動注入装置を設け、自動的に薬剤を被検者に投入する場合には、薬剤自動注入装置への制御信号を検出することによって薬剤が投入されたことを検出するようにしてもよい。 In addition, when an automatic medicine injection device for automatically injecting medicine into a subject is provided and the medicine is automatically injected into the subject, the medicine is detected by detecting a control signal to the automatic medicine injection device. You may make it detect having thrown in.
また、一旦、ガイド光を非照射に切り替えた後、撮像素子１８によって撮像される通常像の画角が変化したことを検出して、再びガイド光を照射するようにしてもよい。通常像の画角の変化の検出については、たとえば、通常画像信号に基づいてエッジ検出やパターン検出を行い、その検出したエッジやパターンの変化量が所定量よりも大きくなったことを検出することによって行うようにすればよい。
Alternatively, once the guide light is switched to non-irradiation, it may be detected that the angle of view of the normal image captured by the
また、ガイド光の照射と非照射の切替えを所定の時間間隔で行い、ガイド光を点滅させるようにしてもよい。 In addition, the guide light may be switched between irradiation and non-irradiation at predetermined time intervals to blink the guide light.
また、上記実施形態においては、ダイクロイックプリズム１５によって蛍光像と通常像とを分光するようにしたが、これに限らず、蛍光像を結像する光学系と、通常像を結像する光学系とを別々に設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、励起光とガイド光との両方をライトガイドＬＧ２に入射させてこれらの光軸が一致するようにしたが、これに限らず、励起光の光軸とガイド光の光軸とが略同軸になるようにそれぞれを導光する照明光学系を別個に設けるようにしてもよい。 In the above embodiment, both the excitation light and the guide light are incident on the light guide LG2 so that their optical axes coincide with each other. However, the present invention is not limited to this, and the optical axis of the excitation light and the guide light An illumination optical system for guiding each of the optical axes may be provided separately so that the optical axis is substantially coaxial.
また、上記実施形態においては、通常光源としてキセノンランプを用いるようにしたが、これに限らず、ＧａＮ系半導体レーザを用いた高輝度白色光源(商品名：マイクロホワイト、日亜化学工業（株）製)を用いるようにしてもよい。この高輝度白色光源は、波長４４５ｎｍの半導体レーザから出射する光を，光学レンズを用いて光ファイバに導光し，蛍光体材料を塗布した光ファイバのもう一方の端面から，全光束が５０１ｎｍの白色光を放出させるものである。 In the above embodiment, a xenon lamp is used as a normal light source. However, the present invention is not limited to this, and a high-intensity white light source using a GaN-based semiconductor laser (trade name: Micro White, Nichia Corporation) May be used. This high-intensity white light source guides light emitted from a semiconductor laser having a wavelength of 445 nm to an optical fiber using an optical lens, and has a total luminous flux of 501 nm from the other end face of the optical fiber coated with a phosphor material. It emits white light.
また、上記実施形態においては、励起光の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光画像を撮像するようにしたが、これに限らず、被観察部への特殊光の照射による被観察部の吸光特性に基づく画像を撮像するようにしてもよい。 In the above embodiment, the fluorescent image based on the fluorescence emitted from the observed part by the irradiation of the excitation light is captured. However, the present invention is not limited thereto, and the observed part is irradiated by the special light to the observed part. You may make it image the image based on the light absorption characteristic of a part.
また、上記実施形態は、本発明の撮像装置を腹腔鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡装置を有するその他の内視鏡システムに適用してもよい。また、内視鏡システムに限らず、体内に挿入される挿入部を備えていない、いわゆるビデオカメラ型の医用画像撮像装置に適用してもよい。 Moreover, although the said embodiment applies the imaging device of this invention to a laparoscope system, you may apply not only to this but the other endoscope system which has a flexible endoscope apparatus, for example. . Further, the present invention is not limited to an endoscope system, and may be applied to a so-called video camera type medical image capturing apparatus that does not include an insertion portion that is inserted into the body.
１ 腹腔鏡システム
２ 光源装置
３ 画像処理装置
４ モニタ
１０ 硬性鏡撮像装置
１７ 高感度撮像素子
１８ 撮像素子
２０ 撮像制御ユニット
３０ 硬質挿入部
４０ 通常光源
４３ 励起光源
４４ 光ファイバ
４５ ガイド光源
４６ 光ファイバ
４７ ファイバ接続部
５０ バンドルファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記光照射部が、前記被観察部における前記特殊光の照射範囲の輪郭部分のみを示す可視の波長帯域のガイド光を照射するものであり、
前記撮像部が、前記ガイド光の照射によって前記被観察部から反射された反射光を受光してガイド画像を撮像するものであり、
前記表示部が、前記通常画像内に前記ガイド画像を表示するものであることを特徴とする画像表示装置。 A light irradiating unit that irradiates the observed part with special light in an invisible wavelength band and normal light of visible light; and a special light of the observed part that receives light emitted from the observed part by irradiation of the special light. An image pickup unit that picks up an image and receives a reflected light emitted from the observed portion by irradiation of the normal light and picks up a normal image of the observed portion, and displays the special image and the normal image In an image display device comprising a display unit for
The light irradiation unit irradiates guide light in a visible wavelength band indicating only a contour portion of the irradiation range of the special light in the observed portion,
The imaging unit receives reflected light reflected from the observed portion by irradiation of the guide light and captures a guide image;
The image display device, wherein the display unit displays the guide image in the normal image.
前記光源から射出された特殊光の光軸が、前記光ファイバイの光軸に対して傾くように配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像表示装置。 The light irradiator includes a light source that emits the special light, and an optical fiber that receives the special light emitted from the light source,
4. The image display device according to claim 1, wherein an optical axis of the special light emitted from the light source is disposed so as to be inclined with respect to an optical axis of the optical fiber. 5.
前記光ファイバの入射端面が、該光ファイバの光軸に直交する面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像表示装置。 The light irradiator includes a light source that emits the special light, and an optical fiber that receives the special light emitted from the light source,
4. The image display device according to claim 1, wherein an incident end face of the optical fiber is inclined with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the optical fiber. 5.
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