JP2017205354A - Endoscope and endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内視鏡及び内視鏡システムに関する。 The present disclosure relates to an endoscope and an endoscope system.
従来、３色分解プリズムを用いた内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この内視鏡システムは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の組み合わせで体内の部位が表現されたカラー撮像画像を取得し、この撮像画像に対し、指定された波長成分を強調する画像処理を施す。 Conventionally, an endoscope system using a three-color separation prism is known (see, for example, Patent Document 1). This endoscope system acquires a color captured image in which a part in the body is expressed by a combination of three colors of R (red), G (green), and B (blue), and is designated for the captured image. Image processing for emphasizing the wavelength component is performed.
特許文献１に記載の内視鏡システムでは、ＲＧＢの３色以外にＩＲ光（赤外光）成分を加味すると、内視鏡による撮像画像の画質が不十分であった。 In the endoscope system described in Patent Document 1, when an IR light (infrared light) component is added in addition to the three colors RGB, the image quality of an image captured by the endoscope is insufficient.
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システムを提供する。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides an endoscope and an endoscope system capable of improving image quality in consideration of an infrared light component.
本開示の内視鏡は、対象物からの光を３原色光及び赤外光を含む複数の色成分に分解する色分解プリズムと、分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する複数のイメージセンサと、変換された電気信号を出力する出力デバイスと、を備える。赤外光の波長帯域における色分解プリズム及びイメージセンサによる分光感度の最大値は、３原色光の波長帯域における分光感度の最大値の４０％以上である。 An endoscope according to the present disclosure includes a color separation prism that separates light from an object into a plurality of color components including three primary color lights and infrared light, and an optical image of the plurality of separated color components as electrical signals, respectively. A plurality of image sensors for conversion, and an output device for outputting the converted electric signal. The maximum value of spectral sensitivity by the color separation prism and the image sensor in the wavelength band of infrared light is 40% or more of the maximum value of spectral sensitivity in the wavelength band of the three primary colors.
本開示によれば、赤外光成分を加味した画質を向上できる。 According to the present disclosure, it is possible to improve image quality in consideration of infrared light components.
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter.
（本開示の一形態を得るに至った経緯）
内視鏡を用いた手術では、蛍光物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ：Ｉｎｄｏｃｙａｍｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）を体内に投与し、過剰に集積した腫瘍等の部位（患部）に近赤外光を当てて患部を光らせ、患部を含む部位を撮像することがある。ＩＣＧは、近赤外光（例えばピーク波長８０５ｎｍ、７５０〜８１０ｎｍ）で励起すると、より長波長の近赤外光（例えばピーク波長８３５ｎｍ）で蛍光発光する物質である。
(Background to obtaining one form of the present disclosure)
In surgery using an endoscope, indocyanine green (ICG), which is a fluorescent substance, is administered to the body, and near-infrared light is applied to a site (affected area) such as an excessively accumulated tumor to illuminate the affected area. In some cases, the region including the affected part is imaged. ICG is a substance that emits fluorescence with near-infrared light having a longer wavelength (for example, peak wavelength 835 nm) when excited with near-infrared light (for example, peak wavelength 805 nm, 750 to 810 nm).
イメージセンサが１個である単板式カメラが、ＩＲ成分を含む光を受光して患部の画像を取得する場合、イメージセンサの入射面に４分割されたＲ（赤色）成分，Ｇ（緑色）成分，Ｂ（青色）成分、及びＩＲ成分用のフィルタを設ける。そのため、所望の色再現性及び解像度を得ようとすると、イメージセンサのサイズが大きくなる。このため、内視鏡に単板式カメラを適用することは困難である。 When a single-plate camera with one image sensor receives light containing an IR component and acquires an image of the affected area, the R (red) component and G (green) component divided into four on the incident surface of the image sensor , B (blue) component and IR component filters are provided. For this reason, the size of the image sensor increases when attempting to obtain desired color reproducibility and resolution. For this reason, it is difficult to apply a single-plate camera to an endoscope.
また、特許文献１に記載の内視鏡システムに示されるように、３色分解プリズムを用いた３板式カメラが、ＩＲ成分を含む光を受光して患部の画像を取得する場合、図１９に示すように、ＩＲ成分（例えば８００ｎｍ以上の波長を有する光）の信号強度が小さい。 Further, as shown in the endoscope system described in Patent Document 1, when a three-plate camera using a three-color separation prism receives light including an IR component and acquires an image of an affected area, FIG. As shown, the signal intensity of the IR component (for example, light having a wavelength of 800 nm or more) is small.
図１９は比較例における３板式カメラの分光感度を示すグラフである。図１９では、縦軸は分光感度を表し、横軸は波長を表す。この分光感度は、Ｒ成分，Ｇ成分，Ｂ成分用の各プリズムへの入射光の光量と、各プリズムに対応する撮像素子により検出された光量と、の比率に相当する。ｈ１１は、Ｒ成分の光の分光感度を示す。ｈ１２は、Ｇ成分の光の分光感度を示す。ｈ１３は、Ｂ成分の光の分光感度を示す。尚、ｈ１１は、ＩＲ成分の光の分光感度も含んでいる。 FIG. 19 is a graph showing the spectral sensitivity of the three-plate camera in the comparative example. In FIG. 19, the vertical axis represents spectral sensitivity and the horizontal axis represents wavelength. This spectral sensitivity corresponds to the ratio of the amount of light incident on the R component, G component, and B component prisms to the amount of light detected by the image sensor corresponding to each prism. h11 represents the spectral sensitivity of the R component light. h12 indicates the spectral sensitivity of the G component light. h13 represents the spectral sensitivity of the B component light. Note that h11 includes the spectral sensitivity of the IR component light.
図１９に示すように、Ｒ成分（波形ｈ１１参照）の光を受光するイメージセンサによりＩＲ成分の光が取得され得る。図１９では、ＩＲ成分（例えば波長８００ｎｍ以上の成分）の分光感度は、Ｒ成分，Ｇ成分，Ｂ成分の光の分光感度と比較すると、低い。そのため、ＩＲ成分の信号強度を大きくし、ＩＲ成分により得られる画像（ＩＲ画像）をより鮮明とすることが好ましい。 As shown in FIG. 19, IR component light can be acquired by an image sensor that receives R component light (see waveform h11). In FIG. 19, the spectral sensitivity of the IR component (for example, a component having a wavelength of 800 nm or more) is lower than the spectral sensitivity of the R component, G component, and B component light. For this reason, it is preferable to increase the signal intensity of the IR component to make the image (IR image) obtained from the IR component clearer.
また、特許文献１の内視鏡システムがＩＲ成分の信号強度を大きくするためにＩＲ成分を増幅すると、画像がぼけたりノイズが強調されたりする。そのため、ＩＲ画像の画質が低下する。従って、増幅されたＩＲ成分により得られた画像では、ＩＲ成分を含む所望の部位（患部）を目視することが困難である。 Further, when the endoscope system of Patent Document 1 amplifies the IR component in order to increase the signal strength of the IR component, the image is blurred or noise is enhanced. Therefore, the image quality of the IR image is degraded. Therefore, it is difficult to visually observe a desired site (affected part) containing the IR component in the image obtained by the amplified IR component.
以下、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システムについて説明する。 Hereinafter, an endoscope and an endoscope system that can improve image quality in consideration of infrared light components will be described.
第１の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、４色分解プリズム及び４つのイメージセンサを用いた４板式カメラを示す。第２の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、３色分解プリズム及び３つのイメージセンサを用いた３板式カメラを示す。第３の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、２色分解プリズム及び２つのイメージセンサを用いた２板式カメラを示す。 In the first embodiment, a four-plate camera using a four-color separation prism and four image sensors is shown in the camera head of the endoscope. In the second embodiment, a three-plate camera using a three-color separation prism and three image sensors is shown in the camera head of the endoscope. In the third embodiment, a two-plate camera using a two-color separation prism and two image sensors is shown in the camera head of an endoscope.
（第１の実施形態）
第１の実施形態の内視鏡では、リレーレンズで収束された光を、Ｒ光（Ｒ成分）、Ｇ光（Ｇ成分）、Ｂ光（Ｂ成分）、の３原色光及びＩＲ光（ＩＲ成分）に分解する４板式のプリズムが用いられる。ＩＲ成分は、例えば、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の少なくとも一部を含む。
(First embodiment)
In the endoscope of the first embodiment, the light converged by the relay lens is converted into three primary color lights of R light (R component), G light (G component), and B light (B component), and IR light (IR A four-plate prism that decomposes into (component) is used. The IR component includes at least a part of a wavelength band of 750 nm to 900 nm, for example.
図１は、第１の実施形態における内視鏡１０の外観を示す模式図である。図２は内視鏡１０の概略構成を示す模式図である。内視鏡１０は、使用者が片手で取扱い可能な医療器具である。内視鏡１０は、例えば、スコープ１１、マウントアダプタ１２、リレーレンズ１３、カメラヘッド１４、操作スイッチ１９及び光源コネクタ１８を含んで構成される。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an appearance of an endoscope 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the endoscope 10. The endoscope 10 is a medical instrument that a user can handle with one hand. The endoscope 10 includes, for example, a scope 11, a mount adapter 12, a relay lens 13, a camera head 14, an operation switch 19, and a light source connector 18.
スコープ１１は、体内に挿入される、例えば硬性内視鏡の主要部であり、末端から先端まで光を導くことが可能な細長い導光部材である。スコープ１１は、先端に撮像窓１１ｚを有し、撮像窓１１ｚから入射した光学像が伝送される光ファイバと、光源コネクタ１８から導入された光Ｌを先端まで導く光ファイバと、を有する。撮像窓１１ｚには、光学ガラスや光学プラスチック等の光学材料が用いられる。 The scope 11 is a main part of, for example, a rigid endoscope that is inserted into the body, and is an elongated light guide member capable of guiding light from the end to the tip. The scope 11 has an imaging window 11z at the tip, and includes an optical fiber through which an optical image incident from the imaging window 11z is transmitted, and an optical fiber that guides the light L introduced from the light source connector 18 to the tip. An optical material such as optical glass or optical plastic is used for the imaging window 11z.
マウントアダプタ１２は、スコープ１１をカメラヘッド１４に取り付けるための部材である。マウントアダプタ１２には、種々のスコープが着脱自在に装着可能である。また、マウントアダプタ１２には、光源コネクタ１８が装着される。マウントアダプタ１２には、内部に図示しないミラーが設けられ、ミラーにより光源コネクタ１８からの光を反射してカメラヘッド１４側へ導く。 The mount adapter 12 is a member for attaching the scope 11 to the camera head 14. Various scopes can be detachably attached to the mount adapter 12. A light source connector 18 is attached to the mount adapter 12. The mount adapter 12 is provided with a mirror (not shown) inside, and the light from the light source connector 18 is reflected by the mirror and guided to the camera head 14 side.
光源コネクタ１８は、光源装置（不図示）から、体内の部位（患部等）を照明するための照明光を導入する。この照明光は、可視光及びＩＲ光を含む。光源コネクタ１８に導入された光は、スコープ１１を通ってスコープ１１の先端まで導かれ、撮像窓１１ｚから体内の部位（患部等）に照射される。光源は、例えば、ＬＥＤ光源である。尚、光源は、ＬＥＤ光源の代わりに、キセノンランプやハロゲンランプ等の光源でもよい。 The light source connector 18 introduces illumination light for illuminating a body part (affected part or the like) from a light source device (not shown). This illumination light includes visible light and IR light. The light introduced into the light source connector 18 is guided to the tip of the scope 11 through the scope 11, and is irradiated to a part (affected part or the like) in the body from the imaging window 11z. The light source is, for example, an LED light source. The light source may be a light source such as a xenon lamp or a halogen lamp instead of the LED light source.
リレーレンズ１３は、スコープ１１を通して伝達される光学像を撮像面に収束させる。リレーレンズ１３は、１つ以上のレンズを有する。リレーレンズ１３は、操作スイッチ１９の操作量に応じて、レンズを移動させて焦点調整及び倍率調整を行ってもよい。 The relay lens 13 converges the optical image transmitted through the scope 11 on the imaging surface. The relay lens 13 has one or more lenses. The relay lens 13 may perform focus adjustment and magnification adjustment by moving the lens according to the operation amount of the operation switch 19.
カメラヘッド１４は、使用者が手で把持可能な筐体を有し、４色分解プリズム２０（図５参照）、４個のイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３（図５参照）、及び電子基板２５０を有する（図９参照）。 The camera head 14 has a housing that can be gripped by a user's hand, the four-color separation prism 20 (see FIG. 5), four image sensors 230, 231, 232, 233 (see FIG. 5), and an electronic device. A substrate 250 is provided (see FIG. 9).
４色分解プリズム２０は、リレーレンズ１３で収束された光を、Ｒ光（Ｒ成分）、Ｇ光（Ｇ成分）、Ｂ光（Ｂ成分）、の３原色光及びＩＲ光（ＩＲ成分）に分解する４板式のプリズムである。４色分解プリズム２０は、ガラス等の透光性部材で構成される。本実施形態では、４色分解プリズム２０の屈折率は、例えば値１．８であり、高屈折率である。なお、この屈折率は一例である。 The four-color separation prism 20 converts the light converged by the relay lens 13 into R primary light (IR component), R light (R component), G light (G component), and B light (B component). This is a four-plate prism to be disassembled. The four-color separation prism 20 is made of a translucent member such as glass. In the present embodiment, the refractive index of the four-color separation prism 20 is, for example, the value 1.8, which is a high refractive index. This refractive index is an example.
イメージセンサ２３０〜２３３は、４色分解プリズム２０で分解され、各々の撮像面に結像した光学像を画像信号（電気信号）に変換する。 The image sensors 230 to 233 convert the optical images that are separated by the four-color separation prism 20 and formed on the respective imaging surfaces into image signals (electric signals).
イメージセンサ２３０〜２３３には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のイメージセンサが用いられる。 As the image sensors 230 to 233, an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) is used.
４個のイメージセンサ２３０〜２３３は、ＩＲ成分、Ｂ成分、Ｒ成分、及びＧ成分の光をそれぞれ受光する専用のセンサである。そのため、１個のイメージセンサでＩＲ成分、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の光を受光する単板式カメラと異なり、個々のイメージセンサとしてサイズの小さいイメージセンサを採用できる。例えば、（１／２．８６）インチのサイズのイメージセンサが用いられる。 The four image sensors 230 to 233 are dedicated sensors that respectively receive IR component, B component, R component, and G component light. Therefore, unlike a single-plate camera that receives light of IR component, R component, G component, and B component with one image sensor, an image sensor with a small size can be adopted as each image sensor. For example, an image sensor having a size of (1 / 2.86) inches is used.
電子基板２５０（図９参照）には、例えば、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ）方式で信号を出力する信号出力回路と、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）の回路（ＴＧ回路）と、を含む回路が搭載される。 The electronic substrate 250 (see FIG. 9) includes, for example, a signal output circuit that outputs a signal by an LVDS (Low Volt Digital Signal) method and a circuit (TG circuit) of a timing generator (TG). Is installed.
信号出力回路は、各イメージセンサ２３０〜２３３で撮像された画像のＲＧＢ信号及びＩＲ信号を、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ）方式でパルス信号として出力する。ＴＧ回路は、カメラヘッド１４内の各部にタイミング信号（同期信号）等を供給する。尚、ＲＧＢ信号は、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の少なくとも１つを含む信号である。 The signal output circuit outputs RGB signals and IR signals of images captured by the image sensors 230 to 233 as pulse signals by the LVDS (Low Volt Digital Signal) method. The TG circuit supplies a timing signal (synchronization signal) or the like to each part in the camera head 14. The RGB signal is a signal including at least one of an R component, a G component, and a B component.
カメラヘッド１４には、後述するＣＣＵ（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０に対して画像信号を伝送するための信号ケーブル１４ｚが装着される。 The camera head 14 is equipped with a signal cable 14z for transmitting an image signal to a CCU (Camera Control Unit) 30 described later.
図３は、結合されたカメラヘッド１４とリレーレンズ１３を示す図である。カメラヘッド１４に内蔵された４色分解プリズム２０の端面は、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖと対向するように配置される。なお、図３では、説明を分かり易くするために、４色分解プリズム２０を収容するカメラヘッド１４の筐体は省かれている。 FIG. 3 is a diagram showing the combined camera head 14 and relay lens 13. The end surface of the four-color separation prism 20 built in the camera head 14 is disposed so as to face the flange surface 13v of the relay lens 13. In FIG. 3, the housing of the camera head 14 that accommodates the four-color separation prism 20 is omitted for easy understanding.
リレーレンズ１３は、マウントアダプタ１２に取り付けられたスコープ１１を通って入射する被写体からの光をカメラヘッド１４内部のイメージセンサ２３０〜２３３に結像させる。 The relay lens 13 causes light from a subject incident through the scope 11 attached to the mount adapter 12 to form an image on the image sensors 230 to 233 inside the camera head 14.
リレーレンズ１３は、フォーカスリング１３ｙ及び鏡筒１３ｚを有する。リレーレンズ１３の一端部（図中、下方の端部）は、マウントアダプタ１２の被装着部に取り付けられる。リレーレンズ１３の他端部（図中、上方の端部）には、所定の高さ（例えば４ｍｍ）を有するねじ切り１３ｗが形成されている。 The relay lens 13 includes a focus ring 13y and a lens barrel 13z. One end of the relay lens 13 (the lower end in the figure) is attached to the mounted portion of the mount adapter 12. A threaded portion 13w having a predetermined height (for example, 4 mm) is formed at the other end portion (the upper end portion in the figure) of the relay lens 13.
ねじ切り１３ｗに、４色分解プリズム２０を内蔵するカメラヘッド１４が螺合することで、カメラヘッド１４がリレーレンズ１３に装着される。ねじ切り１３ｗによってカメラヘッド１４にリレーレンズ１３が装着されると、カメラヘッド１４内部の４色分解プリズム２０とリレーレンズ１３内部のレンズとは、空隙を介して対向する。空隙により、４色分解プリズム２０とリレーレンズ１３との接触を防止している。 The camera head 14 is attached to the relay lens 13 by screwing the camera head 14 incorporating the four-color separation prism 20 into the threading 13w. When the relay lens 13 is attached to the camera head 14 by threading 13w, the four-color separation prism 20 inside the camera head 14 and the lens inside the relay lens 13 face each other through a gap. The gap prevents the four-color separation prism 20 and the relay lens 13 from contacting each other.
なお、この空隙の距離が短いと、後述するＣマウントの光路長による制限があっても、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を外側に配置し易くなる。一方、この空隙の距離が長いと、Ｃマウントの光路長による制限から、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を内側（リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖ側）に配置する必要がある。 If the distance between the gaps is short, the four image sensors 230 to 233 can be easily arranged on the outside even if there is a limitation due to the optical path length of the C mount described later. On the other hand, if the distance of the gap is long, it is necessary to arrange the four image sensors 230 to 233 on the inner side (the flange surface 13v side of the relay lens 13) due to the limitation due to the optical path length of the C mount.
カメラヘッド１４とリレーレンズ１３とは、Ｃマウントで結合される。Ｃマウントでは、カメラヘッド１４にリレーレンズ１３が装着された状態で、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖから４つのイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面までの光学的な距離（光路長）が、Ｌ１＝１７．５２６ｍｍとなるように規格で定められている。Ｃマウントの光路長に適合する４板式カメラ（４色分解プリズム２０及びイメージセンサ２３０〜２３３）をカメラヘッド１４に内蔵させる場合、この光路長になるように、４板式カメラが配置される。 The camera head 14 and the relay lens 13 are coupled by a C mount. In the C mount, when the relay lens 13 is mounted on the camera head 14, the optical distance (optical path length) from the flange surface 13v of the relay lens 13 to the imaging surfaces of the four image sensors 230 to 233 is L1 = It is defined by the standard to be 17.526 mm. When a four-plate camera (four-color separation prism 20 and image sensors 230 to 233) that matches the optical path length of the C-mount is built in the camera head 14, the four-plate camera is arranged so as to have this optical path length.
このため、本実施形態では、光路内に高い屈折率を有する分解プリズムを設けて実寸の距離を長くすることで、光路長が１７．５２６ｍｍになるようにし、４板式カメラの配置スペースを確保している。具体的に、４色分解プリズム２０の屈折率は、「１．８」である。尚、この屈折率の値は一例である。Ｌ１の実寸の距離（長さ）は、屈折率１．８の場合、例えば２７．００６ｍｍとなる。 For this reason, in this embodiment, by providing a resolving prism having a high refractive index in the optical path and increasing the actual distance, the optical path length is set to 17.526 mm, and an arrangement space for the four-plate camera is secured. ing. Specifically, the refractive index of the four-color separation prism 20 is “1.8”. The value of the refractive index is an example. The actual distance (length) of L1 is, for example, 27.006 mm when the refractive index is 1.8.
スコープ１１を通ってリレーレンズ１３に導かれ、リレーレンズ１３によって集光された被写体からの光は、カメラヘッド１４内の４色分解プリズム２０を通って４つのイメージセンサ２３０〜２３３に結像する。 The light from the subject guided to the relay lens 13 through the scope 11 and condensed by the relay lens 13 forms an image on the four image sensors 230 to 233 through the four-color separation prism 20 in the camera head 14. .
図４（Ａ），（Ｂ）は、イメージセンサ２３０の構成部品及び外観を示す図である。４つのイメージセンサ２３０〜２３３は略同一の仕様を有するので、ここでは、ＩＲ用のイメージセンサ２３０を用いて説明する。 4A and 4B are diagrams showing the components and appearance of the image sensor 230. FIG. Since the four image sensors 230 to 233 have substantially the same specifications, here, description will be given using the image sensor 230 for IR.
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサ素子２３０ｙは、センサパッケージ２３０ｗの内側に収容され、接着剤２３０ｖで固定される。センサパッケージ２３０ｗの前面には、センサパッケージガラス２３０ｘが配されている。センサ素子２３０ｙは、センサパッケージガラス２３０ｘを透過した光を受光する。センサパッケージ２３０ｗは、センサ基板２３０ｚに取り付けられ、イメージセンサ２３０として成形される。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the sensor element 230y is housed inside the sensor package 230w and fixed with an adhesive 230v. A sensor package glass 230x is disposed on the front surface of the sensor package 230w. The sensor element 230y receives light transmitted through the sensor package glass 230x. The sensor package 230w is attached to the sensor substrate 230z and formed as the image sensor 230.
本実施形態では、イメージセンサ２３０は、後述するように、ＩＲ分解プリズム（ＩＲ用の色分解プリズム）２２０の出射面２２０ｃから出射するＩＲ光を受光し、ＩＲ画像を撮像する。可視光画像を撮像するイメージセンサ２３１，２３２，２３３も、ＩＲ用のイメージセンサ２３０と同様の構造を有する。なお、ＩＲ用のイメージセンサ２３０の前面には、７００ｎｍ以下の波長の光を遮断する可視光カットフィルタが設けられている。可視光カットフィルタにより、ＩＲ画像の画質を向上できる。 In the present embodiment, as will be described later, the image sensor 230 receives IR light emitted from the emission surface 220c of the IR separation prism (IR color separation prism) 220 and captures an IR image. The image sensors 231, 232, and 233 that capture visible light images have the same structure as the IR image sensor 230. A visible light cut filter that blocks light having a wavelength of 700 nm or less is provided on the front surface of the image sensor 230 for IR. The image quality of the IR image can be improved by the visible light cut filter.
［４色分解プリズムの構成］
図５は、４色分解プリズム２０の構造の一例を示す図である。４色分解プリズム２０は、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の３原色の光及びＩＲ成分の光に分解する。４色分解プリズム２０では、ＩＲ分解プリズム２２０、青色分解プリズム２２１、赤色分解プリズム２２２、及び緑色分解プリズム２２３が、光軸方向に順に組み付けられる。
[Configuration of 4-color separation prism]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the structure of the four-color separation prism 20. The four-color separation prism 20 decomposes incident light guided by the relay lens 13 into light of three primary colors of R component, G component, and B component and light of IR component. In the four-color separation prism 20, an IR separation prism 220, a blue separation prism 221, a red separation prism 222, and a green separation prism 223 are sequentially assembled in the optical axis direction.
ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、ＩＲ分解プリズム２２０の出射面２２０ｃと対向して配置される。青色用のイメージセンサ２３１は、青色分解プリズム２２１の出射面２２１ｃと対向して配置される。赤色用のイメージセンサ２３２は、赤色分解プリズム２２２の出射面２２２ｃと対向して配置される。緑色用のイメージセンサ２３３は、緑色分解プリズム２２３の出射面２２３ｃと対向して配置される。 The IR image sensor 230 is disposed to face the emission surface 220 c of the IR decomposition prism 220. The blue image sensor 231 is disposed to face the emission surface 221 c of the blue separation prism 221. The red image sensor 232 is disposed to face the emission surface 222 c of the red separation prism 222. The green image sensor 233 is disposed to face the emission surface 223 c of the green separation prism 223.
イメージセンサ２３０〜２３３は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ２３０〜２３３は、ＩＲ及びＲ，Ｇ，Ｂの各色に分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。 The image sensors 230 to 233 are, for example, CCD or CMOS image sensors including pixels arranged in a horizontal (H) direction and a vertical (V) direction. The image sensors 230 to 233 convert an optical image in which light separated into each color of IR and R, G, and B forms an image on each imaging surface into an electric signal.
ＩＲ分解プリズム２２０では、入射光は、ＩＲ分解プリズム２２０の入射面２２０ａに入射される。入射面２２０ａと対向する反射面２２０ｂで反射された光は、ＩＲ分解プリズム２２０の入射面２２０ａの境界で全反射され、入射面２２０ａと対向する出射面２２０ｃから出射され、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射される。反射面２２０ｂには、ＩＲ反射膜２４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ分解プリズム２２０は、入射光のうち、ＩＲ成分の光を反射させ、その他の光（Ｂ成分、Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、反射面２２０ｂ及び入射面２２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ分解プリズム２２０において光が進行するよう、ＩＲ分解プリズム２２０が成形される。 In the IR decomposition prism 220, incident light is incident on the incident surface 220 a of the IR decomposition prism 220. The light reflected by the reflecting surface 220b facing the incident surface 220a is totally reflected at the boundary of the incident surface 220a of the IR decomposition prism 220, is emitted from the emitting surface 220c facing the incident surface 220a, and is an IR image sensor 230. Is incident on. An IR reflecting film 240 is formed on the reflecting surface 220b by, for example, vapor deposition. The IR decomposition prism 220 reflects the IR component of the incident light and transmits the other light (B component, R component, and G component light). The IR image sensor 230 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 220b and the incident surface 220a. Thus, the IR decomposition prism 220 is shaped so that light travels in the IR decomposition prism 220.
青色分解プリズム２２１では、ＩＲ分解プリズム２２０を透過した光（入射光）は、青色分解プリズム２２１の入射面２２１ａに入射される。入射面２２１ａと対向する反射面２２１ｂで反射された光は、青色分解プリズム２２１の入射面２２１ａの境界で全反射され、入射面２２１ａと対向する出射面２２１ｃから出射され、青色用のイメージセンサ２３１に入射される。反射面２２１ｂには、青色反射膜２４１が例えば蒸着によって形成される。青色分解プリズム２２１は、入射光のうち、Ｂ成分の光を反射させ、その他の光（Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。青色用のイメージセンサ２３１は、反射面２２１ｂ及び入射面２２１ａで反射された光を入射し、受光する。このように青色分解プリズム２２１において光が進行するよう、青色分解プリズム２２１が成形される。 In the blue separation prism 221, the light (incident light) transmitted through the IR separation prism 220 is incident on the incident surface 221 a of the blue separation prism 221. The light reflected by the reflecting surface 221b facing the incident surface 221a is totally reflected at the boundary of the incident surface 221a of the blue separation prism 221 and is emitted from the emitting surface 221c facing the incident surface 221a, so that the image sensor 231 for blue is used. Is incident on. A blue reflective film 241 is formed on the reflective surface 221b by, for example, vapor deposition. The blue separation prism 221 reflects the B component light of the incident light and transmits the other light (R component and G component light). The blue image sensor 231 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 221b and the incident surface 221a. Thus, the blue separation prism 221 is shaped so that light travels in the blue separation prism 221.
赤色分解プリズム２２２では、青色分解プリズム２２１を透過した光（入射光）は、赤色分解プリズム２２２の入射面２２２ａに入射される。入射面２２２ａと対向する反射面２２２ｂで反射された光は、赤色分解プリズム２２２の入射面２２２ａの境界で全反射され、入射面２２２ａと対向する出射面２２２ｃから出射され、赤色用のイメージセンサ２３２に入射される。反射面２２２ｂには、赤色反射膜２４２が例えば蒸着によって形成される。赤色分解プリズム２２２は、入射光のうち、Ｒ成分の光を反射させ、その他の光（Ｇ成分の光）を透過させる。赤色用のイメージセンサ２３２は、反射面２２２ｂ及び入射面２２２ａで反射された光を入射し、受光する。このように赤色分解プリズム２２２において光が進行するよう、赤色分解プリズム２２２が成形される。 In the red separation prism 222, the light (incident light) transmitted through the blue separation prism 221 is incident on the incident surface 222 a of the red separation prism 222. The light reflected by the reflecting surface 222b facing the entrance surface 222a is totally reflected at the boundary of the entrance surface 222a of the red separation prism 222, is emitted from the exit surface 222c facing the entrance surface 222a, and is a red image sensor 232. Is incident on. A red reflecting film 242 is formed on the reflecting surface 222b by, for example, vapor deposition. The red separation prism 222 reflects the R component of the incident light and transmits the other light (G component light). The red image sensor 232 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 222b and the incident surface 222a. In this way, the red separation prism 222 is shaped so that light travels in the red separation prism 222.
緑色分解プリズム２２３では、赤色分解プリズム２２２を透過した光（入射光）は、緑色分解プリズム２２３の入射面２２３ａに入射し、入射面２２３ａと対向する出射面２２３ｃから出射され、緑色用のイメージセンサ２３３に入射される。このように緑色分解プリズム２２３において光が進行するよう、緑色分解プリズム２２３が成形される。 In the green separation prism 223, the light (incident light) transmitted through the red separation prism 222 is incident on the incident surface 223a of the green separation prism 223, is emitted from the emission surface 223c facing the incidence surface 223a, and is a green image sensor. 233 is incident. In this way, the green separation prism 223 is shaped so that light travels through the green separation prism 223.
ここで、ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、そのまま各画素値（信号レベル）の電気信号を出力してもよいが、水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）方向に隣接する画素の画素値を加算するＨ／Ｖ画素加算処理を行い、Ｈ／Ｖ画素加算処理後の画素値の電気信号を出力してもよい。 Here, the IR image sensor 230 may output the electrical signal of each pixel value (signal level) as it is, but adds the pixel values of pixels adjacent in the horizontal (H) and vertical (V) directions. An H / V pixel addition process may be performed, and an electrical signal having a pixel value after the H / V pixel addition process may be output.
Ｈ／Ｖ画素加算されると、例えば、ＩＲ用のイメージセンサ２３０の画素値が「３０」程度である場合、画素加算を行うことで、ＩＲ成分の画素値が「１２０」（＝３０×４）となる。 When the H / V pixel addition is performed, for example, when the pixel value of the IR image sensor 230 is about “30”, the pixel value of the IR component is “120” (= 30 × 4) by performing pixel addition. )
従来のＩＲ成分の画素値が「１０」程度であるとすると、本実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ用のイメージセンサ２３０を独立に設けたことで、従来と比較すると、およそ３倍〜１２倍のＩＲ成分の画素値が得られる。 Assuming that the pixel value of the conventional IR component is about “10”, according to the endoscope 10 of the present embodiment, the IR image sensor 230 is provided independently. A pixel value of the IR component of double to 12 times is obtained.
また、本実施形態のＲＧＢ用の各イメージセンサ２３１，２３２，２３３の画素値が「１００」程度であるとする。この場合、Ｈ／Ｖ画素加算を加味すると、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の各信号レベルとＩＲ成分の信号レベルとが同程度となり、ＲＧＢ画像及びＩＲ画像を見易くなる。ＲＧＢ画像は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の少なくとも１つの信号により得られる画像である。ＩＲ画像は、ＩＲ成分の信号により得られる画像である。 Further, it is assumed that the pixel values of the RGB image sensors 231, 232, and 233 of this embodiment are about “100”. In this case, when H / V pixel addition is taken into account, the signal levels of the R component, G component, and B component and the signal level of the IR component are approximately the same, making it easy to see the RGB image and the IR image. An RGB image is an image obtained by at least one signal of an R component, a G component, and a B component. The IR image is an image obtained from an IR component signal.
図６は、イメージセンサ２３０のセンサ感度を示すグラフである。縦軸はセンサ感度を表す。センサ感度は、イメージセンサ２３０に入射する光の光量に対する、イメージセンサ２３０が検知する光量の比率に相当する。図６のセンサ感度は、光の波長５１０ｎｍにおけるセンサ感度を値１とした場合の相対値である。横軸は光の波長をｎｍ単位で表す。波形ｇｈ１は、光の波長に対する本実施形態のイメージセンサ２３０のセンサ感度の特性を示す。波形ｇｈ２は、光の波長に対する比較例（従来）のイメージセンサのセンサ感度の特性を示す。 FIG. 6 is a graph showing the sensor sensitivity of the image sensor 230. The vertical axis represents sensor sensitivity. The sensor sensitivity corresponds to the ratio of the amount of light detected by the image sensor 230 to the amount of light incident on the image sensor 230. The sensor sensitivity of FIG. 6 is a relative value when the sensor sensitivity at a light wavelength of 510 nm is set to 1. The horizontal axis represents the wavelength of light in nm. A waveform gh1 represents the sensor sensitivity characteristic of the image sensor 230 of the present embodiment with respect to the wavelength of light. A waveform gh2 shows the sensor sensitivity characteristic of the image sensor of the comparative example (conventional) with respect to the wavelength of light.
本実施形態のイメージセンサ２３０の場合、波形ｇｈ１に示すように、光の波長８３０ｎｍにおけるセンサ感度は値０．５５１であり、光の波長５１０ｎｍの場合と比較すると約５５％である。一方、比較例のイメージセンサの場合、波形ｇｈ２に示すように、光の波長８３０ｎｍにおけるセンサ感度は値０．２９８であり、光の波長５１０ｎｍの場合と比較すると約３０％である。尚、８３０ｎｍの波長帯域は、ＩＣＧを用いた蛍光発光の波長帯域である。 In the case of the image sensor 230 of the present embodiment, as indicated by the waveform gh1, the sensor sensitivity at a light wavelength of 830 nm is a value of 0.551, which is about 55% as compared with the case of a light wavelength of 510 nm. On the other hand, in the case of the image sensor of the comparative example, as indicated by the waveform gh2, the sensor sensitivity at the light wavelength of 830 nm is 0.298, which is about 30% as compared with the case of the light wavelength of 510 nm. The wavelength band of 830 nm is a wavelength band of fluorescence emission using ICG.
本実施形態のイメージセンサ２３０のセンサ感度は、比較例のイメージセンサのセンサ感度と比べ、４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光領域（Ｂ成分）では、ほぼ同じ感度を有するが、５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑色光領域（Ｇ成分）、６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光領域（Ｒ成分）では、高くなっている。さらに、イメージセンサ２３０のセンサ感度は、比較例のイメージセンサのセンサ感度と比べ、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外光（ＩＲ光）領域（ＩＲ成分）においても、高いセンサ感度を有する。 The sensor sensitivity of the image sensor 230 according to the present embodiment is substantially the same in the blue light region (B component) of 400 nm to 500 nm, but the green light region of 500 nm to 600 nm, compared with the sensor sensitivity of the image sensor of the comparative example. (G component), it is high in the red light region (R component) of 600 nm to 700 nm. Further, the sensor sensitivity of the image sensor 230 is higher than that of the image sensor of the comparative example, even in the near infrared light (IR light) region (IR component) of 750 nm to 900 nm.
以下、波形ｇｈ１に示すセンサ感度の特性を有するイメージセンサを高感度センサともいう。また、波形ｇｈ２に示すセンサ感度の特性を有するイメージセンサを通常感度センサともいう。図６から理解できるように、高感度センサは、通常感度センサに比べて、長波長側の感度が高くなっている。 Hereinafter, the image sensor having the sensor sensitivity characteristic indicated by the waveform gh1 is also referred to as a high sensitivity sensor. An image sensor having the sensor sensitivity characteristic indicated by the waveform gh2 is also referred to as a normal sensitivity sensor. As can be understood from FIG. 6, the high sensitivity sensor has higher sensitivity on the long wavelength side than the normal sensitivity sensor.
第１の実施形態では、イメージセンサ２３０〜２３３には、高感度センサが用いられる。尚、赤色、緑色、青色用のイメージセンサ２３１〜２３３には、高感度センサが用いられても、通常感度センサが用いられてもよい。 In the first embodiment, high sensitivity sensors are used for the image sensors 230 to 233. Note that a high sensitivity sensor or a normal sensitivity sensor may be used as the image sensors 231 to 233 for red, green, and blue.
［４色分解プリズムの分光特性］
図７は、４色分解プリズム２０の分光特性（分光透過率）の一例を示すグラフである。図７の縦軸は、各分光透過率（％）を示し、各プリズムへの入射光の光量に対する、各プリズムに対するイメージセンサ２３０〜２３３への入射光の光量の比率に相当する。図４の横軸は、各イメージセンサ２３０〜２３３に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。尚、各プリズムに対するイメージセンサ２３０〜２３３への入射光の光量は、各プリズムからの出射光の光量に相当する。
[Spectral characteristics of four-color separation prism]
FIG. 7 is a graph showing an example of spectral characteristics (spectral transmittance) of the four-color separation prism 20. The vertical axis in FIG. 7 represents each spectral transmittance (%), and corresponds to the ratio of the amount of light incident on the image sensors 230 to 233 for each prism to the amount of light incident on each prism. The horizontal axis in FIG. 4 represents the wavelength (nm) of light incident on each of the image sensors 230 to 233. The amount of light incident on the image sensors 230 to 233 for each prism corresponds to the amount of light emitted from each prism.
図７では、波形ｈ１（実線）は、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射するＩＲ成分の光の分光特性を示す。４色分解プリズム２０に入射した光のうち、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射するＩＲ成分の光の透過率は、波長８００〜１０００ｎｍにかけて、波長９００ｎｍ付近で透過率が７０％程度となるピーク波形を有する。 In FIG. 7, the waveform h <b> 1 (solid line) indicates the spectral characteristic of the light of the IR component incident on the IR image sensor 230. Among the light incident on the four-color separation prism 20, the transmittance of the IR component light incident on the IR image sensor 230 is a peak waveform in which the transmittance is about 70% in the vicinity of the wavelength of 900 nm from the wavelength of 800 to 1000 nm. Have
波形ｈ２（一点鎖線）は、赤色用のイメージセンサ２３２に入射するＲ成分の光の分光特性を示す。赤色用のイメージセンサ２３２に入射するＲ成分の光の透過率は、波長６００ｎｍ付近で透過率が８０％程度となるピーク波形を有する。 A waveform h <b> 2 (dashed line) indicates the spectral characteristics of the R component light incident on the red image sensor 232. The transmittance of the R component light incident on the red image sensor 232 has a peak waveform with a transmittance of about 80% near a wavelength of 600 nm.
波形ｈ３（点線）は、青色用のイメージセンサ２３１に入射するＢ成分の光の分光特性を示す。青色用のイメージセンサ２３１に入射するＢ成分の光の透過率は、波長４５０ｎｍ近辺で透過率が６０％を超えるピーク波形を有する。 A waveform h3 (dotted line) indicates the spectral characteristic of the B component light incident on the blue image sensor 231. The transmittance of the B component light incident on the blue image sensor 231 has a peak waveform in which the transmittance exceeds 60% near a wavelength of 450 nm.
波形ｈ４（二点鎖線）は、緑色用のイメージセンサ２３３に入射するＧ成分の光の分光特性を示す。緑色用のイメージセンサ２３３に入射するＧ成分の光の透過率は、波長５３０ｎｍ近辺で透過率が９０％程度となるピーク波形を有する。 A waveform h4 (two-dot chain line) indicates the spectral characteristics of the G component light incident on the green image sensor 233. The transmittance of the G component light incident on the green image sensor 233 has a peak waveform in which the transmittance is about 90% around a wavelength of 530 nm.
このように、４色分解プリズム２０で分解されたＩＲ成分、Ｒ成分、Ｂ成分、及びＧ成分の光の透過率は、いずれも６０％を超える。従って、ＩＲ成分、Ｒ成分、Ｂ成分、及びＧ成分の各画素値を好適に得られ、ＩＲ成分の信号を大きく増幅しなくても済む。これにより、患部を撮像した場合に、ＩＲ成分を含めて撮像画像の色再現性が向上する。 As described above, the light transmittances of the IR component, the R component, the B component, and the G component separated by the four-color separation prism 20 all exceed 60%. Therefore, each pixel value of the IR component, R component, B component, and G component can be suitably obtained, and the IR component signal does not have to be greatly amplified. Thereby, when the affected part is imaged, the color reproducibility of the captured image including the IR component is improved.
図８は、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を用いた場合の分光感度を示すグラフである。図８の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図８の横軸は、各イメージセンサ２３０〜２３３に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、４色分解プリズム２０への入射光の光量に対する、イメージセンサ２３０〜２３３が検出した各波長での光の光量に相当する。分光感度は、図６に示したセンサ感度と、図７に示した分光透過率と、を乗算することで得られる。この分光感度は、カメラヘッド１４内の４板式カメラの性能指標の１つである。図８では、図６の波形ｇｈ６に示した通常感度センサのセンサ感度の最大値（通常感度センサ及び高感度センサの双方において波長５１０ｎｍの場合のセンサ感度）を値１として、４色分解プリズム２０の分光透過率を乗算したものである。従って、分光感度１００％は、４色分解プリズム２０の分光透過率が１００％であり、且つ、通常感度センサのセンサ感度が最大である状態を示す。 FIG. 8 is a graph showing the spectral sensitivity when four image sensors 230 to 233 are used. The vertical axis in FIG. 8 represents the spectral sensitivity in percent units. The horizontal axis in FIG. 8 represents the wavelength (nm) of light incident on each of the image sensors 230 to 233. The spectral sensitivity corresponds to the amount of light at each wavelength detected by the image sensors 230 to 233 with respect to the amount of light incident on the four-color separation prism 20. The spectral sensitivity is obtained by multiplying the sensor sensitivity shown in FIG. 6 and the spectral transmittance shown in FIG. This spectral sensitivity is one of the performance indexes of the four-plate camera in the camera head 14. In FIG. 8, the maximum value of the sensor sensitivity of the normal sensitivity sensor shown in the waveform gh6 of FIG. 6 (sensor sensitivity when the wavelength is 510 nm in both the normal sensitivity sensor and the high sensitivity sensor) is 1, and the four-color separation prism 20 Is multiplied by the spectral transmittance. Therefore, the spectral sensitivity of 100% indicates a state where the spectral transmittance of the four-color separation prism 20 is 100% and the sensor sensitivity of the normal sensitivity sensor is maximum.
図８に示す分光感度は、光を４色分解プリズム２０に通すことで、青色光領域、緑色光領域、赤色光領域、近赤外光領域において、それぞれ高い値を有する。 The spectral sensitivity shown in FIG. 8 has a high value in each of the blue light region, the green light region, the red light region, and the near infrared light region by passing light through the four-color separation prism 20.
ここで、緑色光領域（５３０ｎｍを含む波長帯）における分光感度のピーク値は、略９０％である。一方、近赤外光領域（８３０ｎｍを含む波長帯）における分光感度のピーク値は、略４８％であり、緑色光領域（５３０ｎｍ）における分光感度のピーク値（９０％）の４０％以上の値を有する。従って、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。ここでの緑色光領域における分光感度のピーク値は、ＲＧＢの可視光帯域を含む全波長帯の中での分光感度の最大値に相当する。尚、図示はしていないが、従来では、近赤外光領域における分光感度のピーク値は、本実施形態の４板式カメラの分光感度の半分程度（２４％程度）である。 Here, the peak value of the spectral sensitivity in the green light region (wavelength band including 530 nm) is approximately 90%. On the other hand, the peak value of spectral sensitivity in the near-infrared light region (wavelength band including 830 nm) is approximately 48%, and is 40% or more of the peak value (90%) of spectral sensitivity in the green light region (530 nm). Have Therefore, the spectral sensitivity in the IR region can be obtained at a desired high value. The peak value of the spectral sensitivity in the green light region here corresponds to the maximum value of the spectral sensitivity in all wavelength bands including the visible light band of RGB. Although not shown, conventionally, the peak value of spectral sensitivity in the near-infrared light region is about half (about 24%) of the spectral sensitivity of the four-plate camera of this embodiment.
このように、カメラヘッド１４に含まれる４板式カメラは、可視光領域のピーク値（ここでは、緑色光領域のピーク値）に対し、４０％以上のピーク値を有する。つまり、この４板式カメラは、ＩＲ光に対して高い感度を有する。 Thus, the four-plate camera included in the camera head 14 has a peak value of 40% or more with respect to the peak value in the visible light region (here, the peak value in the green light region). That is, this four-plate camera has high sensitivity to IR light.
［内視鏡システムの構成］
図９は、第１の実施形態における内視鏡システム５の構成を示すブロック図である。内視鏡システム５は、内視鏡１０、ＣＣＵ３０、及び表示部４０を含んで構成される。ＣＣＵ３０は、プロセッサの一例である。表示部４０は、ディスプレイの一例である。内視鏡１０のカメラヘッド１４は、前述した４色分解プリズム２０及びイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３を有する。図９では、カメラヘッド１４は、更に、各素子駆動部１４１ｉ，１４１ｒ，１４１ｂ，１４１ｇ，駆動信号発生部１４２、同期信号発生部１４３、及び信号出力部１４５を有する。
[Configuration of endoscope system]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the endoscope system 5 according to the first embodiment. The endoscope system 5 includes an endoscope 10, a CCU 30, and a display unit 40. The CCU 30 is an example of a processor. The display unit 40 is an example of a display. The camera head 14 of the endoscope 10 includes the above-described four-color separation prism 20 and image sensors 230, 231, 232, and 233. In FIG. 9, the camera head 14 further includes element drive units 141 i, 141 r, 141 b, 141 g, a drive signal generation unit 142, a synchronization signal generation unit 143, and a signal output unit 145.
素子駆動部１４１ｉは、イメージセンサ２３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｒは、イメージセンサ２３１を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｂは、イメージセンサ２３２を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｇは、イメージセンサ２３３を駆動信号に従って駆動する。 The element drive unit 141i drives the image sensor 230 according to the drive signal. The element driving unit 141r drives the image sensor 231 according to the driving signal. The element driving unit 141b drives the image sensor 232 according to the driving signal. The element driving unit 141g drives the image sensor 233 according to the driving signal.
駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部１４１ｉ，１４１ｒ，１４１ｂ，１４１ｇに対し、駆動信号を発生する。同期信号発生部１４３は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）回路の機能に相当し、駆動信号発生部１４２等に同期信号（タイミング信号）を供給する。 The drive signal generator 142 generates a drive signal for each of the element drivers 141i, 141r, 141b, and 141g. The synchronization signal generator 143 corresponds to the function of the timing generator (TG) circuit, and supplies a synchronization signal (timing signal) to the drive signal generator 142 and the like.
信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介してイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３からの電気信号を、例えばＬＶＤＳ方式でＣＣＵ３０に伝送する。信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介して、同期信号発生部１４３からの同期信号をＣＣＵ３０に伝送してもよい。信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介して、操作スイッチ１９の操作信号をＣＣＵ３０に伝送してもよい。信号出力部１４５は、信号出力回路の機能に相当する。 The signal output unit 145 transmits the electrical signals from the image sensors 230, 231, 232, and 233 to the CCU 30 by, for example, the LVDS method via the signal cable 14z. The signal output unit 145 may transmit the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 143 to the CCU 30 via the signal cable 14z. The signal output unit 145 may transmit the operation signal of the operation switch 19 to the CCU 30 via the signal cable 14z. The signal output unit 145 corresponds to the function of the signal output circuit.
ＣＣＵ３０は、ＣＣＵ３０の内部又は外部のメモリ（不図示）が保持するプログラムを実行することで、各種機能を実現する。各種機能は、ＲＧＢ信号処理部２２、ＩＲ信号処理部２３及び出力部２８の機能を含む。 The CCU 30 realizes various functions by executing a program held in an internal or external memory (not shown) of the CCU 30. The various functions include the functions of the RGB signal processing unit 22, the IR signal processing unit 23, and the output unit 28.
ＲＧＢ信号処理部２２は、イメージセンサ２３１，２３２，２３３からのＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の電気信号を、表示部４０に表示可能な映像信号に変換し、出力部２８に出力する。 The RGB signal processing unit 22 converts the electrical signals of the B component, the R component, and the G component from the image sensors 231, 232, and 233 into video signals that can be displayed on the display unit 40, and outputs them to the output unit 28.
ＩＲ信号処理部２３は、イメージセンサ２３０からのＩＲ成分の電気信号を映像信号に変換し、出力部２８に出力する。また、ＩＲ信号処理部２３は、ゲイン調整部２３ｚを有してもよい。ゲイン調整部２３ｚは、ＩＲ用のイメージセンサ２３０からのＩＲ成分の電気信号を映像信号に変換する際、増幅度（ゲイン）を調整する。ゲイン調整部２３ｚは、例えば、ＲＧＢ成分の映像信号の信号強度とＩＲ成分の映像信号の信号強度とを略同一に調整してもよい。 The IR signal processing unit 23 converts the electrical signal of the IR component from the image sensor 230 into a video signal and outputs it to the output unit 28. The IR signal processing unit 23 may include a gain adjustment unit 23z. The gain adjusting unit 23z adjusts the amplification degree (gain) when converting the electrical signal of the IR component from the IR image sensor 230 into a video signal. For example, the gain adjusting unit 23z may adjust the signal strength of the RGB component video signal and the signal strength of the IR component video signal to be substantially the same.
ゲイン調整部２３ｚにより、使用者がＲＧＢ画像に対するＩＲ画像を任意の強度で再現可能である。尚、ＩＲ成分の電気信号の増幅度が調整される代わりに、又はこの調整とともに、ＲＧＢ信号処理部２２は、ＲＧＢ成分の電気信号の増幅度を調整してもよい。 The gain adjustment unit 23z allows the user to reproduce the IR image for the RGB image with an arbitrary intensity. The RGB signal processing unit 22 may adjust the amplification degree of the RGB component electric signal instead of or together with the adjustment of the amplification degree of the IR component electric signal.
ＲＧＢ信号処理部２２及びＩＲ信号処理部２３は、信号処理を行う際、同期信号発生部１４３からの同期信号を受け取り、この同期信号に従って動作する。これにより、ＲＧＢ各色成分の画像（映像）及びＩＲ成分の画像は、時間的なずれが生じないように調整される。 The RGB signal processing unit 22 and the IR signal processing unit 23 receive the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 143 when performing signal processing, and operate according to the synchronization signal. Thereby, the image (video) of each RGB color component and the image of the IR component are adjusted so as not to cause a time shift.
出力部２８は、同期信号発生部１４３からの同期信号に従い、ＲＧＢ各色成分の映像信号及びＩＲ成分の映像信号の少なくとも一方を表示部４０に出力する。例えば、出力部２８は、同時出力モード及び重畳出力モードのいずれかに基づいて、映像信号を出力する。 The output unit 28 outputs at least one of the RGB color component video signal and the IR component video signal to the display unit 40 in accordance with the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 143. For example, the output unit 28 outputs a video signal based on either the simultaneous output mode or the superimposed output mode.
同時出力モードでは、出力部２８は、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２（図１０参照）とを別画面により同時に出力する。同時出力モードにより、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とを別画面にて比較して、患部ｔｇを観察できる。 In the simultaneous output mode, the output unit 28 outputs the RGB image G1 and the IR image G2 (see FIG. 10) simultaneously on different screens. In the simultaneous output mode, the affected part tg can be observed by comparing the RGB image and the IR image on different screens.
重畳出力モードでは、出力部２８は、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが重畳された合成画像ＧＺを出力する（図１１参照）。重畳出力モードにより、例えば、ＲＧＢ画像内で、ＩＣＧ及び照明光としてのＩＲ光により蛍光発光した患部ｔｇを明瞭に観察できる。 In the superimposed output mode, the output unit 28 outputs a composite image GZ in which the RGB image and the IR image are superimposed (see FIG. 11). In the superimposed output mode, for example, the affected part tg that is fluorescently emitted by ICG and IR light as illumination light can be clearly observed in the RGB image.
尚、ＲＧＢ信号処理部２２、ＩＲ信号処理部２３及び出力部２８は、ＣＣＵ３０内のプロセッサがメモリと協働してソフトウェアにより処理することを例示したが、それぞれ専用のハードウェアで構成されてもよい。 Note that the RGB signal processing unit 22, the IR signal processing unit 23, and the output unit 28 are exemplified by the processor in the CCU 30 that processes by software in cooperation with the memory, but each may be configured by dedicated hardware. Good.
表示部４０は、ＣＣＵ３０からの映像信号に基づいて、内視鏡１０で撮像され、ＣＣＵ３０から出力される患部ｔｇ等の対象物の画像を画面に表示する。同時出力モードの場合、表示部４０は、画面を複数に分割（例えば２分割）し、各画面にＲＧＢ画像Ｇ１及びＩＲ画像Ｇ２を並べて表示する（図１０参照）。重畳出力モードの場合、表示部４０は、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが重ねられた合成画像ＧＺを１画面で表示する（図１１参照）。 The display unit 40 displays an image of an object such as an affected part tg that is captured by the endoscope 10 and output from the CCU 30 on the screen based on the video signal from the CCU 30. In the simultaneous output mode, the display unit 40 divides the screen into a plurality of parts (for example, two parts), and displays the RGB image G1 and the IR image G2 side by side on each screen (see FIG. 10). In the superimposition output mode, the display unit 40 displays the composite image GZ in which the RGB image G1 and the IR image G2 are superimposed on one screen (see FIG. 11).
このように、内視鏡システム５では、内視鏡１０を使用して体内の部位を撮像する場合、蛍光物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を体内に投与し、過剰に集積した腫瘍等の部位（患部）に近赤外光を当てて患部を光らせて患部を撮像してもよい。 As described above, in the endoscope system 5, when imaging a site in the body using the endoscope 10, indocyanine green (ICG), which is a fluorescent substance, is administered into the body, and an excessively accumulated tumor or the like The affected part may be imaged by applying near infrared light to the part (affected part) to cause the affected part to shine.
使用者が操作スイッチ１９を操作して光源コネクタ１８に導入された光Ｌは、スコープ１１の先端側に導かれ、撮像窓１１ｚから投射されることで、患部を含む患部周囲の部位を照明する。患部等で反射された光は、撮像窓１１ｚを通してスコープ１１の後端側に導かれ、リレーレンズ１３で収束し、カメラヘッド１４の４色分解プリズム２０に入射する。 The light L introduced into the light source connector 18 by the user operating the operation switch 19 is guided to the distal end side of the scope 11 and projected from the imaging window 11z, thereby illuminating a site around the affected area including the affected area. . The light reflected by the affected part or the like is guided to the rear end side of the scope 11 through the imaging window 11z, converges by the relay lens 13, and enters the four-color separation prism 20 of the camera head 14.
４色分解プリズム２０では、入射した光のうち、ＩＲ分解プリズム２２０によって分解したＩＲ成分の光は、ＩＲ用のイメージセンサ２３０で赤外光成分の光学像として撮像される。青色分解プリズム２２１によって分解したＢ成分の光は、青色用のイメージセンサ２３１で青色成分の光学像として撮像される。赤色分解プリズム２２２によって分解したＲ成分の光は、赤色用のイメージセンサ２３２で赤色成分の光学像として撮像される。緑色分解プリズム２２３によって分解したＧ成分の光は、緑色用のイメージセンサ２３３で緑色成分の光学像として撮像される。 In the four-color separation prism 20, among the incident light, the IR component light separated by the IR separation prism 220 is picked up as an infrared light component optical image by the IR image sensor 230. The B component light decomposed by the blue separation prism 221 is picked up by the blue image sensor 231 as an optical image of the blue component. The R component light decomposed by the red separation prism 222 is picked up by the red image sensor 232 as an optical image of the red component. The G component light decomposed by the green separation prism 223 is picked up by the green image sensor 233 as a green component optical image.
ＩＲ用のイメージセンサ２３０で変換されたＩＲ成分の電気信号は、ＣＣＵ３０内のＩＲ信号処理部２３で映像信号に変換され、出力部２８に出力される。可視光用のイメージセンサ２３１，２３２，２３３でそれぞれ変換されたＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の各電気信号は、ＣＣＵ３０内のＲＧＢ信号処理部２２で各映像信号に変換され、出力部２８に出力される。ＩＲ成分の映像信号及びＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の各映像信号は、同期して、表示部４０に出力される。 The IR component electrical signal converted by the IR image sensor 230 is converted into a video signal by the IR signal processing unit 23 in the CCU 30 and output to the output unit 28. The B component, R component, and G component electrical signals converted by the visible light image sensors 231, 232, and 233 are converted into video signals by the RGB signal processing unit 22 in the CCU 30, and output to the output unit 28. Is output. The IR component video signal and the B component, R component, and G component video signals are output to the display unit 40 in synchronization.
表示部４０には、出力部２８で同時出力モードが設定されている場合、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが同時に２画面で表示される。図１０は表示部４０に表示された同時出力モード時の画像を示す模式図である。ＲＧＢ画像Ｇ１は、患部ｔｇを含む部位を可視光を照射して撮像したカラー画像である。ＩＲ画像Ｇ２は、患部ｔｇを含む部位をＩＲ光を照射して撮像した白黒画像（任意な色設定可能）である。 In the display unit 40, when the simultaneous output mode is set by the output unit 28, the RGB image G1 and the IR image G2 are simultaneously displayed on two screens. FIG. 10 is a schematic diagram showing an image in the simultaneous output mode displayed on the display unit 40. The RGB image G1 is a color image obtained by irradiating a site including the affected part tg with visible light. The IR image G2 is a black and white image (arbitrary color setting is possible) obtained by irradiating a part including the affected part tg with IR light.
表示部４０には、出力部２８で重畳出力モードが設定されている場合、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが重畳（合成）された合成画像ＧＺ１が表示される。図１１は表示部４０に表示された重畳出力モード時の画像を示す模式図である。 When the superimposition output mode is set in the output unit 28, the display unit 40 displays a composite image GZ1 in which the RGB image G1 and the IR image G2 are superimposed (synthesized). FIG. 11 is a schematic diagram showing an image in the superimposed output mode displayed on the display unit 40.
［効果等］
このように、内視鏡１０は、色分解プリズムと、複数のイメージセンサと、出力デバイスと、を備える。色分解プリズムは、例えば４色分解プリズム２０である。イメージセンサは、例えばイメージセンサ２３０〜２３３である。出力デバイスは、例えば信号出力部１４５である。色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光及び赤外光を含む複数の色成分に分解する。イメージセンサは、分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する。出力デバイスは、変換された電気信号を出力する。赤外光の波長帯域における色分解プリズム及びイメージセンサによる分光感度のピーク値（最大値）は、可視光帯域における分光感度の最大値の４０％以上である。
[Effects]
Thus, the endoscope 10 includes a color separation prism, a plurality of image sensors, and an output device. The color separation prism is, for example, the four-color separation prism 20. The image sensors are image sensors 230 to 233, for example. The output device is, for example, the signal output unit 145. The color separation prism separates light from the object into a plurality of color components including three primary color lights and infrared light. The image sensor converts each separated optical image of a plurality of color components into an electrical signal. The output device outputs the converted electrical signal. The peak value (maximum value) of the spectral sensitivity by the color separation prism and the image sensor in the infrared light wavelength band is 40% or more of the maximum spectral sensitivity value in the visible light band.
これにより、イメージセンサにより検出された、３原色光の波長帯域（可視光帯域）での信号強度に対して赤外光の波長帯域における信号強度を大きくでき、赤外光の波長帯域の光を視認し易くできる。これにより、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像に対し、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。また、例えば、３原色光と赤外光との信号強度を同等にするための過大な信号増幅が不要となる。よって、内視鏡１０は、赤外光成分を加味した画質を向上できる。また、内視鏡１０は、色分解プリズムを用いることで、内視鏡１０のイメージセンサを小型化でき、例えば１／２．８６インチにできる。その結果、内視鏡１０を小型化できる。 As a result, the signal intensity in the wavelength band of the infrared light can be increased relative to the signal intensity in the wavelength band (visible light band) of the three primary color lights detected by the image sensor. Easy to visually recognize. Thereby, for example, when imaging an affected part using ICG, the affected part which fluoresced becomes easy to visually recognize with an IR image with respect to the RGB image showing the whole site | part including an affected part. Further, for example, excessive signal amplification for equalizing the signal intensities of the three primary color lights and the infrared light becomes unnecessary. Therefore, the endoscope 10 can improve the image quality in consideration of the infrared light component. Further, the endoscope 10 can use a color separation prism to reduce the size of the image sensor of the endoscope 10, for example, to 1 / 2.86 inches. As a result, the endoscope 10 can be reduced in size.
また、色分解プリズムにより可視光と近赤外光を分光し、赤外光領域の画像を可視光と同時に取り込むことで、複雑なシステムを組むことなく、十分な光量を確保できるカメラヘッドとなる。赤外線領域の分光感度を４０％以上とすることで、蛍光発光した明瞭な画像を取得できる。 In addition, by splitting visible light and near-infrared light with a color separation prism and capturing an image in the infrared light region at the same time as the visible light, it becomes a camera head that can secure a sufficient amount of light without forming a complex system. . By setting the spectral sensitivity in the infrared region to 40% or more, it is possible to obtain a clear image that emits fluorescence.
また、イメージセンサは、８３０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度が、５１０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度の５０％以上でもよい。 In the image sensor, the sensor sensitivity in the wavelength band of 830 nm may be 50% or more of the sensor sensitivity in the wavelength band of 510 nm.
これにより、内視鏡１０は、イメージセンサとして高感度センサを備えるので、従来と比較すると、赤外光の波長帯域における光量が同じでも、検出される信号強度が大きくなる。よって、ユーザは、赤外光の波長帯域の光を視認し易くなる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。 Thereby, since the endoscope 10 includes a high-sensitivity sensor as an image sensor, the detected signal intensity is increased even when the amount of light in the wavelength band of infrared light is the same as that in the related art. Therefore, it becomes easy for the user to visually recognize light in the wavelength band of infrared light. Therefore, for example, when imaging an affected part using ICG, the affected part which emitted fluorescence becomes easy to visually recognize with an IR image.
また、色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光の各々及び赤外光の４つの色成分に分解する４色分解プリズム２０を含んでもよい。イメージセンサは、分解された４つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する４個のイメージセンサ２３０〜２３３含んでもよい。 The color separation prism may include a four-color separation prism 20 that separates light from the object into four color components of each of the three primary color lights and infrared light. The image sensor may include four image sensors 230 to 233 that convert the separated optical images of the four color components into electric signals, respectively.
これにより、内視鏡１０は、３原色光及び赤外光の各々の色成分をそれぞれ独立に取得し、制御してカラーバランスを調整できる。よって、内視鏡１０は、各色成分の再現性を高くできる。 Thereby, the endoscope 10 can independently acquire and control the color components of the three primary color lights and the infrared light to adjust the color balance. Therefore, the endoscope 10 can increase the reproducibility of each color component.
また、内視鏡１０は、対象物からの光をイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面に集光させるレンズユニットを備えてもよい。レンズユニットは、例えばリレーレンズ１３である。また、４色分解プリズム２０を構成する透光性部材の屈折率は、略１．８でもよい。リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍでもよい。 Further, the endoscope 10 may include a lens unit that collects light from the target onto the imaging surfaces of the image sensors 230 to 233. The lens unit is, for example, a relay lens 13. Further, the refractive index of the translucent member constituting the four-color separation prism 20 may be approximately 1.8. The optical distance from the flange surface 13v of the relay lens 13 to the imaging surfaces of the image sensors 230 to 233 may be 17.526 mm.
これにより、内視鏡１０は、屈折率の高い４色分解プリズム２０を備えることで、４板式カメラの実寸の距離を長くし、イメージセンサをより外側に配置できるので、４板式カメラの配置スペースを確保できる。よって、高屈折率の４色分解プリズム２０を用いることで、４板式のプリズムを収容するスペースが窮屈となり、収容困難となる状況を改善できる。これにより、レンズユニットと、イメージセンサ及び色分解プリズムとを含むカメラヘッドとを、Ｃマウントの規格に適合させることができ、汎用性が向上する。 Thereby, the endoscope 10 includes the four-color separation prism 20 having a high refractive index, so that the actual distance of the four-plate camera can be increased and the image sensor can be disposed on the outer side. Can be secured. Therefore, by using the high-refractive-index four-color separation prism 20, it is possible to improve the situation where the space for accommodating the four-plate prism becomes tight and difficult to accommodate. Thereby, the lens unit and the camera head including the image sensor and the color separation prism can be adapted to the C-mount standard, and versatility is improved.
また、内視鏡１０は、ＩＲ光の受光量を増大できるので、ＩＲ成分の信号を過大に増幅させる必要が無くなり、ノイズの増幅が抑制され、ＩＲ成分を加味した内視鏡１０による撮像画像の画質の低下を抑制できる。 In addition, since the endoscope 10 can increase the amount of received IR light, it is not necessary to amplify the IR component signal excessively, noise amplification is suppressed, and an image captured by the endoscope 10 with the IR component taken into account. Degradation of image quality can be suppressed.
また、４色分解プリズム２０を用いることで、単板式カメラのイメージセンサと比べ、イメージセンサのサイズを小さくでき、内視鏡１０を小型化できる。例えば、単板式カメラのイメージセンサのサイズは、１インチ又は３８ｍｍであり、本実施形態のイメージセンサ２３０〜２３３のサイズは、１／３インチ以上あり、例えば１／２．８６インチである。 In addition, by using the four-color separation prism 20, the size of the image sensor can be reduced and the endoscope 10 can be downsized as compared with an image sensor of a single-plate camera. For example, the size of the image sensor of the single-plate camera is 1 inch or 38 mm, and the size of the image sensors 230 to 233 of this embodiment is 1/3 inch or more, for example, 1 / 2.86 inch.
また、４色分解プリズム２０がＩＲカットフィルタを用いていないので、内視鏡システム５は、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とを同時に出力可能である。そのため、ユーザは、例えば、患者の患部を含む全体の部位をＲＧＢ画像で確認できるとともに、蛍光発光した患部をＩＲ画像で確認でき、患部周辺における患部の位置を視認し易くなる。ここでのＲＧＢ画像は、ＲＧＢ成分の画像であり、ＩＲ画像は、ＩＲ成分の画像である。 Further, since the four-color separation prism 20 does not use an IR cut filter, the endoscope system 5 can output an RGB image and an IR image at the same time. For this reason, for example, the user can confirm the entire site including the affected area of the patient with the RGB image, and can also confirm the affected area that has emitted fluorescence with the IR image, so that the position of the affected area around the affected area can be easily recognized. The RGB image here is an RGB component image, and the IR image is an IR component image.
また、ＩＲ成分の光を電気信号に変換するＩＲ用のイメージセンサ２３０は、Ｈ／Ｖ画素加算処理を行い、加算された画素値の電気信号を出力してもよい。これにより、内視鏡１０は、ＩＲ成分の信号強度を更に増大でき、表示部４０により表示されるＩＲ成分の画像をより強調でき、患部を視認し易くなる。 Further, the IR image sensor 230 that converts IR component light into an electrical signal may perform H / V pixel addition processing and output an electrical signal having the added pixel value. Thereby, the endoscope 10 can further increase the signal intensity of the IR component, can further emphasize the IR component image displayed by the display unit 40, and can easily recognize the affected part.
また、内視鏡システム５は、ＲＧＢ各成分の信号強度とＩＲ成分の信号強度とが略同等になるように、ゲイン調整してもよい。この場合、ＲＧＢ各成分の画素値とＩＲ成分の画素値とを均一化でき、画像を見え易くできる。 In addition, the endoscope system 5 may perform gain adjustment so that the signal strength of each of the RGB components and the signal strength of the IR component are substantially equal. In this case, the pixel value of each RGB component and the pixel value of the IR component can be made uniform, and the image can be easily seen.
また、内視鏡システム５は、ＲＧＢ各成分の信号強度とＩＲ成分による信号強度との間で差を持たせるように、ゲイン調整してもよい。この場合、内視鏡システム５は、ユーザ所望の画質でＲＧＢ画像及びＩＲ画像を表示できる。 Further, the endoscope system 5 may perform gain adjustment so as to give a difference between the signal intensity of each RGB component and the signal intensity of the IR component. In this case, the endoscope system 5 can display the RGB image and the IR image with the image quality desired by the user.
また、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが同時に２画面で表示されることで、ユーザは両画像を見比べて確認でき、ユーザの利便性が向上する。 In addition, since the RGB image and the IR image are simultaneously displayed on two screens, the user can compare and confirm both images, and the convenience for the user is improved.
また、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが重畳して１画面で表示されること、ユーザは１つの画像でＲＧＢ成分及びＩＲ成分の画像を確認でき、ユーザの利便性が向上する。 Further, the RGB image and the IR image are superimposed and displayed on one screen, and the user can check the RGB component and IR component images with one image, thereby improving the convenience for the user.
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、４板式のプリズムを示したが、第２の実施形態では、ＩＲ光及びＢ光、Ｒ光、Ｇ光の３つに分解する３板式のプリズムを示す。つまり、カメラヘッド１４は、３色分解プリズム及び３つのイメージセンサを含む。ＩＲ光は、青色分解プリズムを用いて分解され、イメージセンサに受光される。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a four-plate prism is shown, but in the second embodiment, a three-plate prism that decomposes into IR light, B light, R light, and G light is shown. That is, the camera head 14 includes a three-color separation prism and three image sensors. IR light is decomposed using a blue separation prism and received by an image sensor.
本実施形態において、第１の実施形態と同様の事項については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。 In this embodiment, the same matters as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図１２は、第２の実施形態における３色分解プリズム２０Ａの構造例を示す図である。３色分解プリズム２０Ａは、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、Ｒ光と、Ｇ光と、Ｂ光及びＩＲ光と、に分解する。３色分解プリズム２０Ａでは、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０、赤色分解プリズム３２１、及び緑色分解プリズム３２２が、光軸方向に順に組み付けられる。 FIG. 12 is a diagram illustrating a structure example of the three-color separation prism 20A in the second embodiment. The three-color separation prism 20A decomposes incident light guided by the relay lens 13 into R light, G light, B light, and IR light. In the three-color separation prism 20A, the IR and blue separation prism 320, the red separation prism 321 and the green separation prism 322 are sequentially assembled in the optical axis direction.
ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の出射面３２０ｃと対向して配置される。赤色用のイメージセンサ３３１は、赤色分解プリズム３２１の出射面３２１ｃと対向して配置される。緑色用のイメージセンサ３３２は、緑色分解プリズム３２２の出射面３２２ｃと対向して配置される。 The IR and blue image sensor 330 is disposed to face the emission surface 320 c of the IR and blue separation prism 320. The image sensor 331 for red is disposed to face the emission surface 321c of the red separation prism 321. The green image sensor 332 is disposed to face the emission surface 322 c of the green separation prism 322.
イメージセンサ３３０〜３３２は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ３３０〜３３２は、ＩＲ及びＢ色、Ｒ色、Ｇ色に分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。尚、ＩＲ光は、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０で検出されるため、青色に光ることになる。 The image sensors 330 to 332 are, for example, CCD or CMOS image sensors including pixels arranged in the horizontal (H) direction and the vertical (V) direction. The image sensors 330 to 332 convert an optical image in which light separated into IR, B color, R color, and G color forms an image on each imaging surface into an electric signal. Note that the IR light is detected by the IR and blue image sensor 330, and therefore emits blue light.
ＩＲ及び青色分解プリズム３２０では、入射光は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の入射面３２０ａに入射される。入射面３２０ａと対向する反射面３２０ｂで反射された光は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の入射面３２０ａの境界で全反射され、入射面３２０ａと対向する出射面３２０ｃから出射され、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０に入射される。反射面３２０ｂには、ＩＲ及び青色反射膜３４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ及び青色分解プリズム３２０は、入射光のうち、ＩＲ及び青色成分の光を反射させ、その他の光（Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、反射面３２０ｂ及び入射面３２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ及び青色分解プリズム３２０において光が進行するよう、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０が成形される。 In the IR and blue separation prism 320, incident light is incident on the incident surface 320 a of the IR and blue separation prism 320. The light reflected by the reflecting surface 320b facing the incident surface 320a is totally reflected at the boundary between the incident surface 320a of the IR and blue separation prism 320, and is emitted from the emitting surface 320c facing the incident surface 320a. Is incident on the image sensor 330. An IR and blue reflecting film 340 is formed on the reflecting surface 320b by, for example, vapor deposition. The IR and blue separation prism 320 reflects IR and blue component light of the incident light and transmits other light (R component and G component light). The IR and blue image sensor 330 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 320b and the incident surface 320a. In this way, the IR and blue separation prism 320 is formed so that light travels in the IR and blue separation prism 320.
赤色分解プリズム３２１では、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０を透過した光（入射光）は、赤色分解プリズム３２１の入射面３２１ａに入射される。入射面３２１ａと対向する反射面３２１ｂで反射された光は、赤色分解プリズム３２１の入射面３２１ａの境界で全反射され、入射面３２１ａと対向する出射面３２１ｃから出射され、赤色用のイメージセンサ３３１に入射される。反射面３２１ｂには、赤色反射膜３４１が例えば蒸着によって形成される。赤色分解プリズム３２１は、入射光のうち、Ｒ成分の光を反射させ、その他の光（Ｇ成分の光）を透過させる。赤色用のイメージセンサ３３１は、反射面３２１ｂ及び入射面３２１ａで反射された光を入射し、受光する。このように赤色分解プリズム３２１において光が進行するよう、赤色分解プリズム３２１が成形される。 In the red separation prism 321, the light (incident light) transmitted through the IR and blue separation prism 320 is incident on the incident surface 321 a of the red separation prism 321. The light reflected by the reflecting surface 321b facing the incident surface 321a is totally reflected at the boundary of the incident surface 321a of the red separation prism 321 and emitted from the emitting surface 321c facing the incident surface 321a. Is incident on. A red reflective film 341 is formed on the reflective surface 321b by, for example, vapor deposition. The red separation prism 321 reflects the R component of the incident light and transmits the other light (G component). The red image sensor 331 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 321b and the incident surface 321a. In this way, the red separation prism 321 is shaped so that light travels in the red separation prism 321.
緑色分解プリズム３２２では、赤色分解プリズム３２１を透過した光（入射光）は、緑色分解プリズム３２２の入射面３２２ａに入射し、入射面３２２ａと対向する出射面３２２ｃから出射され、緑色用のイメージセンサ３３２に入射される。このように緑色分解プリズム３２２において光が進行するよう、緑色分解プリズム３２２が成形される。 In the green separation prism 322, the light (incident light) that has passed through the red separation prism 321 enters the incident surface 322a of the green separation prism 322, and is emitted from the exit surface 322c that faces the entrance surface 322a. Incident to 332. In this way, the green separation prism 322 is shaped so that light travels in the green separation prism 322.
３板式カメラ（３色分解プリズム２０Ａ及びイメージセンサ３３０〜３３２）においても、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ３３０〜３３２までの光学的な距離（光路長）は、Ｃマウントである場合、１７．５２６ｍｍに設定される。３色分解プリズム２０Ａの屈折率は、４色分解プリズム２０の屈折率である「１．８」と同じ値であってもよい。また、３板式カメラの場合には４板式カメラよりも配置スペースに余裕があるので、３色分解プリズム２０Ａの屈折率は、４板式カメラよりも少し小さな屈折率の値、例えば「１．７」であってもよい。４板式カメラと比べて、屈折率を少し小さな値にすることで、３板式カメラの実寸の距離（長さ）は短くなる。 Also in the three-plate camera (three-color separation prism 20A and image sensors 330 to 332), the optical distance (optical path length) from the flange surface 13v of the relay lens 13 to the image sensors 330 to 332 is C mount. It is set to 17.526 mm. The refractive index of the three-color separation prism 20A may be the same value as “1.8” that is the refractive index of the four-color separation prism 20. In the case of a three-plate camera, the arrangement space is more than that of a four-plate camera. Therefore, the refractive index of the three-color separation prism 20A is slightly smaller than that of the four-plate camera, for example, “1.7”. It may be. The actual distance (length) of the three-plate camera is shortened by making the refractive index a little smaller than that of the four-plate camera.
図１３は、第２の実施形態における内視鏡システム５Ａの構成例を示すブロック図である。第２の実施形態の内視鏡システムは、第１の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略又は簡略化する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成及び動作について主に説明する。 FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope system 5A according to the second embodiment. The endoscope system of the second embodiment has almost the same configuration as that of the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. Here, the configuration and operation different from those of the first embodiment will be mainly described.
第２の実施形態では、電子基板２５０には、第１の実施形態と異なり、３つの素子駆動部２４１ｉｂ、素子駆動部２４１ｒ及び素子駆動部２４１ｇが搭載される。 In the second embodiment, unlike the first embodiment, three element driving units 241ib, an element driving unit 241r, and an element driving unit 241g are mounted on the electronic substrate 250.
素子駆動部２４１ｉｂは、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部２４１ｒは、赤色用のイメージセンサ３３１を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部２４１ｇは、緑色用のイメージセンサ３３２を駆動信号に従って駆動する。 The element driving unit 241ib drives the image sensor 330 for IR and blue according to the driving signal. The element driving unit 241r drives the red image sensor 331 according to the drive signal. The element driving unit 241g drives the green image sensor 332 according to the driving signal.
駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部２４１ｉｂ，２４１ｒ，２４１ｇに対し、駆動信号を発生する。 The drive signal generator 142 generates a drive signal for each of the element drivers 241ib, 241r, and 241g.
また、信号出力部１４５は、イメージセンサ３３０，３３１，３３２からの電気信号をＣＣＵ３０Ａに伝送する。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、Ｒ成分の信号（Ｒ信号）、Ｇ成分の信号（Ｇ信号）、Ｂ成分及びＩＲ成分の少なくとも１つを含む信号（ＢＩＲ信号）を、ＣＣＵ３０Ａに伝送する。 The signal output unit 145 transmits the electrical signals from the image sensors 330, 331, and 332 to the CCU 30A. In the present embodiment, unlike the first embodiment, an R component signal (R signal), a G component signal (G signal), a signal including at least one of a B component and an IR component (BIR signal) is converted into a CCU 30A. Transmit to.
ＣＣＵ３０Ａは、ＲＧＢ信号処理部２２及びＩＲ信号処理部２３の代わりに、Ｒ信号を映像信号に変換するＲ信号処理部２６１、Ｇ信号を映像信号に変換するＧ信号処理部２６２、ＢＩＲ信号を映像信号に変換するＢＩＲ信号処理部２６３を備える。ＢＩＲ信号処理部２６３は、ゲイン調整部２３ｚを備えてもよい。ＣＣＵ３０Ａは、信号処理部の構成及び動作以外は、ＣＣＵ３０と同様である。 The CCU 30A replaces the RGB signal processing unit 22 and the IR signal processing unit 23 with an R signal processing unit 261 that converts an R signal into a video signal, a G signal processing unit 262 that converts a G signal into a video signal, and a BIR signal as a video signal. A BIR signal processing unit 263 for converting the signal is provided. The BIR signal processing unit 263 may include a gain adjustment unit 23z. The CCU 30A is the same as the CCU 30 except for the configuration and operation of the signal processing unit.
図１４は、３つのイメージセンサ３３０，３３１，３３２を用いるとともに、その１つのイメージセンサ３３０でＩＲ及び青色光を受光する場合の分光感度を示すグラフである。図１４の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図１４の横軸は、各イメージセンサ３３０〜３３２に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、３色分解プリズム２０Ａへの入射光の光量に対する、イメージセンサ３３０〜３３２が検出した各波長での光の光量に相当する。この分光感度は、図６に示したセンサ感度と３色分解プリズム２０Ａの分光透過率とを乗算して得られる。３色分解プリズム２０Ａの分光透過率は、不図示であるが、例えば、第１の実施形態の４色分解プリズム２０の分光透過率と同様である。この分光感度は、カメラヘッド１４内の３板式カメラの性能指標の１つである。 FIG. 14 is a graph showing spectral sensitivity when three image sensors 330, 331, and 332 are used and IR light and blue light are received by the one image sensor 330. The vertical axis in FIG. 14 represents the spectral sensitivity in percent units. The horizontal axis in FIG. 14 represents the wavelength (nm) of light incident on each of the image sensors 330 to 332. The spectral sensitivity corresponds to the amount of light at each wavelength detected by the image sensors 330 to 332 with respect to the amount of light incident on the three-color separation prism 20A. This spectral sensitivity is obtained by multiplying the sensor sensitivity shown in FIG. 6 by the spectral transmittance of the three-color separation prism 20A. The spectral transmittance of the three-color separation prism 20A is not shown, but is the same as the spectral transmittance of the four-color separation prism 20 of the first embodiment, for example. This spectral sensitivity is one of the performance indicators of the three-plate camera in the camera head 14.
ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０を通して、青色光領域の光とＩＲ光とを受光する。ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０には、第１の実施形態で示した高感度センサが用いられる。赤色用のイメージセンサ３３１及び緑色用のイメージセンサ３３２には、高感度センサが用いられても通常感度センサが用いられてもよい。 The IR and blue image sensor 330 receives light in the blue light region and IR light through the IR and blue separation prism 320. The high sensitivity sensor shown in the first embodiment is used for the image sensor 330 for IR and blue. As the red image sensor 331 and the green image sensor 332, a high sensitivity sensor or a normal sensitivity sensor may be used.
図１４には、高感度センサを用いた場合の分光感度（波形ｂｒ３参照）と、通常感度センサを用いた場合の分光感度（波形ｂｒ４参照）と、が示されている。内視鏡１０は、高感度センサを用いることで、ＩＲ領域における分光感度を高めることができる。 FIG. 14 shows the spectral sensitivity when using a high sensitivity sensor (see waveform br3) and the spectral sensitivity when using a normal sensitivity sensor (see waveform br4). The endoscope 10 can increase the spectral sensitivity in the IR region by using a high sensitivity sensor.
また、図１４に示すグラフでは、緑色用のイメージセンサ３３２で受光される、緑色光領域にある波長５８０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、約９４％である。一方、ＩＲ領域にある波長８３０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、約４０％である。従って、ＩＲ領域における分光感度のピーク値は、可視光領域（ここでは波長５８０ｎｍ）の分光感度のピーク値の約４２．５％（４０％／９４％）であり、即ち４０％以上である。これにより、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。 In the graph shown in FIG. 14, the peak value of the spectral sensitivity near the wavelength of 580 nm in the green light region received by the green image sensor 332 is about 94%. On the other hand, the peak value of spectral sensitivity near the wavelength of 830 nm in the IR region is about 40%. Therefore, the peak value of spectral sensitivity in the IR region is about 42.5% (40% / 94%) of the peak value of spectral sensitivity in the visible light region (here, wavelength 580 nm), that is, 40% or more. Thereby, the spectral sensitivity in the IR region can be obtained at a desired high value.
ここで、比較例として、緑色用のイメージセンサでＩＲ光を受光する場合を示す。 Here, as a comparative example, a case where IR light is received by a green image sensor is shown.
図１５は、比較例としてＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘ（不図示）でＩＲ光を受光する場合の分光感度を示すグラフである。ＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘは、緑色用の分解プリズム３２２ｘを通して、緑色光領域の光とＩＲ光とを受光する。図６に示したセンサ感度のグラフでは、緑色光領域（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）における、高感度センサのセンサ感度は、通常感度センサと比べて高くなっている。 FIG. 15 is a graph showing the spectral sensitivity when IR light is received by an image sensor 332x (not shown) for IR and green as a comparative example. The IR and green image sensor 332x receives light in the green light region and IR light through the green separation prism 322x. In the sensor sensitivity graph shown in FIG. 6, the sensor sensitivity of the high sensitivity sensor in the green light region (500 nm to 600 nm) is higher than that of the normal sensitivity sensor.
緑色光領域では、図１５の波形ｇｒ２に示す通常感度センサの分光感度に対し、波形ｇｒ１に示す高感度センサの分光感度が高くなる。このため、ＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘを用いた場合、ＩＲ光の受光感度を高くできる一方、可視光領域における色バランスが崩れ、色再現性（ＲＧＢの色成分の配分）が低下する。 In the green light region, the spectral sensitivity of the high sensitivity sensor indicated by the waveform gr1 is higher than the spectral sensitivity of the normal sensitivity sensor indicated by the waveform gr2 in FIG. Therefore, when the IR and green image sensors 332x are used, the IR light receiving sensitivity can be increased, but the color balance in the visible light region is lost, and the color reproducibility (RGB color component distribution) is lowered.
また、図１５に示すグラフでは、緑色光領域にある波長５８０ｎｍの分光感度のピーク値は、約１０５％となっている。一方、ＩＲ領域にある波長８３０ｎｍの分光感度のピーク値は、約４０％である。つまり、ＩＲ領域での分光感度のピーク値は、緑色光領域での分光感度のピーク値の約３８％（４０％／１０５％）であり、即ち４０％未満である。従って、ＩＲ領域における分光感度として、所望される値を得ることが困難である。 In the graph shown in FIG. 15, the peak value of spectral sensitivity at a wavelength of 580 nm in the green light region is about 105%. On the other hand, the peak value of spectral sensitivity at a wavelength of 830 nm in the IR region is about 40%. That is, the spectral sensitivity peak value in the IR region is about 38% (40% / 105%) of the spectral sensitivity peak value in the green light region, that is, less than 40%. Therefore, it is difficult to obtain a desired value as the spectral sensitivity in the IR region.
また、赤色用のイメージセンサでＩＲ光を受光することは、蛍光発光に用いられる励起光の波長帯域（例えば６８０ｎｍの波長帯域）が赤色光領域であることがあり、又、生体内には色成分として赤色成分が多く存在するため、不適の可能性が高い。 In addition, when IR light is received by a red image sensor, the wavelength band of excitation light (for example, a wavelength band of 680 nm) used for fluorescence emission may be in the red light region, and there is no color in the living body. Since many red components exist as a component, possibility of being unsuitable is high.
第２の実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０のセンサ感度は、高感度センサである。そのため、ＩＲ光領域において、通常感度センサのセンサ感度と比べて、長波長側において高い特性を有する。よって、内視鏡１０は、可視光領域であるＲＧＢ光の分光感度に対し、ＩＲ光の分光感度を高めることができる。 According to the endoscope 10 of the second embodiment, the sensor sensitivity of the image sensor 330 for IR and blue is a high sensitivity sensor. Therefore, in the IR light region, it has higher characteristics on the long wavelength side than the sensor sensitivity of the normal sensitivity sensor. Therefore, the endoscope 10 can increase the spectral sensitivity of IR light with respect to the spectral sensitivity of RGB light which is a visible light region.
また、図１４に示したように、青色光領域では、高感度センサのセンサ感度は、通常感度センサのセンサ感度と同程度である。そのため、内視鏡１０は、通常感度センサから高感度センサに交換したとしても、可視光領域の色バランスが崩れることを抑制できる。 Further, as shown in FIG. 14, in the blue light region, the sensor sensitivity of the high sensitivity sensor is approximately the same as the sensor sensitivity of the normal sensitivity sensor. Therefore, even if the endoscope 10 is replaced from the normal sensitivity sensor to the high sensitivity sensor, the color balance in the visible light region can be prevented from being lost.
このように、内視鏡１０では、色分解プリズムは、対象物からの光を赤色成分と、緑色成分と、青色成分及び赤外光成分の３つの色成分に分解する３色分解プリズム２０Ａを含んでもよい。イメージセンサは、分解された３つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する３つのイメージセンサ３３０〜３３２を含んでもよい。 As described above, in the endoscope 10, the color separation prism includes the three-color separation prism 20A that separates the light from the target object into the three color components of the red component, the green component, the blue component, and the infrared light component. May be included. The image sensor may include three image sensors 330 to 332 that convert the separated optical images of the three color components into electric signals, respectively.
これにより、内視鏡１０は、３色分解プリズム２０Ａを用いた場合でも、可視光領域である３原色光の波長領域での分光感度に対し、赤外光の波長領域での分光感度を高めることができる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像の変化を抑制して、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。 Thereby, even when the three-color separation prism 20A is used, the endoscope 10 increases the spectral sensitivity in the wavelength region of the infrared light with respect to the spectral sensitivity in the wavelength region of the three primary colors that is the visible light region. be able to. Therefore, for example, when imaging an affected part using ICG, the change of the RGB image showing the whole site | part including an affected part is suppressed, and the affected part which fluoresced becomes easy to visually recognize by IR image.
また、内視鏡１０は、青色成分及び赤外光成分を１つのイメージセンサで検出することで、イメージセンサとして高感度センサを用いても、青色成分の分光感度の変化を小さくして赤外光成分の分光感度を向上できる。そのため、３原色の各色成分の色再現性の低下（各色成分の配分の変化）を抑制して、赤外光成分の視認性を向上できる。 Further, the endoscope 10 detects the blue component and the infrared light component with one image sensor, so that even if a high sensitivity sensor is used as the image sensor, the change in the spectral sensitivity of the blue component is reduced to reduce the infrared component. The spectral sensitivity of the light component can be improved. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the color reproducibility of each color component of the three primary colors (change in distribution of each color component) and improve the visibility of the infrared light component.
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、４板式のプリズムを示し、第２の実施形態では、３板式のプリズムを示したが、第３の実施形態では、ＩＲ光とＲＧＢ光に分解する２板式のプリズムの場合を示す。
(Third embodiment)
In the first embodiment, a four-plate prism is shown, and in the second embodiment, a three-plate prism is shown, but in the third embodiment, a two-plate prism that decomposes into IR light and RGB light is used. Show the case.
本実施形態において、第１又は第２の実施形態と同様の事項については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。 In the present embodiment, the same items as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図１６は、第３の実施形態における２色分解プリズム２０Ｂの構造例を示す図である。２色分解プリズム２０Ｂは、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、３原色の光であるＲ、Ｇ、Ｂ成分の光と、ＩＲ成分の光とに分解する。２色分解プリズム２０Ｂでは、ＩＲ分解プリズム４２０及びＲＧＢ色分解プリズム４２１が、光軸方向に順に組み付けられる。 FIG. 16 is a diagram illustrating a structure example of the two-color separation prism 20B according to the third embodiment. The two-color separation prism 20B decomposes the incident light guided by the relay lens 13 into R, G, and B component lights, which are three primary color lights, and an IR component light. In the two-color separation prism 20B, the IR separation prism 420 and the RGB color separation prism 421 are sequentially assembled in the optical axis direction.
ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、ＩＲ分解プリズム４２０の出射面４２０ｃと対向して配置される。ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１は、ＲＧＢ色分解プリズム４２１の出射面４２１ｃと対向して配置される。 The IR image sensor 430 is disposed to face the emission surface 420 c of the IR decomposition prism 420. The RGB color image sensor 431 is disposed to face the emission surface 421 c of the RGB color separation prism 421.
イメージセンサ４３０，４３１は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ４３０，４３１は、それぞれＩＲ及びＲＧＢ色の２つに分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。 The image sensors 430 and 431 are, for example, CCD or CMOS image sensors including pixels arranged in a horizontal (H) direction and a vertical (V) direction. The image sensors 430 and 431 each convert an optical image in which light separated into two colors of IR and RGB is formed on each imaging surface into an electric signal.
ＩＲ分解プリズム４２０では、入射光は、ＩＲ分解プリズム４２０の入射面４２０ａに入射される。入射面４２０ａと対向する反射面４２０ｂで反射された光は、ＩＲ分解プリズム４２０の入射面４２０ａの境界で全反射され、入射面４２０ａと対向する出射面４２０ｃから出射され、ＩＲ用のイメージセンサ４３０に入射される。反射面４２０ｂには、ＩＲ反射膜４４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ分解プリズム４２０は、入射光のうち、ＩＲ光を反射させ、その他の光（ＲＧＢ成分の光）を透過させる。ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、反射面４２０ｂ及び入射面４２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ分解プリズム４２０において光が進行するよう、ＩＲ分解プリズム４２０が成形される。 In the IR decomposition prism 420, incident light is incident on the incident surface 420 a of the IR decomposition prism 420. The light reflected by the reflecting surface 420b facing the incident surface 420a is totally reflected at the boundary of the incident surface 420a of the IR decomposition prism 420, is emitted from the emitting surface 420c facing the incident surface 420a, and is an IR image sensor 430. Is incident on. An IR reflecting film 440 is formed on the reflecting surface 420b by, for example, vapor deposition. The IR decomposition prism 420 reflects IR light out of incident light and transmits other light (RGB component light). The IR image sensor 430 receives and receives the light reflected by the reflecting surface 420b and the incident surface 420a. In this way, the IR decomposition prism 420 is shaped so that light travels in the IR decomposition prism 420.
ＲＧＢ色分解プリズム４２１では、ＩＲ分解プリズム４２０を透過した光（入射光）は、ＲＧＢ色分解プリズム４２１の入射面４２１ａに入射し、入射面４２１ａと対向する出射面４２１ｃから出射され、ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１に入射される。このようにＲＧＢ色分解プリズム４２１において光が進行するよう、ＲＧＢ色分解プリズム４２１が成形される。 In the RGB color separation prism 421, the light (incident light) that has passed through the IR separation prism 420 is incident on the incident surface 421a of the RGB color separation prism 421, and is emitted from the emission surface 421c that faces the incidence surface 421a. Is incident on the image sensor 431. In this way, the RGB color separation prism 421 is shaped so that light travels through the RGB color separation prism 421.
２板式カメラ（２色分解プリズム２０Ｂ及びイメージセンサ４３０，４３１）においても、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ４３０，４３１までの光学的な距離（光路長）は、Ｃマウントである場合、１７．５２６ｍｍに設定される。２色分解プリズム２０Ｂの屈折率は、４色分解プリズム２０の屈折率である「１．８」と同じ値であってもよい。また、２板式カメラの場合には４板式カメラよりも配置スペースに余裕があるので、２色分解プリズム２０Ｂの屈折率は、４板式カメラや３板式カメラよりも少し小さな屈折率の値、例えば「１．７」又はそれ以下であってもよい。４板式カメラや３板式カメラと比べて、屈折率を少し小さな値にすることで、２板式カメラの実寸の距離（長さ）は短くなる。 Also in the two-plate camera (the two-color separation prism 20B and the image sensors 430 and 431), the optical distance (optical path length) from the flange surface 13v of the relay lens 13 to the image sensors 430 and 431 is C mount. It is set to 17.526 mm. The refractive index of the two-color separation prism 20B may be the same value as “1.8” that is the refractive index of the four-color separation prism 20. In the case of a two-plate camera, the arrangement space is more than that of a four-plate camera. Therefore, the refractive index of the two-color separation prism 20B is slightly smaller than that of a four-plate camera or a three-plate camera. 1.7 "or less. The actual distance (length) of the two-plate camera is shortened by making the refractive index a little smaller than that of the four-plate camera or the three-plate camera.
図１７は、第３の実施形態における内視鏡システム５Ｂの構成例を示すブロック図である。第３の実施形態の内視鏡システムは、第１又は第２の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第１又は第２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略又は簡略化する。ここでは、第１又は第２の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。 FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope system 5B according to the third embodiment. The endoscope system of the third embodiment has almost the same configuration as that of the first or second embodiment. The same components as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. Here, configurations and operations different from those in the first or second embodiment will be described.
第３の実施形態では、電子基板２５０には、第１の実施形態と異なり、２つの素子駆動部３４１ｉ及び素子駆動部３４１ｃが搭載される。 In the third embodiment, unlike the first embodiment, two element driving units 341 i and an element driving unit 341 c are mounted on the electronic substrate 250.
素子駆動部３４１ｉは、ＩＲ用のイメージセンサ４３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部３４１ｃは、ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１を駆動信号に従って駆動する。 The element drive unit 341i drives the IR image sensor 430 in accordance with a drive signal. The element drive unit 341c drives the RGB color image sensor 431 in accordance with the drive signal.
駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部３４１ｉ，３４１ｃに対し、駆動信号を発生する。 The drive signal generator 142 generates a drive signal for each of the element drivers 341i and 341c.
また、信号出力部１４５は、イメージセンサ４３０，４３１からの電気信号をＣＣＵ３０に伝送する。ＣＣＵ３０の構成及び動作は、第１の実施形態と同様であり、ＩＲ信号及びＲＧＢ信号を処理する。 Further, the signal output unit 145 transmits electric signals from the image sensors 430 and 431 to the CCU 30. The configuration and operation of the CCU 30 are the same as those in the first embodiment, and process IR signals and RGB signals.
図１８は２つのイメージセンサ４３０，４３１を用いた場合の分光感度を示すグラフである。図１８の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図１８の横軸は、各イメージセンサ４３０、４３１に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、２色分解プリズム２０Ｂへの入射光の光量に対する、イメージセンサ４３０，４３１が検出した各波長での光の光量に相当する。この分光感度は、図６に示すセンサ感度と２色分解プリズム２０Ｂの分光透過率とを乗算して得られる。２色分解プリズム２０Ｂの分光透過率は、不図示であるが、例えば、第２の実施形態の３色分解プリズム２０Ａの分光透過率や第１の実施形態の４色分解プリズム２０の分光透過率と同様である。この分光感度は、カメラヘッド１４内の２板式カメラの性能指標の１つである。 FIG. 18 is a graph showing the spectral sensitivity when two image sensors 430 and 431 are used. The vertical axis in FIG. 18 represents the spectral sensitivity in percent units. The horizontal axis in FIG. 18 represents the wavelength (nm) of light incident on the image sensors 430 and 431. The spectral sensitivity corresponds to the amount of light at each wavelength detected by the image sensors 430 and 431 with respect to the amount of light incident on the two-color separation prism 20B. This spectral sensitivity is obtained by multiplying the sensor sensitivity shown in FIG. 6 by the spectral transmittance of the two-color separation prism 20B. Although the spectral transmittance of the two-color separation prism 20B is not shown, for example, the spectral transmittance of the three-color separation prism 20A of the second embodiment or the spectral transmittance of the four-color separation prism 20 of the first embodiment. It is the same. This spectral sensitivity is one of the performance indexes of the two-plate camera in the camera head 14.
ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、ＩＲ分解プリズム４２０を通して、ＩＲ光を受光する。ＩＲ用のイメージセンサ４３０には、第１の実施形態で示した高感度センサが用いられる。ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１には、高感度センサが用いられても通常感度センサが用いられてもよい。 The IR image sensor 430 receives IR light through the IR resolving prism 420. As the IR image sensor 430, the high-sensitivity sensor shown in the first embodiment is used. As the RGB color image sensor 431, a high sensitivity sensor or a normal sensitivity sensor may be used.
また、図１８に示すグラフでは、赤色光領域にある波長６００ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、ほぼ１００％である。一方、ＩＲ領域にある波長８６０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、４７％である。従って、ＩＲ領域における分光感度のピーク値は、波長６００ｎｍの分光感度のピーク値の約４７％（４７％／１００％）であり、即ち４０％以上である。従って、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。 In the graph shown in FIG. 18, the peak value of the spectral sensitivity near the wavelength of 600 nm in the red light region is almost 100%. On the other hand, the peak value of spectral sensitivity near the wavelength of 860 nm in the IR region is 47%. Accordingly, the peak value of spectral sensitivity in the IR region is about 47% (47% / 100%) of the peak value of spectral sensitivity at a wavelength of 600 nm, that is, 40% or more. Therefore, the spectral sensitivity in the IR region can be obtained at a desired high value.
第３の実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ光用のイメージセンサ４３０のセンサ感度は、高感度センサである。そのため、ＩＲ光領域において、通常感度センサのセンサ感度と比べて、長波長側において高い特性を有する。従って、内視鏡１０は、可視光領域であるＲＧＢ光の分光感度に対し、ＩＲ光の分光感度を高めることができる。 According to the endoscope 10 of the third embodiment, the sensor sensitivity of the image sensor 430 for IR light is a high sensitivity sensor. Therefore, in the IR light region, it has higher characteristics on the long wavelength side than the sensor sensitivity of the normal sensitivity sensor. Therefore, the endoscope 10 can increase the spectral sensitivity of IR light with respect to the spectral sensitivity of RGB light which is a visible light region.
また、２板式カメラを用いることで、４板式カメラや３板式カメラと比べて、配置スペースに余裕が生まれ、実寸の長さを長くでき、プリズムの屈折率を下げることができる。この場合、内視鏡１０は、プリズムに要するコストを低減できる。また、内視鏡１０では、２板式カメラの実寸の長さを短い状態で維持し、カメラヘッド１４のサイズを小型化することも可能である。 In addition, by using a two-plate camera, an extra space is provided in comparison with a four-plate camera or a three-plate camera, the actual length can be increased, and the refractive index of the prism can be lowered. In this case, the endoscope 10 can reduce the cost required for the prism. Further, in the endoscope 10, it is possible to reduce the size of the camera head 14 by maintaining the actual length of the two-plate camera in a short state.
このように、内視鏡１０では、色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光及び赤外光成分の２つの色成分に分解する２色分解プリズム２０Ｂを含んでもよい。イメージセンサは、分解された２つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する２つのイメージセンサ４３０，４３１を含んでもよい。 As described above, in the endoscope 10, the color separation prism may include the two-color separation prism 20B that separates the light from the object into two color components of the three primary color light and the infrared light component. The image sensor may include two image sensors 430 and 431 that convert the separated optical images of the two color components into electric signals, respectively.
これにより、内視鏡１０は、２色分解プリズム２０Ｂを用いた場合でも、可視光領域である３原色光の波長領域での分光感度に対し、赤外光の波長領域での分光感度を高めることができる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像の色変化を抑制して、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。 Thereby, even when the two-color separation prism 20B is used, the endoscope 10 increases the spectral sensitivity in the wavelength region of the infrared light with respect to the spectral sensitivity in the wavelength region of the three primary colors that is the visible light region. be able to. Therefore, for example, when imaging an affected part using ICG, the color change of the RGB image showing the whole site | part including an affected part is suppressed, and it becomes easy to visually recognize the affected part which carried out fluorescence emission on IR image.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上記各実施形態では、内視鏡１０として硬性内視鏡を例示したが、他の構成を有する硬性内視鏡でもよく、軟性内視鏡でもよい。また、内視鏡１０の構成や動作が光学顕微鏡に適用されてもよい。リレーレンズ１３とカメラヘッド１４とがＣマウントの規格に適合することで汎用性が増すので、上記実施形態を光学顕微鏡に容易に適用できる。 For example, in each of the above embodiments, a rigid endoscope is illustrated as the endoscope 10, but a rigid endoscope having another configuration may be used, or a flexible endoscope may be used. Further, the configuration and operation of the endoscope 10 may be applied to an optical microscope. Since the versatility increases when the relay lens 13 and the camera head 14 conform to the C-mount standard, the above embodiment can be easily applied to an optical microscope.
上記実施形態では、生体内に光造影剤としてＩＣＧを投与することを例示したが、ＩＣＧ以外の光造影剤が投与されてもよい。この場合、光造影剤を励起するための励起光の波長に応じて、非可視光の波長領域における分光特性や分光感度を定めてもよい。 In the above-described embodiment, ICG is administered as an optical contrast agent in a living body, but an optical contrast agent other than ICG may be administered. In this case, spectral characteristics and spectral sensitivity in the wavelength region of invisible light may be determined according to the wavelength of excitation light for exciting the optical contrast agent.
また、上記実施形態では、赤外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いたが、紫外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いてもよい。この場合でも、近赤外域で蛍光発光する光造影剤を用いた場合と同様に、内視鏡は、蛍光発光された患部の画像を撮像できる。 In the above embodiment, a chemical that emits fluorescence in the wavelength region of infrared light is used. However, a chemical that emits fluorescence in the wavelength region of ultraviolet light may be used. Even in this case, the endoscope can capture an image of the affected area that is fluorescently emitted, similarly to the case where the optical contrast agent that emits fluorescent light in the near infrared region is used.
また、上記実施形態では、４色分解プリズム２０において、光の入射側から、ＩＲ分解プリズム２２０、青色分解プリズム２２１、赤色分解プリズム２２２、及び緑色分解プリズム２２３の順に配置されることを例示したが、この配置順序は一例であり、他の配置順序でもよい。３色分解プリズム２０Ａ及び２色分解プリズム２０Ｂについても、各プリズムの配置順序は一例であり、他の配置順序でもよい。 In the above embodiment, the four-color separation prism 20 is illustrated as being arranged in the order of the IR separation prism 220, the blue separation prism 221, the red separation prism 222, and the green separation prism 223 from the light incident side. This arrangement order is an example, and other arrangement orders may be used. Regarding the three-color separation prism 20A and the two-color separation prism 20B, the arrangement order of the prisms is only an example, and other arrangement orders may be used.
また、上記実施形態では、リレーレンズ１３及びカメラヘッド１４が、Ｃマウントの規格に適合することを主に例示したが、Ｃマウントの規格に適合していないものであってもよい。 In the above-described embodiment, the relay lens 13 and the camera head 14 are mainly exemplified as conforming to the C-mount standard, but may be not conforming to the C-mount standard.
また、上記実施形態では、符号１３の構成部がマウントアダプタであってもよく、マウントアダプタの内部にリレーレンズを有する構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, the structure part of the code | symbol 13 may be a mount adapter, and it is good also as a structure which has a relay lens inside a mount adapter.
また、上記実施形態では、プロセッサの一例としてＣＣＵ３０を説明した。プロセッサは、内視鏡システム５を制御すれば、物理的にどのように構成してもよい。従って、プロセッサは、ＣＣＵ３０に限定されない。ただし、プログラム可能なＣＣＵ３０を用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。また、プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、第１の実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。また、電子基板２５０に搭載される回路についても、プログラム可能な回路を用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できる。また、回路の数は１つでも複数でもよい。 Moreover, in the said embodiment, CCU30 was demonstrated as an example of a processor. The processor may be physically configured as long as it controls the endoscope system 5. Therefore, the processor is not limited to the CCU 30. However, if the programmable CCU 30 is used, the processing contents can be changed by changing the program, so the degree of freedom in designing the processor can be increased. Further, the processor may be composed of one semiconductor chip or may be physically composed of a plurality of semiconductor chips. When configured by a plurality of semiconductor chips, each control of the first embodiment may be realized by separate semiconductor chips. In this case, it can be considered that a plurality of semiconductor chips constitute one processor. Further, the processor may be configured by a member (a capacitor or the like) having a function different from that of the semiconductor chip. Further, one semiconductor chip may be configured so as to realize the functions of the processor and other functions. Further, regarding the circuit mounted on the electronic board 250, if a programmable circuit is used, the processing content can be changed by changing the program. The number of circuits may be one or more.
本開示は、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システム等に有用である。 The present disclosure is useful for an endoscope, an endoscope system, and the like that can improve image quality in consideration of infrared light components.
５，５Ａ，５Ｂ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ スコープ
１１ｚ 撮像窓
１２ マウントアダプタ
１３ リレーレンズ（レンズユニット）
１３ｖ フランジ面
１３ｗ ねじ切り
１３ｙ フォーカスリング
１３ｚ 鏡筒
１４ カメラヘッド
１４ｚ 信号ケーブル
１８ 光源コネクタ
１９ 操作スイッチ
２０ ４色分解プリズム
２０Ａ ３色分解プリズム
２０Ｂ ２色分解プリズム
２２ ＲＧＢ信号処理部
２３ ＩＲ信号処理部
２３ｚ ゲイン調整部
２８ 出力部
３０ ＣＣＵ
４０ 表示部
１４１ｉ，１４１ｂ，１４１ｒ，１４１ｇ，２４１ｇ，２４１ｉｂ，２４１ｒ，３４１ｃ，３４１ｉ 素子駆動部
１４２ 駆動信号発生部
１４３ 同期信号発生部
１４５ 信号出力部
２２０ ＩＲ分解プリズム
２２１ 青色分解プリズム
２２２ 赤色分解プリズム
２２３ 緑色分解プリズム
２２０ａ，２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，３２０ａ，３２１ａ，３２２ａ，４２０ａ，４２１ａ 入射面
２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ，３２０ｂ，３２１ｂ，４２０ｂ 反射面
２２０ｃ，２２１ｃ，２２２ｃ，２２３ｃ，３２０ｃ，３２１ｃ，３２２ｃ，４２０ｃ，４２１ｃ 出射面
２３０，２３１，２３２，２３３，３３０，３３１，３３２，４３０，４３１ イメージセンサ
２３０ｖ 接着剤
２３０ｗ センサパッケージ
２３０ｘ センサパッケージガラス
２３０ｙ センサ素子
２３０ｚ センサ基板
２４０ ＩＲ反射膜
２４１ 青色反射膜
２４２ 赤色反射膜
２５０ 電子基板
２６１ Ｒ信号処理部
２６２ Ｇ信号処理部
２６３ ＢＩＲ信号処理部
ｂｒ１，ｂｒ２，ｂｒ３，ｂｒ４，ｇｈ１，ｇｈ２，ｇｒ１，ｇｒ２，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ１１ 波形
Ｇ１ ＲＧＢ画像
Ｇ２ ＩＲ画像
ＧＺ 合成画像
ｔｇ 患部
5, 5A, 5B Endoscope System 10 Endoscope 11 Scope 11z Imaging Window 12 Mount Adapter 13 Relay Lens (Lens Unit)
13v Flange surface 13w Threading 13y Focus ring 13z Lens barrel 14 Camera head 14z Signal cable 18 Light source connector 19 Operation switch 20 Four color separation prism 20A Three color separation prism 20B Two color separation prism 22 RGB signal processing unit 23 IR signal processing unit 23z Gain Adjustment unit 28 Output unit 30 CCU
40 display unit 141i, 141b, 141r, 141g, 241g, 241ib, 241r, 341c, 341i element drive unit 142 drive signal generation unit 143 synchronization signal generation unit 145 signal output unit 220 IR separation prism 221 blue separation prism 222 red separation prism 223 Green separation prism 220a, 221a, 222a, 223a, 320a, 321a, 322a, 420a, 421a Incident surface 220b, 221b, 222b, 320b, 321b, 420b Reflective surface 220c, 221c, 222c, 223c, 320c, 321c, 322c, 420c , 421c Outgoing surface 230, 231, 232, 233, 330, 331, 332, 430, 431 Image sensor 230v Adhesive 230w Sensor package 230x Sensor package Cage glass 230y Sensor element 230z Sensor substrate 240 IR reflection film 241 Blue reflection film 242 Red reflection film 250 Electronic substrate 261 R signal processing unit 262 G signal processing unit 263 BIR signal processing unit br1, br2, br3, br4, gh1, gh2, gr1, gr2, h1, h2, h3, h4, h11 waveform G1 RGB image G2 IR image GZ composite image tg affected part
本開示の内視鏡は、患部からの光を青色成分、赤色成分、緑色成分にそれぞれ分解する青色分解プリズム、赤色分解プリズム及び緑色分解プリズムと、患部からの光をＩＲ成分に分解するＩＲ分解プリズムとを備えた４色分解プリズムと、青色分解プリズムに設置され、分解された青色成分を電気信号に変換する青色イメージセンサと、赤色分解プリズムに設置され、分解された赤色成分を電気信号に変換する赤色イメージセンサと、緑色分解プリズムに設置され、分解された緑色成分を電気信号に変換する緑色イメージセンサと、ＩＲ分解プリズムに設置され、分解されたＩＲ成分を電気信号に変換するＩＲイメージセンサと、患部からの光を、前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面に集光させるレンズユニットと、を備える。ＩＲ分解プリズムは、青色分解プリズム、赤色分解プリズム及び緑色分解プリズムよりも患部からの光の入射に対して対物側に位置され、青色成分、赤色成分及び緑色成分の光を透過させるとともに、レンズユニットのフランジ面から前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍである。 The endoscope according to the present disclosure includes a blue decomposition prism, a red decomposition prism, and a green decomposition prism that decompose light from an affected area into a blue component, a red component, and a green component, respectively, and IR decomposition that decomposes light from the affected area into an IR component. A four-color separation prism including a prism, a blue image sensor that is installed in the blue separation prism and converts the decomposed blue component into an electric signal, and a red image that is installed in the red separation prism and converts the decomposed red component into an electric signal A red image sensor for conversion, a green image sensor installed on the green decomposition prism and converting the decomposed green component into an electrical signal, and an IR image installed on the IR decomposition prism and converting the decomposed IR component into an electrical signal A sensor and light from the affected area, the blue image sensor, the red image sensor, the green image sensor, and the IR image; Comprising a lens unit for focusing the respective imaging surfaces of Jisensa, the. The IR separation prism is located on the object side with respect to the incident light from the affected part more than the blue separation prism, the red separation prism and the green separation prism, and transmits the light of the blue component, the red component and the green component, and the lens unit. The optical distance from the flange surface to the respective imaging surfaces of the blue image sensor, the red image sensor, the green image sensor, and the IR image sensor is 17.526 mm.
Claims (6)
分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する複数のイメージセンサと、
変換された前記電気信号を出力する出力デバイスと、
を備え、
前記赤外光の波長帯域における前記色分解プリズム及び前記イメージセンサによる分光感度の最大値は、前記３原色光の波長帯域における前記分光感度の最大値の４０％以上である、内視鏡。 A color separation prism for separating light from an object into a plurality of color components including three primary color lights and infrared light;
A plurality of image sensors each for converting an optical image of a plurality of separated color components into electrical signals;
An output device for outputting the converted electrical signal;
With
An endoscope in which a maximum value of spectral sensitivity by the color separation prism and the image sensor in the wavelength band of infrared light is 40% or more of a maximum value of the spectral sensitivity in the wavelength band of the three primary colors.
前記イメージセンサは、８３０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度が、５１０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度の５０％以上である、内視鏡。 The endoscope according to claim 1, wherein
The image sensor is an endoscope in which sensor sensitivity in a wavelength band of 830 nm is 50% or more of sensor sensitivity in a wavelength band of 510 nm.
前記色分解プリズムは、前記対象物からの光を前記３原色光の各々及び前記赤外光の４つの色成分に分解する４色分解プリズムを含み、
前記イメージセンサは、分解された前記４つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する４個のイメージセンサを含む、内視鏡。 The endoscope according to claim 1 or 2, wherein
The color separation prism includes a four-color separation prism that separates light from the object into four color components of each of the three primary color lights and the infrared light,
The said image sensor is an endoscope containing four image sensors which each convert the optical image of the four said color component decomposed | disassembled into an electrical signal.
前記対象物からの光を前記イメージセンサの撮像面に集光させるレンズユニットを備え、
前記４色分解プリズムを構成する透光性部材の屈折率は、略１．８であり、
前記レンズユニットのフランジ面から前記イメージセンサの前記撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍである、内視鏡。 The endoscope according to claim 3, further comprising:
A lens unit for condensing the light from the object on the imaging surface of the image sensor;
The refractive index of the translucent member constituting the four-color separation prism is approximately 1.8,
An endoscope, wherein an optical distance from a flange surface of the lens unit to the imaging surface of the image sensor is 17.526 mm.
前記色分解プリズムは、前記対象物からの光を赤色成分と、緑色成分と、青色成分及び赤外光成分の３つの色成分に分解する３色分解プリズムを含み、
前記イメージセンサは、分解された前記３つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する３個のイメージセンサを含む、内視鏡。 The endoscope according to claim 1 or 2, wherein
The color separation prism includes a three-color separation prism that separates light from the object into three color components, a red component, a green component, a blue component, and an infrared light component,
The image sensor includes an endoscope including three image sensors that convert the separated optical images of the three color components into electric signals, respectively.
前記色分解プリズムは、前記対象物からの光を３原色光の成分及び赤外光成分の２つの色成分に分解する２色分解プリズムを含み、
前記イメージセンサは、分解された前記２つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する２個のイメージセンサを含む、内視鏡。 The endoscope according to claim 1 or 2, wherein
The color separation prism includes a two-color separation prism that separates light from the object into two color components, a primary color light component and an infrared light component,
The image sensor includes two image sensors each of which converts the separated optical images of the two color components into electric signals.
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