JPH1176148A - Endoscope - Google Patents
EndoscopeInfo
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- JPH1176148A JPH1176148A JP9247973A JP24797397A JPH1176148A JP H1176148 A JPH1176148 A JP H1176148A JP 9247973 A JP9247973 A JP 9247973A JP 24797397 A JP24797397 A JP 24797397A JP H1176148 A JPH1176148 A JP H1176148A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡検査や腹腔
鏡下外科手術等及び設備診断用の工業用監視装置に用い
る内視鏡に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an endoscope used for an industrial monitoring device for endoscopy, laparoscopic surgery, and equipment diagnosis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】腹腔鏡下外科手術では、患者の腹部に数
カ所の小さい穴を開けて内視鏡の一種である腹腔鏡を挿
入し、この腹腔鏡で撮像した内部の様子をモニタ画面で
見ながら他の穴から鉗子等を挿入して外科手術を行う。2. Description of the Related Art In laparoscopic surgery, several small holes are made in the abdomen of a patient, a laparoscope, which is a type of endoscope, is inserted, and the inside of the laparoscope is viewed on a monitor screen. The surgical operation is performed by inserting forceps or the like from another hole while performing the operation.
【０００３】前記腹腔鏡は、図４に示すように、装置本
体１から筒状の挿入管２を突出させたものであり、この
挿入管２を腹部に挿入して先端から腹腔内を撮像するよ
うになっている。挿入管２は、図５に示すように、直径
１ｃｍ程度のステンレス製のパイプ３内の周縁部に、多
数本の光ファイバ４を束にしてリング状に配置すると共
に、これらの光ファイバ４に囲まれた中央部に撮像部５
を設けたものである。なお、図５では、パイプ３内の周
縁部に光ファイバ４を３重に重ねて配置した場合を示す
が、実際の光ファイバ４は極めて細いため、さらに多重
に重ねて数千本程度が配置される。各光ファイバ４は、
それぞれ挿入管２の軸方向に沿ってまっすぐ平行に配置
され、隙間を樹脂等で封止されると共に、この挿入管２
の先端で垂直にカットされて終端されている。そして、
装置本体１内のハロゲンランプ等の光源からの光を伝送
してこの終端から放出することにより、挿入管２の前方
の被写体を照明するようになっている。As shown in FIG. 4, the laparoscope has a cylindrical insertion tube 2 protruding from a main body 1 of the apparatus. The insertion tube 2 is inserted into the abdomen to image the inside of the abdominal cavity from the tip. It has become. As shown in FIG. 5, the insertion tube 2 has a number of optical fibers 4 bundled and arranged in a ring shape around the periphery of a stainless steel pipe 3 having a diameter of about 1 cm. Imager 5 in the center
Is provided. Although FIG. 5 shows a case where the optical fibers 4 are arranged in a triple overlapping manner on the periphery of the pipe 3, the actual optical fibers 4 are extremely thin, so that about several thousand fibers are further arranged in a multiplexed manner. Is done. Each optical fiber 4
Each of the insertion tubes 2 is arranged straight and parallel along the axial direction of the insertion tube 2, and the gap is sealed with a resin or the like.
Is cut vertically at the tip of the end. And
By transmitting light from a light source such as a halogen lamp in the apparatus main body 1 and emitting the light from the end, an object in front of the insertion tube 2 is illuminated.
【０００４】撮像部５は、挿入管２内のこれらの光ファ
イバ４に囲まれた中央部の空間に配置されたカバーガラ
ス５ａとレンズ５ｂとＣＣＤ撮像素子５ｃとから成る。
カバーガラス５ａは、これらの光ファイバ４に囲まれた
挿入管２の先端開口部を塞ぎ内部を密閉するための透明
な平板ガラスであり、前記光ファイバ４によって照明を
受けた前方の被写体からの光を通過させ、挿入管２の内
部に取り込むことができる。レンズ５ｂは、このカバー
ガラス５ａを通って挿入管２内に入射した光を後方のＣ
ＣＤ撮像素子５ｃの受光面に結像させるための光学系で
ある。ＣＣＤ撮像素子５ｃは、レンズ５ｂによって結像
された被写体の画像を電気信号に変換しビデオ信号とし
て出力する撮像素子である。そして、このＣＣＤ撮像素
子５ｃから出力されたビデオ信号は、ケーブル５ｄを通
して装置本体１を介して図示しない外部のモニタに送ら
れ表示されるようになっている。[0004] The image pickup section 5 comprises a cover glass 5a, a lens 5b and a CCD image pickup element 5c arranged in a central space surrounded by these optical fibers 4 in the insertion tube 2.
The cover glass 5a is a transparent flat glass for closing the opening at the distal end of the insertion tube 2 surrounded by the optical fibers 4 and sealing the inside thereof. Light can be passed through and taken into the insertion tube 2. The lens 5b converts the light that has entered the insertion tube 2 through the cover glass 5a into the rear C light.
This is an optical system for forming an image on the light receiving surface of the CD imaging device 5c. The CCD image sensor 5c is an image sensor that converts an image of a subject formed by the lens 5b into an electric signal and outputs the electric signal as a video signal. The video signal output from the CCD image pickup device 5c is sent to and displayed on an external monitor (not shown) via the apparatus main body 1 through the cable 5d.
【０００５】なお、ここでは、挿入管２内にＣＣＤ撮像
素子５ｃを配置した撮像部について説明したが、この挿
入管２内には複数のレンズ等からなる光学系のみを配置
し、装置本体１側にＣＣＤ撮像素子５ｃを配置する場合
もある。[0005] Here, the image pickup section in which the CCD image pickup device 5c is disposed in the insertion tube 2 has been described. However, only the optical system including a plurality of lenses and the like is disposed in the insertion tube 2 and the apparatus main body 1 is provided. There may be a case where the CCD image pickup device 5c is arranged on the side.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の腹腔鏡は以上の
ように構成されており、光ファイバ４は、光を終端で散
乱させることなく出射するが、開口角以上には広がらな
いので、この光による照度は、出射方向の真正面が最も
強くなり周辺になるほど大幅に弱まる。そして、従来の
腹腔鏡は、これらの光ファイバ４を通して挿入管２の先
端からまっすぐに光を出射するので、多数の光ファイバ
４からの光を全て統合しても、図６に示すように、前方
中央部の照度が最も強くなり周辺ほど弱くなる。従っ
て、撮像部５のＣＣＤ撮像素子５ｃが、このような光フ
ァイバ４による照明を受けた被写体を撮像すると、画像
の中央部は極めて明るくなるが、周辺部は急速に暗くな
る。The conventional laparoscope is constructed as described above, and the optical fiber 4 emits light without scattering at the end, but does not spread beyond the opening angle. The illuminance due to light is the strongest in front of the emission direction and becomes significantly weaker toward the periphery. In addition, since the conventional laparoscope emits light straight from the distal end of the insertion tube 2 through these optical fibers 4, even if all the lights from the many optical fibers 4 are integrated, as shown in FIG. The illuminance at the front center is the strongest and weaker at the periphery. Therefore, when the CCD image pickup device 5c of the image pickup unit 5 picks up an image of a subject illuminated by such an optical fiber 4, the central portion of the image becomes extremely bright but the peripheral portion becomes dark rapidly.
【０００７】このため、従来の腹腔鏡は、モニタに表示
された画像が中央部は明るすぎるためにハレーションに
よって色が飛び白っぽくなるにもかかわらず、周辺部は
暗くなって被写体の識別が困難になり、モニタ画面が見
ずらくなるという問題があった。For this reason, in the conventional laparoscope, although the image displayed on the monitor is too bright in the central portion and the color jumps and becomes whitish due to halation, the peripheral portion is dark and the subject cannot be easily identified. This makes the monitor screen difficult to see.
【０００８】上記問題を解消するために、ＣＣＤ撮像素
子５ｃで撮像したビデオ信号をコンピュータで処理する
ことにより、中央部のハレーションを押さえると共に周
辺部の信号輝度を上げ、画像全体の明るさを均一にして
からモニタに表示させる技術が以前から提案されてい
る。しかし、このようなコンピュータ処理を行うと、中
央部では、被写体のエッジが強調され過ぎて黒い縁取り
状の虚像が現れるという問題が生じる。また、周辺で
は、輝度を上げても露光不足による画像のざらつき感は
消えないので、被写体の質感を正確に表示出来ないとい
う問題が生じる。In order to solve the above-mentioned problem, video signals picked up by the CCD image pickup device 5c are processed by a computer, thereby suppressing halation at the center and increasing signal brightness at the periphery to make the brightness of the entire image uniform. A technique for displaying the image on a monitor after the display has been proposed has been proposed for some time. However, when such computer processing is performed, a problem arises in that the edge of the subject is excessively emphasized at the center and a black border-like virtual image appears. Also, in the periphery, even if the brightness is increased, the roughness of the image due to insufficient exposure does not disappear, so that there is a problem that the texture of the subject cannot be displayed accurately.
【０００９】そのため、挿入管の先端部にディフューザ
を入れて光を拡散させる方法があるが、光そのものは広
角に分散するが、照射光の強度が下がり、露光不足を解
消することができない。For this reason, there is a method of diffusing light by inserting a diffuser into the distal end of the insertion tube. However, although the light itself is dispersed in a wide angle, the intensity of irradiation light decreases, and it is not possible to eliminate insufficient exposure.
【００１０】なお、上記問題は、腹腔鏡のみならず内視
鏡一般に共通するものである。The above problem is common to not only laparoscopes but also endoscopes in general.
【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、光ファイバによる照明を周辺部にまで十分に
広げることにより、画像全体の明るさを均一にし、画質
を向上させることができる内視鏡を提供することを目的
としている。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to make the brightness of the entire image uniform and improve the image quality by sufficiently expanding the illumination by the optical fiber to the peripheral portion. It aims to provide an endoscope.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の内視鏡は、挿入管の中央部に、この挿入管
の先端から入射する光像を撮像する撮像部が設けられる
と共に、挿入管の周縁部に、この挿入管の終端から照明
用の光を放出する多数本の光ファイバが配置された内視
鏡において、内視鏡の先端部にガラス製のガイドリング
を嵌合し、光ファイバの終端面から放出された光をガイ
ドリングに入射させ、その先端面及び外側面を通過して
前方方向に広角に出射させることにより、中央部のみな
らず周辺部にも十分な照明が施され、撮像部が撮像した
画像の周囲が暗くなるようなことがなく、全体に均一な
明るさの画像を得ることができる。In order to achieve the above object, an endoscope according to the present invention is provided with an image pickup section for picking up an optical image incident from the tip of the insertion tube at the center of the insertion tube. At the same time, in an endoscope in which a number of optical fibers that emit light for illumination from the end of the insertion tube are arranged at the periphery of the insertion tube, a glass guide ring is fitted to the end of the endoscope. The light emitted from the end face of the optical fiber is incident on the guide ring, passes through the tip face and the outer face, and is emitted at a wide angle in the forward direction. It is possible to obtain an image with uniform brightness over the entire area without illuminating the image and without darkening the periphery of the image captured by the imaging unit.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の腹腔鏡の一実施例を図１
及び図２に示す。図１は本発明の腹腔鏡の挿入管の縦断
断面図と正面図を示したものである。なお、図４〜図６
に示した従来例と同様の機能を有する構成物には同じ番
号を付記している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the laparoscope of the present invention is shown in FIG.
And FIG. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view and a front view of an insertion tube of a laparoscope of the present invention. 4 to 6.
The components having the same functions as those of the conventional example shown in FIG.
【００１４】本実施例では、腹腔鏡について説明する
が、他の内視鏡や設備診断用の工業用監視装置の場合に
も同様に実施することができる。本発明による腹腔鏡の
装置本体１及び撮像部５は、図４及び図５に示した従来
例と同様の構成であるが、挿入管２及び光ファイバ４
は、その先端の一部をガイドリング６に置き換えてい
る。光ファイバ４の終端面とガイドリング６の後端面
は、挿入管２の軸方向に垂直な平面を形成している。光
ファイバ４は、パイプ３内の周辺部に多数本を束にして
リング状に配置し、隙間を樹脂等で封止している。ガイ
ドリング６は光ファイバ４内のコア材質に比較して屈折
率の小さいものを使用する。In this embodiment, a laparoscope will be described. However, the present invention can be similarly applied to other endoscopes and industrial monitoring devices for equipment diagnosis. The apparatus main body 1 and the imaging section 5 of the laparoscope according to the present invention have the same configuration as the conventional example shown in FIGS.
Has a part of its tip replaced by a guide ring 6. The end surface of the optical fiber 4 and the rear end surface of the guide ring 6 form a plane perpendicular to the axial direction of the insertion tube 2. The optical fibers 4 are arranged in a ring shape in bundles around the periphery of the pipe 3 and the gap is sealed with a resin or the like. The guide ring 6 has a smaller refractive index than the core material in the optical fiber 4.
【００１５】このように配置した光ファイバ４は、装置
本体１内のハロゲンランプ等の光源からの光を受光す
る。光ファイバ４の最大開口角度θｍａｘ以上の角度で
受光した光は、光ファイバ４内で減衰するが、最大開口
角度を越えない角度で受光された光は、光ファイバ４内
を伝送し、光ファイバ４の終端面よりガイドリング６の
後端面に入射される。ガイドリング６は、その屈折率が
光ファイバ４のコアに比べて小さく、また、その内側面
は撮像部を囲む反射物体に接しているので、ガイドリン
グ６の後端面に入射した光は、挿入管２の軸方向に対し
外向きの角度方向に進む。そして、ガイドリング６の外
側面に到達した光は、その入射角度により透過するもの
と、反射してガイドリング６内を透過するものとに分か
れる。ガイドリング６の外側面を透過した光は、屈折し
て挿入管２の斜め前方を照射する。図２は本発明の腹腔
鏡の照明範囲と照度の関係を示したものである。図２に
示すように、本構成の腹腔鏡においても、ガイドリング
６の先端からの光は実線で示した照明範囲とその照度の
関係は、図２のＣ１、Ｃ２特性曲線に示すように、出射
方向の中心部が最も強く、周辺になるほど弱まるが、ガ
イドリング６の外側面部から出る光は、一点斜線の範囲
を照明し、この照度特性はＣ３，Ｃ４の特性曲線とな
り、これらの照度特性を集合すると、図２の太線Ｃで示
すような照度特性が得られることになる。この照度特性
において照度がそのピーク値に対し半減する範囲は、図
６に示した従来の腹腔鏡での角度θより広げられること
になる。The optical fiber 4 arranged as described above receives light from a light source such as a halogen lamp in the apparatus main body 1. Light received at an angle equal to or greater than the maximum aperture angle θmax of the optical fiber 4 is attenuated in the optical fiber 4, but light received at an angle not exceeding the maximum aperture angle is transmitted through the optical fiber 4, 4 is incident on the rear end face of the guide ring 6 from the end face. Since the refractive index of the guide ring 6 is smaller than that of the core of the optical fiber 4 and the inner surface thereof is in contact with a reflective object surrounding the imaging unit, light incident on the rear end surface of the guide ring 6 is inserted. It proceeds in an angular direction outward with respect to the axial direction of the tube 2. The light that has reached the outer surface of the guide ring 6 is divided into light that is transmitted according to the incident angle and light that is reflected and transmitted through the guide ring 6. The light transmitted through the outer surface of the guide ring 6 is refracted and irradiates obliquely forward of the insertion tube 2. FIG. 2 shows the relationship between the illumination range and the illuminance of the laparoscope of the present invention. As shown in FIG. 2, also in the laparoscope having this configuration, the relationship between the illumination range indicated by the solid line and the illuminance of the light from the tip of the guide ring 6 is as shown by the C1 and C2 characteristic curves in FIG. The light emitted from the outer surface of the guide ring 6 illuminates the range of the one-point oblique line, and the illuminance characteristic becomes a characteristic curve of C3 and C4. Are collected, an illuminance characteristic as shown by a thick line C in FIG. 2 is obtained. In this illuminance characteristic, the range where the illuminance is halved from its peak value is wider than the angle θ of the conventional laparoscope shown in FIG.
【００１６】図３は本発明による他の実施例を示したも
のである。図３は挿入管２の中心軸を水平にして、上部
にその断面を、下部に外側面を示したものである。ガイ
ドリング６の先端部は、中心に向かい逆テーパ状（円錐
状）に凹ませている。図に示すように、光ファイバ４は
３重（４ａ、４ｂ、４ｃ）に構成されていて、たとえ
ば、その中の光ファイバ４ｂ内を光線ａが進行する場
合、光は円錐面に対してほぼ直角に入射しているので、
そのままａ２の光線として直進する。この光線ａ２は、
光線ａ１（図２のガイドリングを使用した場合）と比較
すると外寄りに進行する。FIG. 3 shows another embodiment according to the present invention. FIG. 3 shows the insertion tube 2 with its central axis horizontal, its upper section showing its cross section, and its lower section showing its outer surface. The tip of the guide ring 6 is recessed in a reverse taper shape (conical shape) toward the center. As shown in the figure, the optical fiber 4 is configured in triple (4a, 4b, 4c). For example, when the light ray a travels through the optical fiber 4b therein, the light is substantially Since it is incident at right angles,
The light goes straight as a2. This ray a2 is
As compared with the light beam a1 (in the case where the guide ring of FIG. 2 is used), the light beam advances outward.
【００１７】また、光ファイバ４Ｃ内を光線ｂが進行す
る場合、ガイドリング６の後端面で屈折した後ガイドリ
ング６の内側面で反射し、先端面で屈折して出射する。
この時、図２の方式に比べて入射角が大きいので、ガイ
ドリング６より出射する光線の方向はｂ２の方が、ｂ１
より外向きになり、ガイドリング６の先端部から出射さ
れ光線が、前方に対して広がることになり、図２に示し
たＣ１，Ｃ２の照度特性はなだらかとなり、外側面部か
らの出射光線を合成すると、照度曲線は平坦化する。When the light beam b travels through the optical fiber 4C, the light beam b is refracted at the rear end face of the guide ring 6, is reflected on the inner side face of the guide ring 6, and is refracted at the front end face and emitted.
At this time, since the incident angle is larger than that in the method of FIG. 2, the direction of the light beam emitted from the guide ring 6 is b1 in the direction of b1.
Light rays emitted from the distal end portion of the guide ring 6 become more outward, and the illuminance characteristics of C1 and C2 shown in FIG. Then, the illuminance curve is flattened.
【００１８】このような腹腔鏡を用いて、被写体を撮像
部５のＣＣＤ撮像素子５ｃで撮像すると、光を減衰させ
ることなく、画像全体が均一な明るさになり、中央部が
明るすぎたり周辺部が暗くなるようなことがなくなり、
広角で画質が向上した画像を得ることができる。When the subject is imaged by the CCD image pickup device 5c of the image pickup unit 5 using such a laparoscope, the entire image becomes uniform in brightness without attenuating the light, and the central portion is too bright or the peripheral portion is not bright. The part does not become dark,
A wide-angle image with improved image quality can be obtained.
【００１９】なお、パイプ３は、光ファイバ４や撮像部
５を保護するためのものであり、必要に応じて他の材質
のものを用いることも可能である。また、ガイドリング
はプラスチックなど他の光学材料を使用することもでき
る。The pipe 3 is for protecting the optical fiber 4 and the image pickup section 5, and may be made of another material if necessary. Further, other optical materials such as plastic can be used for the guide ring.
【００２０】さらに、ガイドリング６の先端面のテーパ
角度により、照度特性は変えられるので、使用目的に応
じてテーパ角度を選ぶことが出来る。Further, the illuminance characteristics can be changed by the taper angle of the tip surface of the guide ring 6, so that the taper angle can be selected according to the purpose of use.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明の内視鏡によれば、挿入管の先端
部にガイドリングを設け、光ファイバからの光を、ガイ
ドリングの先端面および外側面から出射させることによ
り、挿入管前方の中央部のみならず周辺部にも十分に照
明を行うので、広域にわたり撮像でき、明るさが均一化
した画像が得られる。According to the endoscope of the present invention, a guide ring is provided at the distal end of the insertion tube, and the light from the optical fiber is emitted from the distal end surface and the outer surface of the guide ring, so that the front end of the insertion tube is provided. Since the illumination is sufficiently performed not only in the central portion but also in the peripheral portion, it is possible to capture an image over a wide area and obtain an image with uniform brightness.
【図１】本発明の腹腔鏡の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of a laparoscope of the present invention.
【図２】本発明の腹腔鏡の挿入管からの照射範囲と照度
特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an irradiation range and illuminance characteristics from an insertion tube of a laparoscope of the present invention.
【図３】本発明の腹腔鏡の他の実施例の動作原理を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing the operation principle of another embodiment of the laparoscope of the present invention.
【図４】従来の腹腔鏡の全体斜視図である。FIG. 4 is an overall perspective view of a conventional laparoscope.
【図５】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部の側面図と正面
図である。FIG. 5 is a side view and a front view of a distal end portion of a conventional insertion tube of a laparoscope.
【図６】従来の腹腔鏡の挿入管の先端部からパイプ部分
を除去して光ファイバの配置状態を示した側面図と照度
特性を示す図である。FIG. 6 is a side view showing an arrangement state of optical fibers by removing a pipe portion from a distal end portion of a conventional insertion tube of a laparoscope, and a diagram showing illuminance characteristics.
１…装置本体 ２…挿入管 ３…パイプ ４…光ファイバ ５…撮像部 ５ａ…カバーガラス ５ｂ…レンズ ５ｃ…ＣＣＤ撮像素子 ５ｄ…ケーブル ６…・ガイドリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Device main body 2 ... Insertion pipe 3 ... Pipe 4 ... Optical fiber 5 ... Imaging part 5a ... Cover glass 5b ... Lens 5c ... CCD imaging element 5d ... Cable 6 ... Guide ring
Claims (1)
ら入射する光像を撮像する撮像部が設けられると共に、
挿入管の周縁部に、この挿入管の先端側の終端から照明
用の光を放出する多数本の光ファイバを備えた内視鏡に
おいて、内視鏡の先端部にガイドリングを嵌合し、光フ
ァイバから放出された光を、該ガイドリングの先端面及
び外側面を通過して、前方方向に広角に照射させること
を特徴とする内視鏡。1. An image pickup section for picking up an optical image incident from a tip of the insertion tube is provided at a central portion of the insertion tube.
In an endoscope provided with a large number of optical fibers that emit light for illumination from the distal end of the insertion tube to the periphery of the insertion tube, a guide ring is fitted to the end portion of the endoscope, An endoscope characterized in that light emitted from an optical fiber passes through a distal end surface and an outer surface of the guide ring and is irradiated at a wide angle in a forward direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9247973A JPH1176148A (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9247973A JPH1176148A (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Endoscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1176148A true JPH1176148A (en) | 1999-03-23 |
Family
ID=17171314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9247973A Pending JPH1176148A (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Endoscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1176148A (en) |
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