JP2002253488A

JP2002253488A - 内視鏡装置

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Publication number: JP2002253488A
Application number: JP2001058534A
Authority: JP
Inventors: Noriko Ota; 紀子太田
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-10
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP3980284B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体と内視鏡との間の被写体距離と、内視鏡
が前記被写体距離内に滞留する時間とを条件として、オ
ートフォーカス機能をＯＮ／ＯＦＦ制御する内視鏡装置
を得る。【構成】内視鏡１の光学レンズ系３を介して結像される
撮像画像に基いて被写体を観察するための内視鏡装置に
おいて、被写体Ｐまでの距離を検出する被写体距離検出
部１６と、被写体距離検出部１６の出力に応じて光学レ
ンズ系３の焦点位置を調整する自動焦点調整部１５と、
被写体距離検出部１６で検出される被写体距離が予め定
めた設定距離内にあり、かつ前記被写体距離が予め定め
た設定時間以上変化しないことを条件として、自動焦点
調整部１５をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ部１９とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、医療及び工業等の分野に用いて
最適な内視鏡装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】消化器官の診断に内視鏡装
置は、光学レンズ系の焦点距離を短焦点距離位置に変化
させて消化器官の組織全体を観察するように構成されて
いるが、この短焦点距離位置に変化させた場合には被写
体と光学レンズ系の距離が離れると画像が小さくなって
しまうため、微細な病変を詳細に観察することができな
くなる。そのため、光学レンズ系の焦点距離を長焦点距
離位置に変化させて微細な病変を拡大して詳細に観察す
るようにしている。

【０００３】しかしながら、焦点距離を長焦点距離位置
に変化させた拡大観察では、拡大率が高々１０倍位であ
り、微細な病変を詳細に観察するには不充分な倍率であ
る。そこで、ズーム機構を備えた光学レンズ系が用いら
れており、このズーム機構を起動させるには、ズーム機
構を起動させるためのズームレバーを内視鏡の操作部に
取付ける必要がある。このズームレバーを操作すること
により、焦点距離を変化させることができる。

【０００４】一方、焦点距離を長焦点距離位置に変化さ
せて被写体を拡大して観察すると、焦点位置のずれ（ピ
ントぼけ）が生じてしまうことがあり、この場合、長焦
点距離位置での焦点調整を行う必要がある。したがっ
て、内視鏡装置を取扱う医者、術者は内視鏡に装填した
処置具の操作、ズームレバーの操作、長焦点距離位置で
の焦点（ピント）合せをそれぞれ行う必要があり、その
操作に困難が伴う。そこで、ズーム機能をもつ光学レン
ズ系を使用して、被写体までの距離に応じてズーム機能
付き光学レンズ系の焦点位置を調整する焦点距離可変手
段を備えた内視鏡装置が開発されている（特開平４−１
３１１２号公報参照）。

【０００５】前記特開平４−１３１１２号公報に開示さ
れた内視鏡装置は、被写体との距離に応じて焦点距離が
可変できる焦点距離可変手段を用いている。前記焦点距
離可変手段は、被写体が遠い距離にある場合に焦点距離
を長焦点距離に変化させ、被写体が近い距離にある場合
に焦点距離を短焦点距離に変化させることにより、被写
体を通常観察するか、又は被写体を拡大して観察してお
り、この焦点距離可変手段は随時駆動される。

【０００６】ところで、内視鏡に処置具を装填して処置
を行う場合、処置具が内視鏡の先端側から前方に突き出
し、かつ処置具による処置部分に光が照射された状態で
処置具が使用され、かつ処置具で光反射が起こっている
環境で被写体との距離に応じた焦点距離が調整されるこ
ととなるため、前記焦点距離可変手段は、被写体に焦点
を合せるのではなく、内視鏡から突出た処置具に焦点を
合せる傾向が強く、処置具が遠い距離にある場合に焦点
距離を長焦点距離位置に変化させ、処置具が近い距離に
ある場合に焦点距離を短焦点距離位置に変化させる。

【０００７】したがって、処置具を移動させる度に焦点
距離可変手段が動作してしまい、処置具による処置がし
づらい。また体腔内に発生する泡にも焦点距離可変手段
が反応して誤動作する。

【０００８】またズームレバーを操作しなければ、焦点
距離可変手段が起動せず、操作側に手間がかかり煩わし
い。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、被写体と内視鏡との間の被写
体距離と、内視鏡が前記被写体距離内に滞留する時間と
を条件として、オートフォーカス機能をＯＮ／ＯＦＦ制
御する内視鏡装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【発明の概要】前記目的を達成するため、本発明に係る
内視鏡装置は、内視鏡の光学レンズ系を介して結像され
る撮像画像に基いて被写体を観察するための内視鏡装置
において、前記被写体までの距離を検出する被写体距離
検出部と、前記被写体距離検出部の出力に応じて前記光
学レンズ系の焦点位置を調整する自動焦点調整部と、前
記被写体距離検出部で検出される被写体距離が予め定め
た設定距離内にあり、かつ前記被写体距離が予め定めた
設定時間以上変化しないことを条件として、前記自動焦
点調整部をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ部とを有すること
を特徴とする。

【００１１】また前記被写体距離検出部は、前記内視鏡
の先端部端面に対をなす発光素子と受光素子とを有し、
前記発光素子からの光を投射レンズ系に通して前記被写
体に照射し、前記被写体からの反射光を受光レンズ系に
通して前記受光素子にスポット状に集光させ、前記集光
位置と前記受光レンズ系の光軸との間の距離をｄ、前記
受光レンズ系の焦点距離をｆ、前記受光レンズ系と前記
投射レンズ系の光軸間距離をＬ、前記被写体距離をＤと
する、Ｄ＝Ｌｆ／ｄの式に基いて前記被写体距離Ｄを測
距する。

【００１２】また前記発光素子と前記受光素子との間に
形成される光通路は、前記内視鏡の先端部端面に設けら
れる処置具用チャネルの位置を避けて形成することが望
ましい。

【００１３】また前記自動焦点調整部は、前記被写体距
離と前記被写体距離の変化時間が条件を満たすときに可
変焦点距離範囲のうち長焦点距離側に前記光学レンズ系
の焦点距離を変化させて焦点合せを行い、前記条件が満
たされないときに可変焦点距離範囲のうち短焦点距離側
に前記光学レンズ系の焦点距離を変化させて焦点合せを
行う。

【００１４】また前記光学レンズ系で集光した光信号を
電気信号に変換する撮像素子を有し、前記自動焦点調整
部は、前記撮像素子が出力する信号の所定周波数成分を
評価値として焦点位置の調整を行う。

【００１５】また前記撮像素子が電荷結合素子（ＣＣＤ
素子）であり、前記自動焦点調整部は、前記光学レンズ
系の合焦度合に応じて前記電荷結合素子（ＣＣＤ素子）
が出力する信号の高周波成分が増減することを利用し、
前記高周波成分を評価値として焦点位置の調整を行う。

【００１６】また前記光学レンズ系は、固定位置に設け
た不動レンズ系と、前記不動レンズ系に対して相対移動
可能な可動レンズ系と、前記不動レンズ系及び前記可動
レンズ系を通した光信号を電気信号に変換し、かつ前記
不動レンズ系及び前記可動レンズ系に対して相対移動可
能な撮像素子とを含んでいる。

【００１７】また前記自動焦点調整部は、前記不動レン
ズ系と前記可動レンズ系との位置関係を、光学レンズ系
の短焦点距離内に調整し、かつ前記撮像素子を光学レン
ズ系の短焦点距離位置に位置調整して光学レンズ系の焦
点調整を行う動作と、前記不動レンズ系と前記可動レン
ズ系との位置関係を、光学レンズ系の長焦点距離内に調
整し、かつ前記撮像素子を光学レンズ系の長焦点距離位
置に位置調整して光学レンズ系の焦点調整を行う動作
と、を切替えて行う。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基いて本発明
を説明する。図１に示すように実施形態に係る内視鏡装
置は、ズーム機構付き光学レンズ系３で被写体の像を集
光する内視鏡１と、光学レンズ系３による被写体像を画
像処理するとともに装置全体を制御するためのプロセッ
サ２とを組合せている。

【００１９】前記内視鏡１の先端部には体腔内に挿入可
能な細長の挿入部１ａが設けられており、その挿入部１
ａにはズーム機能付き光学レンズ系３が組込まれてい
る。

【００２０】図２及び図３に示すように、ズーム機能付
き光学レンズ系３は、固定位置に設けた不動レンズ系３
ａと、前記不動レンズ系３ａに対して相対移動可能な可
動レンズ系３ｂと、前記不動レンズ系３ａ及び前記可動
レンズ系３ｂを通した光信号を電気信号に変換し、かつ
前記不動レンズ系３ａ及び前記可動レンズ系３ｂに対し
て相対移動可能な撮像素子３ｃとを含んでいる。

【００２１】ズーム機能を備えた光学レンズ系３の一例
を図２及び図３に基いて説明する。図２及び図３に示す
ように、内視鏡１の挿入部１ａには筒状をなす不動レン
ズ枠３ｄが設置され、不動レンズ枠３ｄに光学レンズ系
３の不動レンズ系３ａを搭載して不動レンズ系３ａを挿
入部１ａの先端側に固定して設ける。また不動レンズ枠
３ｄの内側に筒状をなすガイド枠３ｅを設け、ガイド枠
３ｅには光軸方向（図２の左右方向）に沿って直線案内
溝３ｆ、３ｇを設けている。

【００２２】ガイド枠３ｅの内側には可動レンズ枠３ｈ
が光軸方向に移動可動に嵌め込まれており、可動レンズ
枠３ｈのキー３ｉとガイド枠３ｅの上段の直線案内溝３
ｆとの嵌め合せにより可動レンズ枠３ｈを光軸の周りに
回転させることなく光軸方向に直線移動させる。またガ
イド枠３ｅの外側にはリング３ｊが嵌め込まれており、
リング３ｊと可動レンズ枠３ｈとはガイド枠３ｅの下段
の直線案内溝３ｇを貫通したネジ３ｋで締結されてい
る。なお、ガイド枠３ｅの内側に位置する枠３ｖには光
軸方向へのネジ３ｋの動きを許容する図示しないスリッ
トが設けられている。

【００２３】またリング３ｊの鍔部３ｍには連結部材４
ａを介して図１のステッピングモータ４が連動されてお
り、ステッピングモータ４により可動レンズ枠３ｈを光
軸方向に直線移動させる。可動レンズ枠３ｈには可動レ
ンズ系３ｂが不動レンズ系３ａに対峙して搭載され、可
動レンズ枠３ｈが直線移動することにより不動レンズ系
３ａと可動レンズ系３ｂとの相対距離が可変する。また
リング３ｊとバネ座３ｎとの間にはスプリング３ｏが設
けられ、スプリング３ｏはステッピングモータ４による
可動レンズ枠３ｈへの力が解除された際に可動レンズ枠
３ｈを不動レンズ系３ａ側に押し戻して可動レンズ系３
ｂを所定の位置に復帰させるように作用する（図３
（ａ））。

【００２４】またガイド枠３ｅの内側には撮像素子枠３
ｐが光軸方向に移動可動に嵌め込まれており、撮像素子
枠３ｐのキー３ｑとガイド枠３ｅの上段の直線案内溝３
ｆとの嵌め合せにより撮像素子枠３ｐは光軸の周りに回
転させることなく、かつカム機構１７により光軸方向に
直線移動させる。１７はシール材である。また撮像素子
枠３ｐには撮像素子３ｃとしてのＣＣＤ素子（電荷結合
素子、以下ＣＣＤ素子３ｃと表記する）が可動レンズ系
３ｂに対峙させて搭載されている。また撮像素子枠３ｐ
と可動レンズ枠３ｈとの間にはスプリング３ｒが設けら
れ、スプリング３ｒは可動レンズ系３ｂにＣＣＤ素子３
ｃの受光面が接触するのを防止する。またカム機構１７
は、撮像素子枠３ｐを可動レンズ系３ｂに対して光軸方
向に移動させるように動作する。

【００２５】また撮像素子枠３ｐには、ＣＣＤ素子３ｃ
を駆動制御して光学レンズ系３を通した光信号を電気信
号に変換して出力させるＣＣＤ駆動回路３ｓ等の回路
と、ＣＣＤ素子３ｃからの電気信号を伝送する信号ケー
ブル３ｔ等が搭載される。信号ケーブル３ｔはＣＣＤ素
子３ｃからの電気的な映像信号を後述の初段映像信号処
理回路６に伝送し、かつ初段映像信号処理回路６で信号
処理された信号をＣＣＤ駆動回路３ｓ等に伝送する双方
向性のものであり、後述するタイミングコントロール１
０による時間制御の下に双方向性の信号伝送が制御され
る。

【００２６】また挿入部１ａには送光光路５が光学レン
ズ系３に隣接して設置されている。この送光光路５は後
述する調光部９からの調光された光を挿入部１ａに導入
するものとして作用し、送光光路５は挿入部１ａの先端
端面から送光レンズ５ａを通して被写体に平行光線によ
る光照射を行う。なお、挿入部１ａは体腔内に挿入する
ものであるから細径である必要があり、送光光路５は光
ファイバーを束ねた光ファイバー束として構成すること
が望ましい。

【００２７】一方、図１に示すように前記プロセッサ２
には、初段映像信号処理回路６と、画像メモリ７と、後
段映像信号処理回路８と、調光部９と、タイミングコン
トロール１０と、システムコントーロール１１と、フロ
ントパネルスイッチ１２と、電源部１３とが搭載されて
いる。

【００２８】初段映像信号処理回路６は、信号ケーブル
３ｔを通して伝送されるＣＣＤ素子３ｃからの電気信号
を信号処理し、その映像信号を画像メモリ７に逐次記憶
させる。また後段映像信号処理回路８は、画像メモリ７
に蓄積された映像信号を逐次読み出して信号処理を行
い、その映像信号をモニタ―１４に出力する。モニタ―
１４は後段映像信号処理回路８から出力される映像信号
を表示面に可視画像として表示する。

【００２９】またシステムコントーロール１１はキーボ
ード１１ａから入力される指令データ及び図示しないメ
モリに記憶されたプログラムに基いてプロセッサ２の全
体的な動作を制御し、タイミングコントロール１０はシ
ステムコントーロール１１からの指令に基いてプロセッ
サ２の動作タイミングを制御する。またプロセッサ２は
電源部１３から電力供給を受ける。

【００３０】また調光部９は、信号ケーブル３ｔを通し
て伝送されるＣＣＤ素子３ｃからの電気信号に基いて撮
像画像の明るさを検出して調光制御信号を得て、その調
光制御信号に基いて絞りの開閉度合を制御し、その開閉
度が制御された絞りに光源からの光を通過させ、光量が
調整された光を送光光路５に出力する。

【００３１】さらに実施形態に係る内視鏡装置は、図１
に示すように被写体Ｐまでの距離を検出する被写体距離
検出部１６と、被写体距離検出部１６の出力に応じて光
学レンズ系３の焦点位置を調整する自動焦点調整部１５
と、前記被写体距離検出部で検出される被写体距離が予
め定めた設定距離内にあり、かつ前記被写体距離が予め
定めた設定時間以上変化しないことを条件として、前記
自動焦点調整部をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ部１９とを
有する。

【００３２】前記被写体距離検出部１６は、図４に示す
ように前記内視鏡１の先端部端面１ｂに対をなす発光素
子１６ａと受光素子１６ｂとを有し、図５に示すように
発光素子１６ａからの光を投射レンズ系１６ｃに通して
被写体Ｐに照射し、被写体Ｐからの反射光を受光レンズ
系１６ｄに通して受光素子１６ｂにスポット状に集光さ
せ、受光素子１６ｂ上での集光位置１６ｅと受光レンズ
系１６ｄの光軸１６ｆとの間の距離をｄ、受光レンズ系
１６ｄの焦点距離をｆ、受光レンズ系１６ｄと投射レン
ズ系１６ｃの光軸間距離をＬ、被写体距離をＤとする、
Ｄ＝Ｌｆ／ｄの式に基いて被写体距離Ｄを測距する。こ
こに、被写体距離Ｄは図５に示すように被写体Ｐと投射
レンズ系１６ｃとの間の距離である。

【００３３】さらにスイッチ部１９は光学レンズ系３に
よる拡大観察に切替える被写体Ｐと投射レンズ系１６ｃ
との間の距離を予め設定してメモリに記憶させておき、
被写体距離検出部１６で実測した被写体距離Ｄと前記設
定距離とを比較する機能と、前記被写体距離Ｄの変化を
判定する基準となる設定時間を予め設定してメモリに記
憶させておき、測距された前記被写体距離Ｄに距離変化
が生じるまでの時間と前記設定時間とを比較する機能と
を備え、前記被写体と前記内視鏡１との間の被写体距離
Ｄと、前記被写体距離Ｄに変化が生じるまでの時間とを
条件として前記自動焦点調整部１５をＯＮ／ＯＦＦす
る。

【００３４】また図４に示すように発光素子１６ａと受
光素子１６ｂとの間に形成される光通路は、内視鏡１の
先端部端面１ｂに設けられる処置具用チャネル１ｃの位
置を避けて形成することが望ましい。なお、内視鏡１の
先端部端面１ｂに送水チャネル１ｄが設けられている場
合には、この送水チャネル１ｄに干渉されない位置に発
光素子１６ａと受光素子１６ｂとの間の光通路を形成す
ることが望ましい。

【００３５】一方、自動焦点調整部１５は、前記被写体
距離Ｄと前記被写体距離Ｄに変化が生じるまでの時間と
が設定条件を満たすとスイッチ部１９が判断して出力し
たフォーカス信号に基いて、光学レンズ系３の可変焦点
距離範囲のうち長焦点距離側に光学レンズ系３の焦点距
離を変化させて焦点合せを行い、前記設定条件が満たさ
れていないとスイッチ部１９が判断して出力するフォー
カス停止信号に基いて、光学レンズ系３の可変焦点距離
範囲のうち短焦点距離側に光学レンズ系３の焦点距離を
変化させて焦点合せを行う。

【００３６】次にズーム機能付き光学レンズ系３の焦点
調整を行う自動焦点調整部１５を図１及び図３に基いて
説明する。図３は、被写体距離Ｄと被写体距離Ｄ内に内
視鏡１が滞留する滞留時間とが設定条件を満たすとスイ
ッチ部１９が判断して出力したフォーカス信号に基い
て、光学レンズ系３の可変焦点距離範囲のうち長焦点距
離側に光学レンズ系３の焦点距離を変化させて焦点合せ
を行う場合を説明する図である。

【００３７】図５に示す被写体Ｐと内視鏡１との間の被
写体距離Ｄが設定距離より短く、内視鏡１の移動に伴っ
て前記被写体距離Ｄに変化が生じるまでの時間が設定時
間を越えている場合に、スイッチ部１９は光学レンズ系
３による拡大観察を行う状態であるとして自動焦点調整
部１５にフォーカス信号（自動焦点調整部１５を起動さ
せるＯＮ信号）を出力する。一方、図５に示す被写体Ｐ
と内視鏡１との間の被写体距離Ｄが設定距離より長い、
或いは内視鏡１の移動に伴って被写体距離Ｄに変化が生
じるまでの時間が設定時間よりも短い場合に、スイッチ
部１９は光学レンズ系３による拡大観察を停止して通常
観察を行う状態であるとして自動焦点調整部１５にフォ
ーカス停止信号（自動焦点調整部１５を停止させるＯＦ
Ｆ信号）を出力する。

【００３８】自動焦点調整部１５は、図１のステッピン
グモータ４を駆動制御するステッピングモータ駆動回路
部と合焦検知回路部とが含まれている。自動焦点調整部
１５のステッピングモータ駆動回路部は、図３に示すよ
うにスイッチ部１９が出力するフォーカス信号に基いて
ステッピングモータ４により可動レンズ系３ｂを光学レ
ンズ系３の可変焦点範囲内のうち長焦点距離側に移動さ
せる。なお、この場合、前記ステッピングモータ駆動回
路部からの出力信号に基いてカム機構１７も同様にＣＣ
Ｄ素子３ｃを光学レンズ系３の可変焦点範囲内のうち長
焦点距離側に移動させる。

【００３９】さらに自動焦点調整部１５の前記合焦検知
回路部はスイッチ部１９が出力するフォーカス信号に基
いて直接フォーカシング情報を検出し、図３（ａ）及び
（ｃ）に示すように光学レンズ系３による被写体撮像画
像の焦点（ピント）がぼけていた場合にはＣＣＤ素子３
ｃに対する光学レンズ系３の焦点距離を調整する長焦点
調整信号を得る。前記ステッピングモータ駆動回路部は
前記合焦検知回路部からの長焦点調整信号をパルス化し
てステッピングモータ４を右回転或いは左回転させ、可
動レンズ系３ｂを長焦点距離範囲内で光軸方向に可動さ
せる。一方、前記ステッピングモータ駆動回路部からの
出力信号に基いてカム機構１７も同様にＣＣＤ素子３ｃ
を光学レンズ系３の可変焦点範囲内のうち長焦点距離範
囲内で光軸方向に可動させる。この不動レンズ系３ａと
可動レンズ系３ｂの位置調整とＣＣＤ素子３ｃの位置調
整とにより、光学レンズ系３の焦点調整を長焦点距離側
で行う（図３（ｂ））。

【００４０】また自動焦点調整部１５の前記合焦検知回
路部はスイッチ部１９が出力するフォーカス停止信号に
基いてＣＣＤ素子３ｃに対する光学レンズ系３の焦点距
離を通常観察を行う短焦点調整信号を得る。

【００４１】自動焦点調整部１５のステッピングモータ
駆動回路部は、スイッチ部１９が出力するフォーカス停
止信号をパルス化してパルスステッピングモータ４を右
回転或いは左回転させ、可動レンズ系３ｂを光学レンズ
系３の可変焦点範囲内のうち短焦点距離側の特定位置に
移動させる。この場合、自動焦点調整部１５のステッピ
ングモータ駆動回路部からの出力信号に基いてカム機構
１７も同様にＣＣＤ素子３ｃを光学レンズ系３の可変焦
点範囲内のうち短焦点距離側の特定位置に移動させる。
このため、光学レンズ系３の可変焦点範囲内のうち短焦
点距離側の特定位置で光学レンズ系３の焦点が一義的に
合焦される。

【００４２】また自動焦点調整部１５のステッピングモ
ータ駆動回路部は、図６（ａ）に示すようにステッピン
グモータ４に入力する位相差をもつパルス信号ＩＮ１、
ＩＮ２を位相差を識別する地点（例えばＡ点）で読み出
し、そのパルス信号ＩＮ１、ＩＮ２によりステッピング
モータ４の右回転、左回転を判別し、ステッピングモー
タ４の回転方向が変わる場合には、パルス信号ＩＮ１、
ＩＮ２をリセットして再度パルスＩＮ１、ＩＮ２を発生
させ、ステッピングモータ４の回転方向を制御してい
る。また図６（ｂ）にはステッピングモータ４が右回転
する場合と左回転する場合のパルス信号ＩＮ１、ＩＮ２
の組合せを示している。「Ｌ」はパルス信号ＩＮ１、Ｉ
Ｎ２がローレベルであることを示しており、「Ｈ」はパ
ルス信号ＩＮ１、ＩＮ２がハイレベルであることを示し
ている。

【００４３】さらに自動焦点調整部１５は、光学レンズ
系３の可変焦点距離範囲内での長焦点距離側での焦点合
せを、ＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の所定周波数成分
を評価値として行うものであり、具体的には自動焦点調
整部１５は、光学レンズ系３の合焦度合に応じてＣＣＤ
素子３ｃが出力する信号の高周波成分が増減することを
利用し、図３に示すように前記高周波成分を評価値Ｓと
して焦点位置の調整を行う。

【００４４】図３（ａ）に示すように自動焦点調整部１
５により可動レンズ系３ｂ及びＣＣＤ素子３ｃが移動さ
れて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより遠
い位置にあると、図３（ａ）に示すようにＣＣＤ素子３
ｃから出力される信号の高周波成分は減少し、自動焦点
調整部１５により光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３
ｃの受光面上に合焦されると、図３（ｂ）に示すように
ＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加
する。

【００４５】自動焦点調整部１５は、光学レンズ系３の
合焦度合に応じてＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の高周
波成分が増減することを利用し、図３（ａ）に示すよう
に光学レンズ系３の長焦点距離側でＣＣＤ素子３ｃから
出力される信号の高周波成分が減少する場合には光学レ
ンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより遠い位置にあ
ると判断して、ステッピングモータ４で可動レンズ系３
ｂを光軸方向に移動させる動作とカム機構１７でＣＣＤ
素子３ｃを光軸方向に移動させる動作とを並行して行う
ことにより光学レンズ系３の焦点合せを続行し、図３
（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号
の高周波成分は増加し、評価値Ｓが最大となると、光学
レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦さ
れたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させ
る。この場合、上述したように光学レンズ系３の焦点合
せは、光学レンズ系３の可変焦点距離範囲のうち長焦点
距離側で行われる。

【００４６】一方、図３（ｃ）において自動焦点調整部
１５によりＣＣＤ素子３ｃが可動レンズ系３ｂから光軸
方向に遠ざけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ
素子３ｃより手前側にあると、図３（ｃ）に示すように
ＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は減少
し、また自動焦点調整部１５により光学レンズ系３の焦
点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されると、図３
（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号
の高周波成分は増加する。

【００４７】自動焦点調整部１５は、光学レンズ系３の
合焦度合に応じてＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の高周
波成分が増減することを利用し、図３（ｃ）に示すよう
に光学レンズ系３の短焦点距離側でＣＣＤ素子３ｃから
出力される信号の高周波成分が減少する場合には光学レ
ンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃの手前側の位置に
あると判断して、ステッピングモータ４で可動レンズ系
３ｂを光軸方向に移動させる動作とカム機構１７でＣＣ
Ｄ素子３ｃを光軸方向に移動させる動作とを並行して行
うことにより光学レンズ系３の焦点合せを続行し、図３
（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号
の高周波成分は増加して評価値Ｓが最大となると、光学
レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦さ
れたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させ
る。

【００４８】次に図７、図８及び図９を用いて実施形態
に係る内視鏡装置の動作について説明する。図７のステ
ップＳ１に示すように、まずプロセッサ２と内視鏡１と
の接続を確認する。

【００４９】内視鏡１の接続が確認されると（Ｓ１：Ｙ
ＥＳ）、図７のステップＳ２に示すように、自動焦点調
整部１５は、光学レンズ系３の焦点を可変焦点距離範囲
内のうちの短焦点距離側で行う。前記接続が確認されな
い場合には（Ｓ１：ＮＯ）、一連の動作は終了する。

【００５０】次に図７のステップＳ３に示すように、医
者及び術者が体腔内で内視鏡１を移動させると、内視鏡
１の位置検出が行われる。すなわち、被写体距離検出部
１６は、図５に示すように発光素子１６ａからの光を投
射レンズ系１６ｃに通して被写体Ｐに照射し、被写体Ｐ
からの反射光を受光レンズ系１６ｄに通して受光素子１
６ｂにスポット状に集光させ、その集光位置１６ｅと受
光レンズ系１６ｄの光軸との間の距離をｄ、受光レンズ
系１６ｄの焦点距離をｆ、受光レンズ系１６ｄと投射レ
ンズ系１６ｃの光軸間距離をＬ、被写体距離をＤとす
る、Ｄ＝Ｌｆ／ｄの式に基いて三角測距法で内視鏡１の
位置を測距する。

【００５１】次に図７のステップＳ４に示すように、ス
イッチ部１９はステップＳ３で実測した被写体距離Ｄと
予め設定した設定距離とを比較して、被写体距離Ｄが設
定距離より短いか否か、すなわち内視鏡１が拡大観察を
行う側に位置するかを判定する。

【００５２】スイッチ部１９は被写体距離Ｄが設定距離
より長い（内視鏡１が通常観察を行う距離範囲に位置す
る）と判断した場合には（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ８
へと進み、自動焦点調整部１５を停止させたままに維持
すると判断してＯＦＦ信号としてのフォーカス停止信号
を自動焦点調整部１５に出力し、ステップＳ１に戻る。
したがって自動焦点調整部１５は起動せず、光学レンズ
系３の焦点は短焦点距離位置側に合焦される。

【００５３】一方、スイッチ部１９は被写体距離Ｄが設
定距離より短い（内視鏡１が拡大観察を行う距離範囲に
位置する）と判断した場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステ
ップＳ５へと進み、図８にその詳細を示す被写体の位置
検出処理を行う。

【００５４】まず、図８のステップＳ１１において、図
７のステップＳ３で実測した被写体距離Ｄを初期位置パ
ラメータＰに入力し、ステップＳ１２においてカウンタ
ｔに計測時間を設定する。ステップＳ１３では、カウン
タが０になったか否かを判定し、カウンタが０でなけれ
ば（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１４へと進み、カウン
タｔの値を１だけデクリメントした後、ステップＳ１３
へと戻る。ステップＳ１３において、カウンタｔが０で
あると判定されると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１
５へと進み、ステップＳ３と同様にして被写体距離を測
定し、その値を所定時間後の位置パラメータＰ１に入力
した後、メインルーチンへと戻る。

【００５５】図７のステップＳ６ではＰ＝Ｐ１か否か、
すなわち、所定時間（ｔ）後に内視鏡１の移動に伴って
被写体距離Ｄが変化したか否かを判定する。尚、本実施
例では、その実測した時間（ｔ）の長短を判別する基準
となる設定時間を１０秒（ｓ）に設定しているが、この
設定時間に限定されるものではない。

【００５６】そして、内視鏡１の滞留時間が設定時間よ
り短い場合には（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ８へと進
み、自動焦点調整部１５を停止させたままに維持すると
判断してＯＦＦ信号としてのフォーカス停止信号を自動
焦点調整部１５に出力し、ステップＳ１に戻る。

【００５７】一方、内視鏡１の移動に伴って被写体距離
Ｄに変化が生じるまでの時間（ｔ）が設定時間より長い
場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、スイッチ部１９は、自動焦
点調整部１５を起動させると判断してＯＮ信号としての
フォーカス信号を自動焦点調整部１５に出力する。この
フォーカス信号には実測した被写体Ｐと内視鏡１との間
の被写体距離Ｄの情報が含まれている。

【００５８】次にスイッチ部１９からフォーカス信号が
出力されると、図７のステップＳ７へと進み、図９に示
す自動焦点調整部１５によるオートーフォーカス駆動処
理に移行する。

【００５９】図９のステップＳ２１に示すように、自動
焦点調整部１５は、内視鏡１が実測した被写体距離Ｄに
位置する場合にＣＣＤ素子３ｃが出力する高周波成分の
評価値を評価値パラメータＸ０にセットする。

【００６０】次に図９のステップＳ２２に示すように、
自動焦点調整部１５は、スイッチ部１９からのフォーカ
ス信号を受け取ると、ステッピングモータ４を回転させ
ると同時に、上述の方法でステッピングモータの回転方
向を判別し、可動レンズ系３ｂを光学レンズ系３の可変
焦点距離範囲のうち長焦点距離側に移動させる動作とカ
ム機構１７でＣＣＤ素子３ｃを光学レンズ系３の可変焦
点距離範囲のうち長焦点距離側に移動させる動作とを並
行して行い、光学レンズ系３の焦点合せを長焦点距離側
で行う準備を整える。

【００６１】次に図９のステップＳ２３に示すように、
長焦点距離側での焦点合せの準備が整った時点におい
て、自動焦点調整部１５はリセットカウンタＴを「０」
にリセットする。

【００６２】次に図９のステップＳ２４において、リセ
ットカウンタＴが２より小さいか否かが判定され、Ｔ＜
２であれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）ステップＳ２５へと進
み、Ｔが２以上なら（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ３１
に進んでステッピングモーターを停止してメインルーチ
ンへと戻る。ステップＳ２５では、ステッピングモータ
４を回転させて可動レンズ系３ｂを移動させた場合にＣ
ＣＤ素子３ｃが出力する高周波成分の評価値を評価値パ
ラメータＸ１に入力し、図９のステップＳ２６において
Ｘ０とＸ１とを比較し、Ｘ１がＸ０より小さければ（Ｓ
２６：ＹＥＳ）、Ｘ０を保持したままステップＳ２９に
て前記リセットカウンタのカウント値Ｔを１つ加えてか
ら、ステップＳ３０でステッピングモータ４をステップ
Ｓ２２で判別した回転方向と逆に回転させ、ステップＳ
２４へと戻る。すなわち、可動レンズ系３ｂを光学レン
ズ系３の可変焦点距離範囲のうち長焦点距離範囲内で移
動させる（図３（ａ））。

【００６３】逆に図９のステップＳ２６において、Ｘ１
がＸ０より大きければ（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２
７においてＸ０にＸ１の値を代入し、図９のステップＳ
２８においてステッピングモータ４をステップＳ２２で
判別した方向と同方向に回転させた後、ステップＳ２４
へと戻る。すなわち、可動レンズ系３ｂを光学レンズ系
３の可変焦点距離範囲のうち長焦点距離範囲内で移動さ
せる（図３（ｂ））。上述したステップ一連のＡＦ駆動
処理が終わると、図７のステップＳ８へと進み、自動焦
点調整部１５を停止させたままに維持すると判断してＯ
ＦＦ信号としてのフォーカス停止信号を自動焦点調整部
１５に出力し、ステップＳ１に戻る。図９のステップＳ
３１のＭ０はステッピングモーターの停止を意味する。

【００６４】以上の結果、図３（ｂ）に示すようにＣＣ
Ｄ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加し、
評価値パラメータＸ０が最大値に到達したときに、光学
レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦さ
れたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させ
る。この場合、上述したように光学レンズ系３の焦点合
せは、光学レンズ系３の可変焦点距離範囲のうち長焦点
距離側で行われる。

【００６５】以上の実施の形態による説明では、医療現
場で用いる内視鏡装置を例にとって説明したが、本発明
の内視鏡装置及び内視鏡並びにビデオプロセッサは工業
用の分野に用いられる内視鏡装置及び内視鏡並びにビデ
オプロセッサにも同様に適用することができるものであ
り、医療用分野のものに限定されるものではない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体と内視鏡との間の被写体距離と、内視鏡が前記被写
体距離内に滞留する時間とを条件として自動焦点調整部
をＯＮ／ＯＦＦするため、処置具の移動に煩わされるこ
となく、オートフォーカス機能を使いたい時期にオート
フォーカス機能が起動するため、処置具による処置作業
を効率的に行うことができるばかりでなく、体腔内に発
生する泡に対してもオートフォーカス機能が起動するこ
とはなく誤動作を防止することができる。

【００６７】またズームレバーを操作することなく内視
鏡の位置を変化させるだけでオートフォーカス機能が起
動するため、操作性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内視鏡装置の一例を示す構成図で
ある。

【図２】ＣＣＤ素子と光学レンズ系との関係を示す断面
図である。

【図３】光学レンズ系とＣＣＤ素子から出力される信号
の状態を示す図である。

【図４】内視鏡の先端端面部を示す斜視図である。

【図５】被写体までの距離を測距する状態を示す構成図
である。

【図６】ステッピングモータのパルス信号を示す図であ
る。

【図７】内視鏡装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】内視鏡の位置検出処理を示すフローチャートで
ある。

【図９】オートフォーカス処理を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１内視鏡２プロセッサ３光学レンズ系３ａ不動レンズ系３ｂ可動レンズ系４ステッピングモータ１５自動焦点調整部１６被写体距離検出部１９スイッチ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡の光学レンズ系を介して結像される
撮像画像に基いて被写体を観察するための内視鏡装置に
おいて、前記被写体までの距離を検出する被写体距離検出部と、前記被写体距離検出部の出力に応じて前記光学レンズ系
の焦点位置を調整する自動焦点調整部と、前記被写体距離検出部で検出される被写体距離が予め定
めた設定距離内にあり、かつ前記被写体距離が予め定め
た設定時間以上変化しないことを条件として、前記自動
焦点調整部をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ部とを有するこ
とを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】請求項１記載の内視鏡装置において、前記被写体距離検出部は、前記内視鏡の先端部端面に対
をなす発光素子と受光素子とを有し、前記発光素子からの光を投射レンズ系に通して前記被写
体に照射し、前記被写体からの反射光を受光レンズ系に
通して前記受光素子にスポット状に集光させ、前記集光
位置と前記受光レンズ系の光軸との間の距離をｄ、前記
受光レンズ系の焦点距離をｆ、前記受光レンズ系と前記
投射レンズ系の光軸間距離をＬ、前記被写体距離をＤと
する、Ｄ＝Ｌｆ／ｄの式に基いて前記被写体距離Ｄを測
距することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項３】請求項１記載の内視鏡装置において、前記発光素子と前記受光素子との間に形成される光通路
は、前記内視鏡の先端部端面に設けられる処置具用チャ
ネルの位置を避けて形成することを特徴とする内視鏡装
置。
【請求項４】請求項１記載の内視鏡装置において、前記自動焦点調整部は、前記条件を満たすときに可変焦
点距離範囲のうち長焦点距離側に前記光学レンズ系の焦
点距離を変化させて焦点合せを行い、前記条件が満たさ
れないときに可変焦点距離範囲のうち短焦点距離側に前
記光学レンズ系の焦点距離を変化させて焦点合せを行う
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項５】請求項１記載の内視鏡装置において、前記光学レンズ系で集光した光信号を電気信号に変換す
る撮像素子を有し、前記自動焦点調整部は、前記撮像素子が出力する信号の
所定周波数成分を評価値として焦点位置の調整を行うこ
とを特徴とする内視鏡装置。
【請求項６】請求項５記載の内視鏡装置において、前記撮像素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ素子）であるこ
とを特徴とする内視鏡装置。
【請求項７】請求項６記載の内視鏡装置において、前記自動焦点調整部は、前記光学レンズ系の合焦度合に
応じて前記電荷結合素子（ＣＣＤ素子）が出力する信号
の高周波成分が増減することを利用し、前記高周波成分
を評価値として焦点位置の調整を行うことを特徴とする
内視鏡装置。
【請求項８】請求項１記載の内視鏡装置において、前記光学レンズ系は、固定位置に設けた不動レンズ系
と、前記不動レンズ系に対して相対移動可能な可動レン
ズ系と、前記不動レンズ系及び前記可動レンズ系を通し
た光信号を電気信号に変換し、かつ前記不動レンズ系及
び前記可動レンズ系に対して相対移動可能な撮像素子と
を含むものであることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項９】請求項８記載の内視鏡装置において、前記自動焦点調整部は、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を、
光学レンズ系の短焦点距離内に調整し、かつ前記撮像素
子を光学レンズ系の短焦点距離位置に位置調整して光学
レンズ系の焦点調整を行う動作と、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を、
光学レンズ系の長焦点距離内に調整し、かつ前記撮像素
子を光学レンズ系の長焦点距離位置に位置調整して光学
レンズ系の焦点調整を行う動作と、を切替えて行うことを特徴とする内視鏡装置。