JP6865718B2 - Endoscope - Google Patents

Description

本開示は、内視鏡に関する。 The present disclosure relates to an endoscope .

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 image in which a part of the body is expressed by a combination of three colors of R (red), G (green), and B (blue), and is designated for this image. Image processing that emphasizes the wavelength component is performed.

特開２０１３−１１６３５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-116353

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, the image quality of the image captured by the endoscope is insufficient when the IR light (infrared light) component is added in addition to the three colors of RGB.

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を提供する。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides an endoscope capable of improving image quality in consideration of an infrared light component.

本開示は、患部からの光をＩＲ成分、青色成分、赤色成分、緑色成分にそれぞれ分解するＩＲプリズム、青色プリズム、赤色プリズムおよび緑色プリズムからなる４つのプリズムを有し、使用者が手で把持可能なカメラヘッドを有する、手術時に使用される内視鏡であって、前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのうち、前記患部に最も近い側に配置されたプリズムを第１プリズム、前記第１プリズムに隣接する前記患部から２番目に近い側に配置されたプリズムを第２プリズム、前記第２プリズムに隣接する前記患部から３番目に近い側に配置されたプリズムを第３プリズムとし、前記第１プリズムと前記第２プリズムとの第１の境界、および前記第２プリズムと前記第３プリズムとの第２の境界で光を反射させ、前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのそれぞれの出射面に対向させて接続して前記カメラヘッド内に設けられ、前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのそれぞれで反射した出射光を入射して撮像する、ＩＲイメージセンサ、青色イメージセンサ、赤色イメージセンサ、緑色イメージセンサのそれぞれを更に有する、内視鏡を提供する。 The present disclosure has four prisms including an IR prism, a blue prism, a red prism, and a green prism that decompose light from an affected area into an IR component, a blue component, a red component, and a green component, respectively, and the user grasps the light by hand. An endoscope used at the time of surgery having a possible camera head, wherein the prism arranged on the side closest to the affected part among the IR prism, the blue prism, the red prism, and the green prism is the first. The first prism, the prism arranged on the second closest side to the affected part adjacent to the first prism is the second prism, and the prism arranged on the third closest side to the affected part adjacent to the second prism is the second prism. Three prisms are used, and light is reflected at the first boundary between the first prism and the second prism and the second boundary between the second prism and the third prism, and the IR prism, the blue prism, and the like. The emitted light reflected by each of the IR prism, the blue prism, the red prism, and the green prism is provided in the camera head by being connected to the emission surfaces of the red prism and the green prism so as to face each other. Provided is an endoscope having each of an IR image sensor, a blue image sensor, a red image sensor, and a green image sensor that are incidentally imaged.

本開示によれば、赤外光成分を加味して、内視鏡により撮像された撮像画像の画質を向上できる。 According to the present disclosure, the image quality of an image captured by an endoscope can be improved by adding an infrared light component.

第１の実施形態における内視鏡の一例を示す外観図External view showing an example of the endoscope in the first embodiment 内視鏡の概略構成例を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration example of an endoscope ４色分解プリズムの構造例を示す模式図Schematic diagram showing a structural example of a 4-color separation prism ４色分解プリズムの分光特性の一例を示すグラフA graph showing an example of the spectral characteristics of a 4-color separation prism 第１の実施形態における内視鏡システムの構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of the endoscope system according to the first embodiment 表示部に表示された同時出力モード時の画像例を示す模式図Schematic diagram showing an example of an image displayed on the display unit in the simultaneous output mode 表示部に表示された重畳出力モード時の画像例を示す模式図Schematic diagram showing an example of an image displayed on the display unit in the superimposed output mode ３色分解プリズムの分光特性を示すグラフGraph showing the spectral characteristics of the three-color separation prism

以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

（本開示の一形態を得るに至った経緯） (Background to obtain one form of this disclosure)

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。 In endoscopic surgery, a fluorescent substance, indocyanine green (ICG), is administered into the body, and near-infrared light is applied to the excessively accumulated tumor or other site (affected area) to illuminate the affected area. , The site including the affected area may be imaged. ICG is a substance that, when excited by near-infrared light (for example, peak wavelength 805 nm, 750 to 810 nm), fluoresces with longer wavelength near-infrared light (for example, peak wavelength 835 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. Therefore, the size of the image sensor becomes large when trying to obtain the desired color reproducibility and resolution. Therefore, 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８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 endoscopic system described in Patent Document 1, when a three-plate camera using a three-color separation prism receives light containing an IR component and acquires an image of the affected area, FIG. 8 shows. As shown, the signal intensity of the IR component (for example, light having a wavelength of 800 nm or more) is small.

図８は、３色分解プリズムの分光特性を示すグラフである。図８では、縦軸は各色の透過率を表し、横軸は波長を表す。この透過率は、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への入射光の光量と、の比率に相当する。ｈ１１は、Ｒ成分の光の透過率を示す。ｈ１２は、Ｇ成分の光の透過率を示す。ｈ１３は、Ｂ成分の光の透過率を示す。尚、ｈ１１は、ＩＲ成分の光の透過率も含んでいる。 FIG. 8 is a graph showing the spectral characteristics of the three-color separation prism. In FIG. 8, the vertical axis represents the transmittance of each color, and the horizontal axis represents the wavelength. This transmittance corresponds to the ratio of the amount of incident light to each prism for the R component, G component, and B component to the amount of incident light to the image sensor corresponding to each prism. h11 indicates the light transmittance of the R component. h12 indicates the light transmittance of the G component. h13 indicates the light transmittance of the B component. In addition, h11 also includes the light transmittance of the IR component.

図８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るが、ＩＲ成分（例えば波長８００ｎｍ以上の成分）の透過率は、Ｒ成分，Ｇ成分，Ｂ成分の光の透過率と比較すると、低い。そのため、ＩＲ成分の信号強度が小さく、ＩＲ成分により得られる画像（ＩＲ画像）は不鮮明となる。 As shown in FIG. 8, the light of the IR component is acquired by the image sensor that receives the light of the R component (see waveform h11), but the transmittance of the IR component (for example, the component having a wavelength of 800 nm or more) is the R component. Compared with the light transmittance of G component and B component, it is low. Therefore, the signal strength of the IR component is small, and the image (IR image) obtained by the IR component becomes unclear.

一方、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。 On the other hand, 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 emphasized. Therefore, the image quality of the IR image is deteriorated. Therefore, in the image obtained by the amplified IR component, it is difficult to visually recognize the desired site (affected part) containing the 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 capable of improving image quality by adding an infrared light component will be described.

以下の実施形態の内視鏡は、腹腔内等の体内の部位（対象物）を観察するために用いられる。 The endoscope of the following embodiment is used for observing a part (object) in the body such as the abdominal cavity.

（第１の実施形態）
［内視鏡の構成］
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。 (First Embodiment)
[Endoscope configuration]
FIG. 1 is a schematic view showing the appearance of the endoscope 10 in the first embodiment. FIG. 2 is a schematic view showing a schematic configuration of the endoscope 10. The endoscope 10 is a medical device that can be handled by the user 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 a rigid endoscope, for example, which 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 its tip, and has 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 image pickup 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。 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. Further, the light source connector 18 is attached to the mount adapter 12.

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 part (affected part or the like) in the body 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 of the body (affected part or the like) 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、複数のレンズを有し、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う。 The relay lens 13 converges the optical image transmitted through the scope 11 on the imaging surface. The relay lens 13 has a plurality of lenses, and moves the lens to adjust the focus and the magnification according to the amount of operation 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３参照）、４個のイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３（図３参照）、及び電子基板２５０を有する（図５参照）。 The camera head 14 has a housing that can be grasped by the user by hand, and has a four-color separation prism 20 (see FIG. 3), four image sensors 230, 231,232, 233 (see FIG. 3), and an electron. It has a substrate 250 (see FIG. 5).

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板方式のプリズムである。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 four-color separation prism 20 converts the light converged by the relay lens 13 into three primary color light and IR light (IR component) of R light (R component), G light (G component), and B light (B component). It is a 4-plate prism that disassembles. The image sensors 230 to 233 are decomposed by the four-color separation prism 20 and convert the optical image formed on each imaging surface into an image signal (electric signal).

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。 For the image sensors 230 to 233, image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) are 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、１／３ｔｙｐｅ（４．８ｍｍ×３．６ｍｍ）のサイズのイメージセンサが用いられる。尚、単板式のカメラの場合、少なくとも２／３ｔｙｐｅ（８．８ｍｍ×６．６ｍｍ）のサイズのイメージセンサが必要であった。 The four image sensors 230 to 233 are dedicated sensors that receive light of the IR component, the B component, the R component, and the G component, respectively. Therefore, unlike a single-panel camera that receives light of IR component, R component, G component, and B component with one image sensor, a small-sized image sensor can be adopted as each image sensor. For example, an image sensor having a size of 1/3 type (4.8 mm × 3.6 mm) is used. In the case of a single-panel camera, an image sensor having a size of at least 2/3 type (8.8 mm × 6.6 mm) was required.

電子基板２５０（図５参照）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 board 250 (see FIG. 5) includes, for example, a signal output circuit that outputs a signal in an LVDS (Low Volt Digital Signal) system, and a circuit (TG circuit) of a timing generator (TG: Timing Generator). 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 the RGB signal and IR signal of the image captured by each image sensor 230 to 233 as a pulse signal by the LVDS (Low Volt Digital Signal) method. The TG circuit supplies timing signals (synchronous signals) and the like to each part in the camera head 14. The RGB signal is a signal containing 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。 A signal cable 14z for transmitting an image signal to a CCU (Camera Control Unit) 30, which will be described later, is attached to the camera head 14.

［４色分解プリズムの構成］
図３は４色分解プリズム２０の構造の一例を示す図である。 [Structure of 4-color separation prism]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the four-color separation prism 20.

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。 The four-color separation prism 20 decomposes the incident light guided by the relay lens 13 into light of the three primary colors of the R component, the G component, and the B component, and light of the IR component. In the four-color separation prism 20, the IR decomposition prism 220, the blue decomposition prism 221 and the red decomposition prism 222, and the green decomposition prism 223 are assembled in this order 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 image sensor 230 for IR is arranged so as to face the exit surface 220c of the IR decomposition prism 220. The blue image sensor 231 is arranged so as to face the exit surface 221c of the blue decomposition prism 221. The red image sensor 232 is arranged so as to face the exit surface 222c of the red decomposition prism 222. The green image sensor 233 is arranged so as to face the exit surface 223c of the green decomposition 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 the horizontal (H) direction and the vertical (V) direction. The image sensors 230 to 233 convert the optical image formed by the light decomposed into IR and R, G, and B colors 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, the incident light is incident on the incident surface 220a 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, emitted from the emitting surface 220c facing the incident surface 220a, and is emitted from the exit surface 220c facing the incident surface 220a. Is incident on. An IR reflective film 240 is formed on the reflective surface 220b, for example, by vapor deposition. The IR decomposition prism 220 reflects the light of the IR component among the incident light and transmits other light (light of the B component, the R component and the G component). The image sensor 230 for IR incidents the light reflected by the reflecting surface 220b and the incident surface 220a and receives the light. In this way, the IR decomposition prism 220 is formed 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 decomposition prism 221, the light (incident light) transmitted through the IR decomposition prism 220 is incident on the incident surface 221a of the blue decomposition 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 decomposition prism 221 and emitted from the exit surface 221c facing the incident surface 221a. Is incident on. A blue reflective film 241 is formed on the reflective surface 221b by, for example, vapor deposition. The blue decomposition prism 221 reflects the light of the B component among the incident light and transmits the other light (light of the R component and the G component). The blue image sensor 231 receives the light reflected by the reflecting surface 221b and the incident surface 221a and receives the light. In this way, the blue decomposition prism 221 is formed so that light travels in the blue decomposition 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 decomposition prism 222, the light (incident light) transmitted through the blue decomposition prism 221 is incident on the incident surface 222a of the red decomposition prism 222. The light reflected by the reflecting surface 222b facing the incident surface 222a is totally reflected at the boundary of the incident surface 222a of the red decomposition prism 222, emitted from the emitting surface 222c facing the incident surface 222a, and is emitted from the exit surface 222c for red. Is incident on. A red reflective film 242 is formed on the reflective surface 222b, for example, by vapor deposition. The red decomposition prism 222 reflects the light of the R component among the incident light and transmits the other light (light of the G component). The red image sensor 232 receives the light reflected by the reflecting surface 222b and the incident surface 222a and receives the light. In this way, the red decomposition prism 222 is formed so that light travels in the red decomposition 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 decomposition prism 223, the light (incident light) transmitted through the red decomposition prism 222 is incident on the incident surface 223a of the green decomposition prism 223 and emitted from the exit surface 223c facing the incident surface 223a, and is an image sensor for green. It is incident on 233. In this way, the green decomposition prism 223 is formed so that light travels in the green decomposition 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 image sensor 230 for IR may output an electric signal of each pixel value (signal level) as it is, but adds pixel values of adjacent pixels in the horizontal (H) and vertical (V) directions. The H / V pixel addition processing may be performed, and the electric signal of the pixel value after the H / V pixel addition processing 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 H / V pixels are added, for example, when the pixel value of the image sensor 230 for IR is about "30", the pixel value of the IR component becomes "120" (= 30 × 4) by performing the 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 image sensor 230 for IR is provided independently, so that it is about 3 as compared with the conventional one. A pixel value of an IR component of 2 to 12 times can be 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 the present embodiment are about "100". In this case, when the H / V pixel addition is added, the signal levels of the R component, the G component, and the B component and the signal level of the IR component become about the same, making it easier to see the RGB image and the IR image. The RGB image is an image obtained by at least one signal of the R component, the G component, and the B component. The IR image is an image obtained by the signal of the IR component.

［４色分解プリズムの分光特性］
図４は４色分解プリズム２０の分光特性の一例を示すグラフである。図４の縦軸は、各透過率（％）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。 [Spectroscopic characteristics of 4-color separation prism]
FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral characteristics of the four-color separation prism 20. The vertical axis of FIG. 4 indicates each transmittance (%), and corresponds to the ratio of the amount of light incident on the image sensors 230 to 233 to each prism to the amount of light incident on each prism. The horizontal axis of FIG. 4 represents the wavelength (nm) of light incident on each image sensor 230 to 233.

図４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. 4, the waveform h1 (solid line) shows the spectral characteristics of the light of the IR component incident on the image sensor 230 for IR. Of the light incident on the four-color separation prism 20, the transmittance of the light of the IR component incident on the image sensor 230 for IR is a peak waveform in which the transmittance is about 70% at a wavelength of around 900 nm over a wavelength of 800 to 1000 nm. Has.

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。 The waveform h2 (dashed line) shows the spectral characteristics of the light of the R component incident on the image sensor 232 for red. The transmittance of the light of the R component incident on the image sensor 232 for red has a peak waveform in which the transmittance is about 80% at a wavelength of around 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。 The waveform h3 (dotted line) shows the spectral characteristics of the light of the B component incident on the blue image sensor 231. The transmittance of the light of the B component incident on the blue image sensor 231 has a peak waveform having a transmittance of more than 60% in the vicinity of 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。 The waveform h4 (dashed-dotted line) shows the spectral characteristics of the light of the G component incident on the image sensor 233 for green. The transmittance of the light of the G component incident on the green image sensor 233 has a peak waveform in which the transmittance is about 90% at a wavelength of around 530 nm.

このように、４色分解プリズム２０で分散された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 dispersed by the four-color separation prism 20 all exceed 60%. Therefore, the pixel values of the IR component, the R component, the B component, and the G component can be preferably obtained, and the signal of the IR component does not have to be greatly amplified. As a result, when the affected area is imaged, the color reproducibility of the captured image including the IR component is improved.

［内視鏡システムの構成］
図５は内視鏡システム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。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５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。 [Endoscope system configuration]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the endoscope system 5. The endoscope system 5 includes an endoscope 10, a CCU 30, and a display unit 40. The camera head 14 of the endoscope 10 has the above-mentioned four-color separation prism 20 and image sensors 230, 231, 232, and 233. In FIG. 5, the camera head 14 further includes each element drive unit 141i, 141r, 141b, 141g, 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 drive unit 141r drives the image sensor 231 according to the drive signal. The element drive unit 141b drives the image sensor 232 according to the drive signal. The element drive unit 141g drives the image sensor 233 according to the drive 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）開路の機能に相当し、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 generation unit 142 generates a drive signal for each element drive unit 141i, 141r, 141b, 141g. The synchronization signal generation unit 143 corresponds to the function of opening the timing generator (TG), and supplies the synchronization signal (timing signal) to the drive signal generation unit 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 electric signals from the image sensors 230, 231, 232, and 233 to the CCU 30 via the signal cable 14z, for example, by the LVDS method. 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 by a memory (not shown) inside or outside the CCU 30. 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 electric 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 the electric signals 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 electric signal of the IR component from the image sensor 230 into a video signal and outputs it to the output unit 28. Further, the IR signal processing unit 23 may have a gain adjusting unit 23z. The gain adjusting unit 23z adjusts the amplification degree (gain) when converting the electric signal of the IR component from the image sensor 230 for IR into a video signal. For example, the gain adjusting unit 23z may adjust the signal strength of the video signal of the RGB component and the signal strength of the video signal of the IR component 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 adjusting unit 23z allows the user to reproduce an IR image with respect to an RGB image with an arbitrary intensity. Instead of adjusting the amplification degree of the electric signal of the IR component, or in addition to this adjustment, the RGB signal processing unit 22 may adjust the amplification degree of the electric signal of the RGB component.

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。 When performing signal processing, the RGB signal processing unit 22 and the IR signal processing unit 23 receive the synchronization signal from the synchronization signal generation unit 143 and operate according to the synchronization signal. As a result, the image (video) of each RGB color component and the image of the IR component are adjusted so as not to cause a time lag.

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 video signal of each RGB color component and the video signal of the IR component to the display unit 40 according to 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６参照）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 simultaneously outputs the RGB image G1 and the IR image G2 (see FIG. 6) on separate screens. In the simultaneous output mode, the RGB image and the IR image can be compared on a separate screen, and the affected area tg can be observed.

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。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 an RGB image and an IR image are superimposed. In the superimposed output mode, for example, the affected portion tg fluorescently emitted by ICG and IR light as illumination light can be clearly observed in an 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。 Although the RGB signal processing unit 22, the IR signal processing unit 23, and the output unit 28 exemplify that the processor in the CCU 30 processes by software in cooperation with the memory, they 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６参照）。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７参照）。 Based on the video signal from the CCU 30, the display unit 40 displays an image of an object such as the affected portion tg, which is imaged by the endoscope 10 and output from the CCU 30, on the screen. In the simultaneous output mode, the display unit 40 divides the screen into a plurality of screens (for example, divides the screen into two), and displays the RGB image G1 and the IR image G2 side by side on each screen (see FIG. 6). In the superimposed output mode, the display unit 40 displays the composite image GZ on which the RGB image G1 and the IR image G2 are superimposed on one screen (see FIG. 7).

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 the endoscope 10 is used to image a part of the body, indocyanine green (ICG), which is a fluorescent substance, is administered into the body to cause an excessively accumulated tumor or the like. The affected area may be imaged by shining a near-infrared light on the site (affected area) to illuminate the affected area.

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 tip side of the scope 11 and projected from the imaging window 11z to illuminate the area around the affected area including the affected area. .. The light reflected by the affected area 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 is incident on 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, of the incident light, the light of the IR component decomposed by the IR decomposition prism 220 is imaged as an optical image of the infrared light component by the image sensor 230 for IR. The light of the B component decomposed by the blue decomposition prism 221 is imaged as an optical image of the blue component by the image sensor 231 for blue. The light of the R component decomposed by the red decomposition prism 222 is imaged as an optical image of the red component by the image sensor 232 for red. The light of the G component decomposed by the green decomposition prism 223 is imaged as an optical image of the green component by the image sensor 233 for green.

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 electric signal of the IR component converted by the image sensor 230 for IR 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 electric signals of the B component, the R component, and the G component converted by the image sensors 231, 232, and 233 for visible light are converted into each video signal by the RGB signal processing unit 22 in the CCU 30, and are converted into the output unit 28. It is output. The video signal of the IR component and the video signals of the B component, the R component, and the G component are synchronously output to the display unit 40.

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６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。 When the simultaneous output mode is set in the output unit 28, the RGB image G1 and the IR image G2 are simultaneously displayed on the display unit 40 on two screens. FIG. 6 is a schematic view showing an image displayed on the display unit 40 in the simultaneous output mode. The RGB image G1 is a color image obtained by irradiating a portion including the affected portion tg with visible light. The IR image G2 is a black-and-white image (arbitrary color setting is possible) obtained by irradiating a portion including the affected portion 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ＧＺが表示される。図７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 superimposed output mode is set in the output unit 28, the display unit 40 displays the composite image GZ in which the RGB image G1 and the IR image G2 are superimposed (combined). FIG. 7 is a schematic view showing an image displayed on the display unit 40 in the superimposed output mode.

［効果等］
内視鏡１０によれば、内視鏡１０に４色分解プリズム２０を用い、ＩＲ光に対し大きな透過率を有するＩＲ分解プリズム２２０から出射されるＩＲ光を、ＩＲ用のイメージセンサ２３０が受光する。そのため、内視鏡１０は、ＩＲ光の受光量を増大できる。従って、ＩＲ成分の信号を過大に増幅させる必要が無くなり、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。 [Effects, etc.]
According to the endoscope 10, the image sensor 230 for IR receives the IR light emitted from the IR decomposition prism 220, which uses a four-color separation prism 20 for the endoscope 10 and has a large transmittance for IR light. To do. Therefore, the endoscope 10 can increase the amount of IR light received. Therefore, it is not necessary to excessively amplify the signal of the IR component, and it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the image captured by the endoscope 10 in which the IR component is added.

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インチ以下である。 By using the four-color separation prism 20, the size of the image sensor can be reduced as compared with the image sensor of the single-plate camera, and the endoscope 10 can be made smaller. 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 the present embodiment is 1/3 inch or less.

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 the IR cut filter, the endoscope system 5 can output an RGB image and an IR image at the same time. Therefore, for example, the user can confirm the entire part including the affected part of the patient with an RGB image, and can confirm the affected part with fluorescence emission with an IR image, so that the position of the affected part around the affected part can be easily visually recognized. The RGB image here is an image of an RGB component, and the IR image is an image of an IR component.

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 image sensor 230 for IR that converts the light of the IR component into an electric signal may perform an H / V pixel addition process and output an electric signal of the added pixel value. As a result, the endoscope 10 can further increase the signal strength of the IR component, can further emphasize the image of the IR component displayed by the display unit 40, and makes it easier to visually recognize the affected area.

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。 Further, the endoscope system 5 may adjust the gain so that the signal strength of each RGB component and the signal strength of the IR component are substantially equal to each other. 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 adjust the gain so as to have a difference between the signal strength of each RGB component and the signal strength 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、４色分解プリズム２０を使用する場合、３色分解プリズムを使用する場合と比較すると、ＩＲ用のイメージセンサに入射されるＩＲ成分の信号強度が大きくなる。そのため、ＲＧＢ成分の画素値とＩＲ成分の画素値との差が小さくなり、ＣＣＵ３０によりＩＲ用のイメージセンサ２３０から出力される電気信号を過度に増幅しなくても、ＲＧＢ成分とＩＲ成分との間でバランス良く色を再現できる。従って、内視鏡システム５は、ノイズの増幅を抑制しながら、鮮明なＲＧＢ成分及びＩＲ成分を含む画像が得られる。 Further, when the four-color separation prism 20 is used, the signal intensity of the IR component incident on the image sensor for IR is higher than that when the three-color separation prism is used. Therefore, the difference between the pixel value of the RGB component and the pixel value of the IR component becomes small, and the RGB component and the IR component can be combined without excessively amplifying the electric signal output from the image sensor 230 for IR by the CCU 30. Colors can be reproduced in a well-balanced manner. Therefore, the endoscope system 5 can obtain an image containing a clear RGB component and an IR component while suppressing noise amplification.

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。 Further, since the RGB image and the IR image are displayed on the two screens at the same time, the user can compare and confirm both images, and the convenience of 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 confirm the image of the RGB component and the IR component on one image, which improves the convenience of the user.

（他の実施形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、第１の実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。 (Other embodiments)
As described above, the first embodiment has been described as an example of the technique in the present disclosure. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. have been made.

第１の実施形態では、内視鏡１０として硬性内視鏡を例示したが、４色分解プリズム２０をも用いれば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。 In the first embodiment, a rigid endoscope is exemplified as the endoscope 10, but if a four-color separation prism 20 is also used, a rigid endoscope having another configuration may be used, or a flexible endoscope may be used.

第１の実施形態では、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を定めてもよい。 In the first embodiment, the administration of ICG as a photocontrast agent in vivo has been exemplified, but a photocontrast agent other than ICG may be administered. In this case, the spectral characteristics in the wavelength region of invisible light may be determined according to the wavelength of the excitation light for exciting the photocontrast agent.

第１の実施形態では、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 first embodiment, a chemical that fluoresces in the wavelength region of infrared light is used, but a chemical that fluoresces in the wavelength region of ultraviolet light may be used. Even in this case, the endoscope can capture an image of the affected portion that has undergone fluorescence emission, as in the case of using a photocontrast agent that emits fluorescence in the near infrared region.

第１の実施形態では、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。 In the first embodiment, in the four-color separation prism 20, the IR decomposition prism 220, the blue decomposition prism 221 and the red decomposition prism 222, and the green decomposition prism 223 are arranged in this order from the incident side of the light. , This arrangement order is an example, and may be another arrangement order.

第１の実施形態では、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。 In the first embodiment, the CCU 30 has been described as an example of the processor. The processor may be physically configured in any way 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 content can be changed by changing the program, so that the degree of freedom in processor design 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 composed of a plurality of semiconductor chips, each control of the first embodiment may be realized by a separate semiconductor chip. In this case, it can be considered that one processor is composed of those plurality of semiconductor chips. Further, the processor may be composed of a member (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, with respect to the circuit mounted on the electronic board 250, if a programmable circuit is used, the processing content can be changed by changing the program. Further, the number of circuits may be one or a plurality.

（本開示の実施形態の概要）
本開示の実施形態の内視鏡１０は、４色分解プリズム２０と、４個のイメージセンサ２３０〜２３３と、アウトプットデバイスと、を備える。４色分解プリズム２０は、対象物からの光を３原色光及び赤外光に分解する。イメージセンサ２３０〜２３３は、分解された３原色光及び赤外光の光学像をそれぞれ電気信号に変換する。アウトプットデバイスは、変換された電気信号を出力する。アプトプットデバイスは、例えば信号出力部１４５である。 (Outline of Embodiments of the present disclosure)
The endoscope 10 of the embodiment of the present disclosure includes a four-color separation prism 20, four image sensors 230 to 233, and an output device. The four-color separation prism 20 decomposes light from an object into three primary color light and infrared light. The image sensors 230 to 233 convert the decomposed optical images of the three primary color lights and the infrared light into electric signals, respectively. The output device outputs the converted electrical signal. The output device is, for example, a signal output unit 145.

これにより、内視鏡１０は、３原色光及び赤外光の各々に専用のイメージセンサ２３０〜２３３を備えるので、検出される赤外光の信号強度を増大できる。従って、赤外光についての過大な信号増幅が不要となり、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、４色分解プリズム２０を用いることで、単板方式のイメージセンサを用いる場合と比較すると、内視鏡１０のイメージセンサを小型化でき、例えば１／３インチ以下にできる。その結果、内視鏡１０を小型化できる。 As a result, since the endoscope 10 is provided with dedicated image sensors 230 to 233 for each of the three primary color lights and the infrared light, the signal intensity of the detected infrared light can be increased. Therefore, excessive signal amplification for infrared light becomes unnecessary, and the endoscope 10 can improve the image quality in consideration of the infrared light component. Further, by using the four-color separation prism 20, the endoscope 10 can reduce the size of the image sensor of the endoscope 10 as compared with the case of using a single plate type image sensor, for example, to 1/3 inch or less. it can. As a result, the endoscope 10 can be miniaturized.

また、イメージセンサ２３０は、複数の画素を用いて赤外光の光学像を電気信号に変換する際、隣接する画素の画素値を加算してもよい。アウトプットデバイスは、加算された画素値の電気信号を出力してもよい。 Further, the image sensor 230 may add the pixel values of adjacent pixels when converting an optical image of infrared light into an electric signal using a plurality of pixels. The output device may output an electrical signal of the added pixel values.

これにより、内視鏡１０は、赤外光の信号強度を更に増大でき、赤外光成分を含む画像を一層鮮明化できる。 As a result, the endoscope 10 can further increase the signal intensity of infrared light and further sharpen the image including the infrared light component.

本開示の実施形態の内視鏡システム５は、内視鏡１０、プロセッサ、メモリ、及びディスプレイを備える。プロセッサは、メモリと協働して、３原色光の光学像が変換された第１の電気信号を第１の映像信号に変換し、赤外光の光学像が変換された第２の電気信号を第２の映像信号に変換してもよい。ディスプレイは、第１の映像信号及び第２の映像信号に基づいて表示してもよい。プロセッサは、例えばＣＣＵ３０である。ディスプレイは、例えば表示部４０である。 The endoscope system 5 of the embodiment of the present disclosure includes an endoscope 10, a processor, a memory, and a display. The processor cooperates with the memory to convert the first electric signal in which the optical image of the three primary colors is converted into the first video signal, and the second electric signal in which the optical image of infrared light is converted. May be converted into a second video signal. The display may display based on the first video signal and the second video signal. The processor is, for example, a CCU30. The display is, for example, a display unit 40.

これにより、内視鏡システム５は、３原色光及び赤外光の各々に専用のイメージセンサ２３０〜２３３を備えるので、検出される赤外光の信号強度を増大できる。従って、赤外光についての過大な信号増幅が不要となり、内視鏡システム５は、赤外光成分を加味した画質を向上できる。また、内視鏡システム５では、４色分解プリズム２０を用いることで、単板方式のイメージセンサを用いる場合と比較すると、内視鏡１０のイメージセンサを小型化でき、例えば１／３インチ以下にできる。その結果、内視鏡１０を小型化できる。 As a result, since the endoscope system 5 is provided with dedicated image sensors 230 to 233 for each of the three primary color lights and the infrared light, the signal intensity of the detected infrared light can be increased. Therefore, excessive signal amplification for infrared light becomes unnecessary, and the endoscope system 5 can improve the image quality in consideration of the infrared light component. Further, in the endoscope system 5, by using the four-color separation prism 20, the image sensor of the endoscope 10 can be downsized as compared with the case of using the single plate type image sensor, for example, 1/3 inch or less. Can be done. As a result, the endoscope 10 can be miniaturized.

また、プロセッサは、メモリと協働して、第１の映像信号の信号強度と第２の映像信号の信号強度とを略均等に調整してもよい。 Further, the processor may adjust the signal strength of the first video signal and the signal strength of the second video signal substantially evenly in cooperation with the memory.

これにより、内視鏡システム５は、３原色光により得られる画像と赤外光により得られる画像との画素値を均一化でき、画像を見え易くできる。また、３原色光により得られる画像と赤外光により得られる画像との画素値を均一化する場合でも、４色分解プリズム２０により得られる赤外光の信号強度を大きくできるので、プロセッサでの信号強度の増幅度を小さくでき、画質の劣化を抑制できる。 As a result, the endoscope system 5 can make the pixel values of the image obtained by the three primary color lights and the image obtained by the infrared light uniform, and make the image easier to see. Further, even when the pixel values of the image obtained by the three primary color lights and the image obtained by the infrared light are made uniform, the signal intensity of the infrared light obtained by the four-color separation prism 20 can be increased, so that the processor can be used. The degree of amplification of signal strength can be reduced, and deterioration of image quality can be suppressed.

また、ディスプレイは、第１の映像信号及び第２の映像信号を同時に表示してもよい。 Further, the display may simultaneously display the first video signal and the second video signal.

これにより、ユーザは、３原色光により得られる画像と赤外光により得られる画像とを同時に確認できるので、赤外光を加味して対象物の視認性良く観察できる。 As a result, the user can simultaneously confirm the image obtained by the three primary color lights and the image obtained by the infrared light, so that the object can be observed with good visibility by adding the infrared light.

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等に有用である。 The present disclosure is useful for endoscopes and the like that can improve image quality by adding an infrared light component.

５ 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
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
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 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 入射面
２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ 反射面
２２０ｃ，２２１ｃ，２２２ｃ，２２３ｃ 出射面
２３０，２３１，２３２，２３３ イメージセンサ
２４０ ＩＲ反射膜
２４１ 青色反射膜
２４２ 赤色反射膜
２５０ 電子基板
ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ１１ 波形
Ｇ１ ＲＧＢ画像
Ｇ２ ＩＲ画像
ＧＺ 合成画像
ｔｇ 患部 5 Endoscope system 10 Endoscope 11 Scope 11z Imaging window 12 Mount adapter 13 Relay lens 14 Camera head 14z Signal cable 18 Light source connector 19 Operation switch 20 4 Color separation prism 22 RGB signal processing unit 23 IR signal processing unit 23z Gain adjustment Part 28 Output part 30 CCU
40 Display unit 141i, 141b, 141r, 141g Element drive unit 142 Drive signal generator 143 Synchronous signal generator 145 Signal output unit 220 IR decomposition prism 221 Blue decomposition prism 222 Red decomposition prism 223 Green decomposition prism 220a, 221a, 222a, 223a Incident surface 220b, 221b, 222b Reflective surface 220c, 221c, 222c, 223c Exit surface 230, 231,232, 233 Image sensor 240 IR Reflective film 241 Blue reflective film 242 Red reflective film 250 Electronic substrate h1, h2, h3, h4 h11 Waveform G1 RGB image G2 IR image GZ composite image tg Affected area

Claims (7)

患部からの光をＩＲ成分、青色成分、赤色成分、緑色成分にそれぞれ分解するＩＲプリズム、青色プリズム、赤色プリズムおよび緑色プリズムからなる４つのプリズムを有し、使用者が手で把持可能なカメラヘッドを有する、手術時に使用される内視鏡であって、
前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのうち、前記患部に最も近い側に配置されたプリズムを第１プリズム、前記第１プリズムに隣接する前記患部から２番目に近い側に配置されたプリズムを第２プリズム、前記第２プリズムに隣接する前記患部から３番目に近い側に配置されたプリズムを第３プリズムとし、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとの第１の境界、および前記第２プリズムと前記第３プリズムとの第２の境界で光を反射させ、
前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのそれぞれの出射面に対向させて接続して前記カメラヘッド内に設けられ、前記ＩＲプリズム、前記青色プリズム、前記赤色プリズム、前記緑色プリズムのそれぞれで反射した出射光を入射して撮像する、ＩＲイメージセンサ、青色イメージセンサ、赤色イメージセンサ、緑色イメージセンサのそれぞれを更に有する、
内視鏡。 A camera head that has four prisms consisting of an IR prism, a blue prism, a red prism, and a green prism that decomposes light from the affected area into IR components, blue components, red components, and green components, respectively, and can be grasped by the user. An endoscope used during surgery that has
Of the IR prism, the blue prism, the red prism, and the green prism, the prism arranged on the side closest to the affected portion is placed on the first prism, the side closest to the affected portion adjacent to the first prism. The arranged prism is referred to as a second prism, and the prism arranged on the third closest side to the affected portion adjacent to the second prism is referred to as a third prism.
Light is reflected at the first boundary between the first prism and the second prism and at the second boundary between the second prism and the third prism.
The IR prism, the blue prism, the red prism, and the green prism are connected to each other of the IR prism, the blue prism, the red prism, and the green prism so as to face each other and are provided in the camera head. It also has an IR image sensor, a blue image sensor, a red image sensor, and a green image sensor that incident and image the emitted light reflected by each of the above.
Endoscope . 前記ＩＲプリズムを介して出力されるＩＲ画像と、前記青色プリズム、前記赤色プリズムおよび前記緑色プリズムから出力されるＲＧＢ画像とを同時出力、もしくは前記ＩＲ画像と前記ＲＧＢ画像とが重畳された合成画像を出力する信号出力部を更に有する、
請求項１に記載の内視鏡。 The IR image output via the IR prism and the RGB image output from the blue prism, the red prism, and the green prism are simultaneously output, or a composite image in which the IR image and the RGB image are superimposed. Further has a signal output unit that outputs
The endoscope according to claim 1. 前記第１プリズムの出射面に到達する第１プリズム光は、前記第１の境界で反射する、
請求項１に記載の内視鏡。 The light of the first prism reaching the exit surface of the first prism is reflected at the first boundary.
The endoscope according to claim 1. 前記第２プリズムの出射面に到達する第２プリズム光は、前記第１の境界および前記第２の境界で反射する、
請求項３に記載の内視鏡。 The second prism light that reaches the exit surface of the second prism is reflected at the first boundary and the second boundary.
The endoscope according to claim 3. 前記第３プリズムの出射面に到達する第３プリズム光は、前記第２の境界で反射する、
請求項４に記載の内視鏡。 The light of the third prism reaching the exit surface of the third prism is reflected at the second boundary.
The endoscope according to claim 4. 前記第１プリズムは前記ＩＲプリズムである、
請求項１に記載の内視鏡。 The first prism is the IR prism.
The endoscope according to claim 1. 前記ＩＲプリズムの出射面と前記第２プリズムの出射面とは、前記ＩＲプリズムの患部側入射面に垂直に入射する入射光線を挟んで反対に配置される、
請求項６に記載の内視鏡。 The exit surface of the IR prism and the exit surface of the second prism are arranged opposite to each other with an incident light beam perpendicular to the incident surface on the affected portion side of the IR prism.
The endoscope according to claim 6.

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