JP2009297429A - Electronic endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体の内部に挿入して所望の被写体画像を得る電子内視鏡に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope that is inserted into a subject and obtains a desired subject image.
電子内視鏡の多くは、例えば下記の特許文献1に記載されているように、孔内あるいは体腔内に細い挿入部を挿入し、挿入部先端に取り付けた対物レンズを挿入方向の患部等に向け、画像情報を取得するようにしている。
In many electronic endoscopes, for example, as described in
また、下記の特許文献2記載の従来技術では、挿入部の先端に全方位受光ユニットを設け、挿入部先端の周方向全周にわたる画像を全方位受光ユニット内の凸面鏡に反射させて、撮像するようにしている。
In the prior art described in
内視鏡先端部に収納される撮像素子は、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子より小面積,少画素数のものが多い。従って、患部等の詳細画像を撮像しようとした場合、1回1回の撮像で得られる画像情報は、夫々狭い視野範囲の画像に限られる。 An image sensor housed in the distal end portion of the endoscope has a smaller area and a smaller number of pixels than a solid-state image sensor used in a digital camera or the like. Therefore, when trying to capture a detailed image of an affected area or the like, image information obtained by one imaging is limited to an image with a narrow visual field range.
このため、広い範囲の画像情報を綿密に取得しようとすると、内視鏡の操作者は、内視鏡の挿入位置を手操作で調整しながら複数回にわたり撮像することになる。つまり、患部等の探索すなわち挿入位置の調整作業と、撮像作業との両方に注意を払わなければならず、この作業には熟練を要していた。 For this reason, when trying to acquire image information in a wide range closely, the endoscope operator picks up images a plurality of times while manually adjusting the insertion position of the endoscope. That is, attention must be paid to both the search for the affected area, that is, the adjustment of the insertion position and the imaging work, and this work requires skill.
また、挿入部先端全周の画像を全方位受光ユニットを用いて撮像する内視鏡の場合には、撮像した挿入位置全周範囲の画像情報を一度に得ることができるが、撮像部位は挿入位置の幅の狭い領域に限られる。そのため、広範囲な全周画像情報を得るためには、挿入位置を逐一調整しながら撮像することになり、画像同士のつなぎ目の情報が欠落したり、無駄な撮像を繰り返すことになりかねない。 In addition, in the case of an endoscope that captures an image of the entire circumference of the distal end of the insertion section using an omnidirectional light receiving unit, it is possible to obtain image information of the entire circumference of the insertion position that has been imaged. Limited to regions with narrow positions. Therefore, in order to obtain a wide range of omnidirectional image information, images are taken while adjusting the insertion positions one by one, and information on joints between images may be lost or useless imaging may be repeated.
さらに、途中が曲がる孔において曲がり部より先端に挿入部を到達させたい場合、挿入部本体を半径方向外側から掴まずに(すなわち、被挿入対象の孔径を拡げずに)、挿入部の挿入方向を直線の挿入方向に対し途中で傾斜させ、目的の観察位置に挿入部を到達させることは困難であり、所望の観察画像を得ることができないことがある。 Furthermore, when it is desired to make the insertion part reach the tip from the bending part in the hole that is bent in the middle, the insertion part is inserted in the insertion direction without grasping the insertion part main body from the outside in the radial direction (that is, without expanding the hole diameter of the insertion target). It is difficult to cause the insertion portion to reach the target observation position by tilting in the middle of the straight insertion direction, and a desired observation image may not be obtained.
本発明の目的は、広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得でき、しかも、途中が曲がる孔においても曲がり部より先端に挿入部を容易に挿入することが可能な新規な構造の電子内視鏡を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel device capable of easily and accurately acquiring detailed image information of a wide range of details, and easily inserting an insertion portion at the tip from a bent portion even in a hole that is bent in the middle. It is to provide an electronic endoscope having a structure.
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 被検体の内部に挿入して撮像を行う電子内視鏡であって、
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、該筒状部の中心軸に光軸を合わせて配置したレンズと、
前記レンズから取り込まれる光を受光し電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒状部の一端側を覆い、少なくとも前記筒状部の外周面に対面する部位が透光性を有する透光性カバーと、
該透光性カバーに接続された本体部と、
前記本体部内に配置され前記レンズホルダを前記中心軸方向に進退させる駆動手段と、
前記本体部の前記透光性カバーの接続側とは反対の末端側に配設された筒状の指サック部材と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) An electronic endoscope that is inserted into a subject and performs imaging,
A lens holder having a cylindrical portion;
A lens disposed on one end side of the cylindrical portion with the optical axis aligned with the central axis of the cylindrical portion;
An image sensor that receives light taken from the lens and converts it into an electrical signal;
A translucent cover that covers one end side of the tubular portion and at least a portion facing the outer peripheral surface of the tubular portion has translucency;
A main body connected to the translucent cover;
Drive means disposed in the main body for moving the lens holder forward and backward in the direction of the central axis;
A cylindrical finger sack member disposed on a terminal side opposite to the connection side of the translucent cover of the main body,
An electronic endoscope comprising:
この電子内視鏡によれば、透光性カバー内のレンズホルダが駆動手段によって進退移動することで、レンズホルダの筒状部の中心軸上で異なる位置から撮像が可能となり、レンズから取り込まれる画像情報を、レンズホルダの移動範囲内で精度良く取得することができる。これにより、電子内視鏡を被検体内で移動させることなく、広範囲の連続した画像を簡単に取得することができる。また、途中が曲がる孔において曲がり部より先端に挿入部を到達させたい場合、挿入部本体を半径方向外側から掴まずに(すなわち、被挿入対象の孔径を拡げずに)、挿入部の挿入方向を直線の挿入方向に対し途中で傾斜させることができる。 According to this electronic endoscope, the lens holder in the translucent cover is moved forward and backward by the driving means, so that images can be taken from different positions on the central axis of the cylindrical portion of the lens holder and taken in from the lens. Image information can be obtained with high accuracy within the movement range of the lens holder. Thereby, it is possible to easily acquire a wide range of continuous images without moving the electronic endoscope within the subject. Also, when you want to make the insertion part reach the tip from the bending part in the hole that bends in the middle, do not grasp the insertion part body from the outside in the radial direction (that is, without expanding the hole diameter of the insertion target), the insertion direction of the insertion part Can be inclined in the middle of the straight line insertion direction.
(2) (1)の電子内視鏡であって、
前記指サック部材が、伸縮自在な可撓性弾性体からなることを特徴とする電子内視鏡。
(2) The electronic endoscope according to (1),
The electronic endoscope, wherein the finger sack member is made of a flexible elastic body that can be expanded and contracted.
この電子内視鏡によれば、指サック部材に手指が挿入されると指サック部材が弾性変形し、電子内視鏡が安定的に保持され、例えば体腔内に挿入して行う観察時に電子内視鏡が手指から逸脱するのが防止される。指サック部材に手指を挿入した電子内視鏡を直接体腔内に挿入すれば、手指を動かすだけで直線の挿入方向に対し途中で傾斜させることが容易となる。 According to this electronic endoscope, when a finger is inserted into the finger sack member, the finger sack member is elastically deformed, and the electronic endoscope is stably held. For example, the electronic endoscope is inserted into a body cavity during observation. The scope is prevented from deviating from the fingers. If an electronic endoscope having a finger inserted into a finger sack member is directly inserted into a body cavity, it becomes easy to incline in the middle of the straight insertion direction simply by moving the finger.
(3) (1)または(2)の電子内視鏡であって、
前記撮像素子が、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を受光することを特徴とする電子内視鏡。
(3) The electronic endoscope according to (1) or (2),
The electronic endoscope, wherein the imaging device receives light from a whole circumference in a direction of insertion into the subject.
この電子内視鏡によれば、被検体への挿入方向の側方全周分の画像情報を取り込むことで、この画像情報を合成して、一枚の側方全周画像を簡単に生成することができる。 According to this electronic endoscope, it is possible to easily generate one side full-circumference image by synthesizing this image information by taking in the image information for the whole circumference in the direction of insertion into the subject.
(4) (1)〜(3)のいずれか1つの電子内視鏡であって、
前記レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。
(4) The electronic endoscope according to any one of (1) to (3),
An electronic endoscope, wherein the lens is a circumferential fisheye lens.
この電子内視鏡によれば、円周魚眼レンズを用いることで、レンズの光軸の側方全周の画像が効率良く得られ、しかも、被検体の観察表面に対して略垂直方向からの撮像が可能となる。 According to this electronic endoscope, by using a circumferential fisheye lens, an image of the entire circumference of the side of the optical axis of the lens can be efficiently obtained, and further, imaging can be performed from a direction substantially perpendicular to the observation surface of the subject. It becomes.
(5) (1)〜(4)のいずれか1つの電子内視鏡であって、
前記レンズと前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光光を前記ハーフミラーの反射により前記レンズ側へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
(5) The electronic endoscope according to any one of (1) to (4),
A half mirror disposed in the middle of an optical path between the lens and the imaging device, and a light emitter that illuminates a subject by irradiating emitted light toward the lens side by reflection of the half mirror. Electronic endoscope.
この電子内視鏡によれば、発光体からの発光光がハーフミラーにより被検体の方向に反射して、これが被検体の側方全周を照らす照明光となる。 According to this electronic endoscope, the light emitted from the light emitter is reflected in the direction of the subject by the half mirror, and this becomes illumination light that illuminates the entire circumference of the subject.
(6) (1)〜(5)のいずれか1つの電子内視鏡であって、
前記駆動手段が、
前記本体部内で前記レンズの光軸方向と平行に回転自在に支持された送りネジと、
該送りネジに螺合して前記レンズホルダに固着された送りナットと、
前記送りネジを回転駆動するモータと、
を有することを特徴とする電子内視鏡。
(6) The electronic endoscope according to any one of (1) to (5),
The drive means
A feed screw rotatably supported in parallel to the optical axis direction of the lens in the main body,
A feed nut screwed onto the feed screw and secured to the lens holder;
A motor for rotationally driving the feed screw;
An electronic endoscope characterized by comprising:
この電子内視鏡によれば、モータにより送りネジを回転駆動することで、送りネジに螺合した送りナットが送りネジの軸方向に移動して、これによりレンズホルダをレンズの光軸方向と平行に進退移動させることができる。 According to this electronic endoscope, when the feed screw is rotationally driven by the motor, the feed nut that is screwed to the feed screw moves in the axial direction of the feed screw, thereby moving the lens holder in the optical axis direction of the lens. It can be moved forward and backward in parallel.
(7) (1)〜(6)のいずれか1つの電子内視鏡であって、
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
(7) The electronic endoscope according to any one of (1) to (6),
An electronic endoscope comprising: a control unit that performs image processing on an image signal obtained by imaging by the imaging device; and an image memory that stores image data processed by the control unit. mirror.
この電子内視鏡によれば、制御手段が画像処理した後の画像データを、本体部に内蔵された画像メモリに格納することで、電子内視鏡単体による画像の取得が行え、取り扱い性を向上できる。 According to this electronic endoscope, the image data after the image processing by the control means is stored in the image memory built in the main body, so that the image can be acquired by the single electronic endoscope and the handling property is improved. It can be improved.
(8) (1)〜(7)のいずれか1つの電子内視鏡であって、
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
(8) The electronic endoscope according to any one of (1) to (7),
An electronic endoscope characterized in that a power supply battery for supplying electric power to the imaging device and the driving means is built in the main body.
この電子内視鏡によれば、電源電池が本体部に内蔵されることで、外部から電源供給する必要がなく、従って本体部外から電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、取り扱い性を向上できる。 According to this electronic endoscope, since the power supply battery is built in the main body, it is not necessary to supply power from the outside, and therefore it is not necessary to connect a power supply cable from the outside of the main body, thereby improving handling. .
本発明に係る電子内視鏡によれば、筒状部の一端側にレンズを配置したレンズホルダを、筒状部の中心軸方向に駆動手段によって移動させ、異なる位置からの撮像画像を取得可能としたことにより、広い範囲の詳細な画像情報を簡単に精度良く取得することができる。また、レンズにより、筒状部の中心軸の側方全周の画像情報を一度に取り込むことができる。しかも、途中が曲がる孔においても曲がり部より先端に挿入部を容易に挿入可能とすることができる。 According to the electronic endoscope of the present invention, a lens holder in which a lens is arranged on one end side of the cylindrical portion can be moved by a driving unit in the central axis direction of the cylindrical portion, and captured images from different positions can be acquired. By doing so, detailed image information in a wide range can be easily and accurately acquired. In addition, the lens can capture image information of the entire circumference in the side of the central axis of the cylindrical portion at a time. In addition, even in a hole that is bent halfway, the insertion portion can be easily inserted from the bent portion to the tip.
以下、本発明に係る電子内視鏡の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図2は図1に示す内視鏡の縦断面図、図3は内視鏡の分解斜視図である。
この内視鏡100は、外殻体となる本体部11及び透光性カバー13と、本体部11の内部に収納され筒状部15の一端側に広角レンズとなる対物レンズ群17を配置したレンズホルダ19と、透光性カバー13内および本体部11内でレンズホルダ19を対物レンズ群17の光軸方向に移動させる昇降駆動部21と、対物レンズ群17から取り込まれる被写体光を受光して電気信号に変換する撮像素子23(図2参照)と、を備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an electronic endoscope according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is an external perspective view of an endoscope according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the endoscope shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the endoscope.
In this
本体部11は、遮光性を有する樹脂材などで有底円筒形に形成されてなり、底部(図2の下側)11aには筒状の電池収納部11bが設けられ、電源電池25が装着された後に電池収納部11bは電池蓋27によって気密に閉塞されるようになっている。つまり、電源電池25は本体部11に内蔵され、外部から電源供給する必要をなくすことで、本体部に電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、電子内視鏡100自体の取り扱い性を向上している。なお、本体部11は円筒形に限らず、他の筒状、あるいは袋状等の形状であってもよい。
The
また、底部11aには、図示する例では樹脂製の2本の硬質の配線保護管29が外方へ突出して固定され、この配線保護管29に例えば画像信号等を出力する配線を挿通することが可能となっている。なお、配線保護管29は、内視鏡100を使用する際に、内視鏡100の全体を、被検体となる孔内あるいは体腔内に挿入したり、引き出すための把持管としても利用可能になっている。
Also, in the illustrated example, two hard
本体部11の内周面には、本体部11の長手方向に沿ったリブ31が形成され、レンズホルダ19の鍔部33に形成された係合溝35と係合することで、レンズホルダ19が回転止めされる。
On the inner peripheral surface of the
透光性カバー13は、硬質の透明樹脂で成形され、先端側の頂部は、被検体内部への挿入を容易にする滑らかな半球状に成形されている。この半球部13aとは反対側の拡径した開口端部13bと、本体部11の開口端部11cとが整合して互いに接着固定される。透光性カバー13は一体成形により作製する他、半球部13a、開口端部11cが接着により接合された構成としてもよい。また、半球部13aに遮光性を持たせて外光が直接対物レンズ群17に導入されることを防止した構成としてもよい。ここで、透明樹脂とは、特定の波長の光に対して透明であればよく、必ずしも可視光に対して透明でなくてもよい。
The
透光性カバー13の半球部13aおよび半球部13aから開口端部13bまでの間の円筒部(挿入部先端)13cは、本体部11の外形と略同径の開口端部13bよりも小さく形成している。このように、半球部13aおよび円筒部13cを細くすることで、狭い被検体の内部へ容易に挿入することができ、電子内視鏡100の利用範囲を拡げることができる。なお、透光性カバー13の円筒部13cは先細りのテーパ形状としてもよく、このようにすると、小さな孔内,体腔内に透光性カバー13の先端を挿入し易くなる。さらに、半球部13aおよび円筒部13cを本体部11の外形と略等しく形成し、開口端部13bと同一径とした構成にすることも可能である。その場合には、先細の先端が無くなり、電子内視鏡100の強度が向上して堅牢性を高められる。
The
レンズホルダ19は、樹脂材料等からなり、透光性カバー13の内側面に沿った外表面形状に形成してある。筒状部15の一端側に、対物レンズ群(広角レンズ17Aおよびレンズ17B)を固定して、一端側頂部の開口を閉塞している。広角レンズ17Aとしては、好ましくは魚眼レンズが用いられる。この場合の魚眼レンズとしては、円周魚眼レンズが傾斜角(レンズ光軸からの角度)の大きい全周方向の観察に好適に利用できる。すなわち、この広角レンズ17Aは、対物レンズ群17の光軸方向(筒状部15の中心軸方向)に対して側方全周方向の観察が可能な観察視野を有する広角レンズである。なお、広角レンズ17Aとしては、この他にも対角魚眼レンズ、一般的な広角レンズ等を用いることもできる。レンズホルダ19に固定された対物レンズ群17の光軸は、レンズホルダ19の筒状部15の中心軸方向に一致させている。そして、レンズホルダ19の筒状部15は、外径が透光性カバー13の円筒部13cの内径より若干小径に形成され、筒状部15が透光性カバー13内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
The
図4に指サック部材101に手指の挿入された電子内視鏡の斜視図を示した。
本体部11の透光性カバー13の接続側と反対の末端側には、筒状の指サック部材101が配設される。本体部11の末端側には本体部11の外径より小外径で短尺の固定筒部103が突出して設けられ、固定筒部103と本体部11の境は周溝105となる。指サック部材101は、手指107の挿入開口109とは反対の固定開口側に、周溝105に嵌る凸条111が設けられている。指サック部材101は、凸条111を周溝105に嵌め、内周を固定筒部103の外周に弾性的に嵌めることで、本体部11に固定される。固定筒部103に固定された指サック部材101は、本体部11と同一外径となる。なお、固定強度をより高めるために、接着剤が使用されてもよい。
FIG. 4 shows a perspective view of an electronic endoscope in which fingers are inserted into the
A cylindrical
指サック部材101の挿入開口109とは反対の固定開口の近傍には、直径方向両端で開口する配線孔113,113が開けられる。配線孔113,113には本体部11から導出されて略直角に曲げられた配線保護管29が指サック部材101の内側から外部へ導出される。
In the vicinity of the fixed opening opposite to the
指サック部材101の挿入開口109は、指の第1関節を越え、かつ第2関節より手前に位置するようになっている。したがって、手指の第2関節は自由に動かすことができ、また第1関節は動きに対する多少の抵抗はあるものの、その自由が格別奪われることにはならない。
The
本体部11に指サック部材101を設けた電子内視鏡100では、指サック部材101に手指107を入れて電子内視鏡100を被検体内に挿入し、手指107の関節を動かせば、電子内視鏡100の向きを被検体内で容易に変えることができる。途中が曲がる孔において曲がり部より先端に円筒部13cを到達させたい場合、本体部11を半径方向外側から掴まずに(すなわち、被挿入対象の孔径を拡げずに)、円筒部13cの挿入方向を直線の挿入方向に対し途中で傾斜させることができる。被検体内への挿入先で、さらに屈曲した細孔内に挿入する場合などに、その屈曲した細孔内に挿入部先端を確実に入れることができ、目的の部位を最適な状態で撮像することができる。
In the
例えば、直腸内検査や子宮内検査では、体腔内の奥で孔路が屈曲しているため、挿入途中で挿入方向を変化させる必要があるが、その操作が行いにくい。そこで、指サック部材101で電子内視鏡100を指に固定した状態で体腔内に挿入することで、体腔内で手指107を屈曲させることで、容易に挿入方向を変化させることができる。なお、仮に指サック部材101から電子内視鏡100が抜け落ちることがあっても、配線保護管29を牽引することで容易に体腔内から取り出すことができる。
For example, in the intrarectal examination and the intrauterine examination, since the hole path is bent deep in the body cavity, it is necessary to change the insertion direction during the insertion, but it is difficult to perform the operation. Therefore, by inserting the
指サック部材101は、伸縮自在な可撓性弾性体からなることが好ましい。弾性変形可能な部材としては、例えばポリウレタン等のプラスチックやエラストマ、シリコンゴム等が挙げられる。可撓性弾性体からなる指サック部材101に手指107が挿入されると指サック部材101が弾性変形し、電子内視鏡100が安定的に保持され、例えば体腔内に挿入して行う観察時に電子内視鏡100が手指から逸脱するのが効果的に防止される。
The
円筒部13cの中心軸を本体部11の底部11a側に延長した先には、撮像駆動ユニット部37が配置されている。撮像駆動ユニット部37は、本体部11の底部11aに設けた電池収納部11bの周壁部を支柱として、図示しないステー部材を用いて本体部11の内部に固定設置される。撮像駆動ユニット部37は、図示する例では3枚の基板41,42,43を備えている。
An
図5に撮像駆動ユニット部37を含む一部拡大斜視図を示した。
最下層(底部11a側)の基板41にはステッピングモータのドライバ回路等を含む制御ユニット45を設け、中層の基板42には撮像画像データを格納する画像メモリ47を設け、上層の基板43には固体撮像素子であるCCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の撮像素子23を配置している。
FIG. 5 shows a partially enlarged perspective view including the
A
円筒部13cの中心軸を含む基板43中心部には、円筒状に形成された集光レンズホルダ49を配置し、この集光レンズホルダ49の内部に撮像素子23を収納している。そして、集光レンズホルダ49の上端開口部に集光レンズ51を配置することで、中心軸に沿って導光される平行光束(被写体光)を、撮像素子23の受光面に集光レンズ51によって結像させている。
A condensing
また、対物レンズ群17と撮像素子23との間の光路途中にハーフミラー53を配置して、発光体としての発光ダイオード(LED)55からの発光光を、このハーフミラー53の反射により対物レンズ群17に向けて照明光として照射している。つまり、ハーフミラー53を、集光レンズ51に入射する平行光束の集光レンズ51の直前部分に、平行光束の光軸(円筒部13cの中心軸)に対して斜め45度に傾斜して配置している。そして、ハーフミラー53に対し照明光が平行光束となるように偏向する照明レンズ57を、LED55とハーフミラー53との間に設けている。ハーフミラー53,照明レンズ32,LED55は、それぞれ適宜な支持部材により本体部11内に固定されている。
Further, a
ここで、対物レンズ群17を配置したレンズホルダ19の筒状部15は、図6(a),(b)に示すように、透光性カバー13内および本体部11内で、対物レンズ群17の光軸方向(筒状部15の中心軸方向)に移動可能となっている。すなわち、図6(a)に示す広角レンズ17Aの高さがh0の位置から、図6(b)に示す高さhnの位置まで、自在に設定可能となっている。
Here, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
このレンズホルダ19の移動手段について、図2および図7を参照しつつ詳細に説明する。
本体部11の内側には図示しないモータ保持部材が設けられ、このモータ保持部材にステッピングモータ61を取り付けてある。ステッピングモータ61の回転軸は筒状部15の中心軸(平行光束の光軸)と平行にされている。このステッピングモータ61の回転軸にはモータギア(平歯車)63が取り付けられ、モータギア63には平歯車のアイドルギア65が噛合する。そして、アイドルギア65は、送りネジ67の一端側に圧入または接着により固定したギア69と螺合することで、ステッピングモータ61の回転力がモータギア63,アイドルギア65,ギア69を介して送りネジ67に伝達される。なお、アイドルギア65の歯数はモータギア63の歯数より多く、ステッピングモータ61の回転速度を減速してアイドルギア65に伝達するようになっている。ここで、送りネジ67を駆動するステッピングモータ61は、パルス駆動されるモータに限らず、エンコーダを有するサーボモータ等の各種モータ、あるいは他の駆動源を用いることができる。
The moving means of the
A motor holding member (not shown) is provided inside the
送りネジ67は、図8に一部断面図を示すように、透光性カバー13の開口端部13bのフランジ面に形成された軸穴13dに一端側の先端を挿入し、また、送りネジ67の他端側を、撮像駆動ユニット部37の集光レンズホルダ49の側方に設けた支持アーム71に回転自在に支持させている。したがって、送りネジ67は、ステッピングモータ61の回転により回転駆動される。なお、ステッピングモータ61,モータギア63,アイドルギア65,ギア69は、レンズホルダ19の移動によらずに、本体部11内で同じ高さ位置に留まることになる。
As shown in a partial cross-sectional view in FIG. 8, the
一方、レンズホルダ19の鍔部33には、図6(a)に示すレンズホルダ19の上昇位置においてモータギア63,アイドルギア65,ギア69等との干渉を防ぐ開口孔73が穿設されている。そして、送りネジ67に螺合する送りナット75(図8参照)がナット押さえ77を介して鍔部33に固着されている。
On the other hand, the
上記構成により、送りネジ67と、送りナット75の固定されたレンズホルダ19は、送りネジ67の回転動作によりレンズホルダ19が送りネジ67の軸方向に移動する直線移動機構として機能する。
With the above configuration, the
例えば、図7(a)に示すレンズホルダ19の上昇位置からステッピングモータ61を駆動すると、モータギア63,アイドルギア65,ギア69を介して送りネジ67が回転駆動される。送りネジ67が回転駆動されると、これに螺合する送りナット75が送りネジ67に対して相対移動する。これにより、図7(b)に示すようにレンズホルダを上昇位置から下降させることができる。
For example, when the stepping
図9は、撮像駆動ユニット部37の機能ブロック図である。システム全体を統括制御する制御部(CPU)81には、制御プログラムが格納されると共にワークメモリとしても動作し、図5で説明した基板42に設けられる画像メモリ47を含むメモリ83と、LED55を駆動するLED駆動回路85と、撮像素子23を駆動する撮像素子ドライバ87と、ステッピングモータ61を駆動するモータドライバ89に駆動パルスを供給するパルス発生器91とが接続される。制御部81が画像処理した後の画像データは、本体部11に内蔵された画像メモリ47に格納されることで、電子内視鏡100単体による画像の取得が行え、取り扱い性を向上できる。
FIG. 9 is a functional block diagram of the imaging
また、この内視鏡100には、電源スイッチ93が設けられ、この電源スイッチ93が投入されると、電源電池25からの電力が図示しない配線を通して撮像駆動ユニット部37の各構成部に供給され、撮像動作,駆動動作が後述するように行われる。
In addition, the
電源スイッチ93は、例えば、本体部11の底部11aに設けられ、手操作スイッチがオンオフされる構成としても良い。あるいは、本体部11に磁力に応動するスイッチ端子を内蔵させ、内視鏡100の外部から、磁石を近づけたり離したりすることで、このスイッチ端子をオンオフ操作する構成としても良い。
For example, the
次に、内視鏡100の動作について説明する。
図2,図9に示すように、電源スイッチ93が投入されると、電源電池25から各部に電力が供給されて動作を開始し、ステッピングモータ61が回転駆動される。これにより、レンズホルダ19は、内視鏡100の内部で筒状部15の中心軸方向に進み、原点位置(例えばレンズホルダ19の上昇端位置)で停止する。また、LED55からの発光光が照明レンズ57で平行光され、この平行光がハーフミラー53により対物レンズ群17の方向に反射されて、対物レンズ群17を通して筒状部15の中心軸に対して略直交する方向(被検体への挿入方向に対する側面方向)の全周にわたって照射され、照明光となる。
Next, the operation of the
As shown in FIGS. 2 and 9, when the
被写体からの反射光は対物レンズ群17を通して内視鏡100内に取り込まれ、被写体の光像は、平行光束のまま集光レンズ51まで進み、この集光レンズ51によって撮像素子23の受光面上に結像される。
ここで、図10に対物レンズ群17による視野範囲Wの様子を示した。広角レンズ17Aから出射される照明光は、視野範囲Wで示す範囲に照射される。この照明光による被写体からの反射光は、視野範囲Wに入射された光が撮像素子23に結像されて取り込まれる。なお、広角レンズ17Aの光軸中央部には、視野範囲Wの上端を決定する遮光マスクMを設けてある。ここでは、広角レンズ17Aの外側表面(光出射側表面)に、半径を視野範囲Wに応じて設定した円形状の遮光マスクMを設けている。
The reflected light from the subject is taken into the
Here, FIG. 10 shows a state of the visual field range W by the
撮像素子23で撮像された被写体の撮像信号は、制御部(CPU)81に入力され画像処理され、例えばJPEG画像データとしてメモリ83(画像メモリ47)に格納される。
An imaging signal of a subject imaged by the
図11は、メモリ83に格納されている制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ93が投入されると、この制御プログラムが立ち上がり、先ず、ステッピングモータ61が駆動されて、レンズホルダ19を原点位置(上昇端位置)の方向に移動する(S1)。原点位置とは、例えば図1、図6(a)に示すように、対物レンズ群17の位置が内視鏡100の先端側となる位置とするが、これに限らず、先端側とは反対の基端側(図6(b)に示すレンズホルダの位置)であってもよい。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of the control program stored in the
レンズホルダ19が原点位置に到達した後、撮像処理を行う(S2)。撮像処理とは、LED55を点灯して対物レンズ群17から照明光を照射し、被写体から反射した光を対物レンズ群17から内視鏡100内に取り込み、撮像素子23の受光面に結像させる処理と、撮像素子23から撮像信号を生成させ、この被写体の撮像信号を画像処理してメモリ83(画像メモリ47)に格納する処理とを含む。
After the
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ61を駆動し(S3)、レンズホルダ19を所定距離だけ下降させる。所定距離とは、図10に示す視野範囲Wがレンズホルダ19の可動範囲を段だら状に埋めるように、レンズホルダ19をステップ移動させる距離であり、例えば、視野範囲Wに相当する透光性カバー13の円筒部13cの高さLaとすることができる。
Next, the stepping
移動先がレンズホルダ19の最下降位置に達するまでは(S4)、その移動先で撮像処理(S2)を行う。S2およびS3を繰り返し行って、図12に示すような画像マップを各回の撮像画像を合成することで生成する(S5)。つまり、初回の撮像画像データIMG(1)は、図6(a)に示す高さh0から視野範囲Wを隔てた高さh1の位置までの範囲における全周方向(円周角0°〜360°)の画像データであり、2回目の撮像画像データIMG(2)は、高さh1〜h2の範囲における全周方向の画像データである。このようにレンズホルダ19を移動させて各移動位置で得た複数枚の撮像画像データIMG(1)〜(n)を、高さ方向に相互に結合することで、実質的に一枚の画像データ(画像マップ)にする。なお、一回の撮影分の視野範囲の一部が次回撮影分の視野範囲と重なるようにすると、画像同士の接続領域がもれなく撮影でき、隙間のない画像データを得ることができる。
Until the movement destination reaches the lowest position of the lens holder 19 (S4), the imaging process (S2) is performed at the movement destination. By repeatedly performing S2 and S3, an image map as shown in FIG. 12 is generated by synthesizing the captured images of each time (S5). That is, the first picked-up image data IMG (1) has the entire circumferential direction (circular angle 0 °) in the range from the height h 0 shown in FIG. 6 (a) to the position of the height h 1 across the visual field range W. The image data IMG (2) for the second time is image data in the entire circumference in the range of heights h 1 to h 2 . The plurality of captured image data IMG (1) to (n) obtained by moving the
上記の撮像画像データIMG(1)〜(n)による画像マップを作成した後は、この画像マップの格納されたメモリ83(図9参照)から、蓄積されたデータを外部に読み出すことになる。この読み出しは、無線を用いて行っても良く、また、図1に示す配線保護管29内に挿通した配線を用いて読み出しても良い。あるいは、メモリ83を内視鏡100から取り出し可能に設けておき、取り出したメモリ83を別置のパーソナルコンピュータで読むようにしても良い。
After creating the image map using the above-described captured image data IMG (1) to (n), the accumulated data is read out from the memory 83 (see FIG. 9) in which the image map is stored. This reading may be performed using radio, or may be performed using wiring inserted into the
また、本実施形態の内視鏡100は、撮像画像データを外部モニタに送り、外部モニタで撮像画像をオンラインで観察できるようにし、更に、外部から操作指示を入力する構成にもできる。
その場合には、制御部81は画像処理を行うことなく、撮像素子23から取得した撮像信号をそのまま外部のビデオプロセッサに送り、ビデオプロセッサが画像処理した被写体画像を外部モニタに表示する。外部のビデオプロセッサや外部モニタと制御部81との間の通信は、有線でも無線でも良い。有線で通信を行う場合には、配線中に電源線を入れることで、外部電源を利用することも可能となる。
In addition, the
In that case, the
また、他の制御プログラム例として、図11のフローチャートに示す制御手順の他に、外部からの操作指示に従って、例えば対物レンズ群17による視野範囲を、任意の位置に移動させる制御プログラムを用いてもよい。この場合には、撮像目的に応じて所望の部位を選択的に撮像することができ、注目したい部位をより詳細に観察することが可能となる。
As another control program example, in addition to the control procedure shown in the flowchart of FIG. 11, for example, a control program for moving the visual field range by the
したがって、上記構成の電子内視鏡100によれば、筒状部15の一端側に対物レンズ群17を配置したレンズホルダ19を、筒状部15の中心軸方向に昇降駆動部21によって移動させ、異なる位置からの撮像画像を取得可能としたことにより、広い範囲の詳細な画像情報を簡単に精度良く取得することができる。また、対物レンズ群17により、筒状部15の中心軸の側方全周の画像情報を一度に取り込むことができる。しかも、途中が曲がる孔においても曲がり部より先端に挿入部先端13cを容易に挿入可能とすることができる。
Therefore, according to the
次に、上述した実施形態に係る内視鏡100の好適な使用例について説明する。
Next, a preferred usage example of the
(i)子宮内視鏡としての使用例:
近年、女性が罹患する子宮頸ガンの若年齢化が進んでいるが、子宮頸ガンは発見が早ければ部分摘出で大事に至らないため、早期発見が重要である。しかし、女性の場合、自分の体を見られることに抵抗があり、検診人口が増えないという傾向がある。
(I) Example of use as a uterine endoscope:
In recent years, cervical cancer affecting women is becoming younger, but early detection is important because cervical cancer is not important by partial extraction if it is detected early. However, women tend to resist seeing their bodies and the screening population does not increase.
上述した実施形態に係る内視鏡100は、その寸法形状を適切な大きさに設計しておけば、子宮頸ガンの検診に有効である。図1の内視鏡100を女性の膣腔内に挿入し、図12に示す一連の撮像視野位置が子宮頸部に達するように先端部(半球部13a)から内視鏡100を子宮頸部にまで挿入することで、子宮頸部の内周面の様子をもれなく撮像することが可能となる。
The
例えば、診察室で内視鏡100を患者自身の手によって子宮頸部にまで挿入してもらい、医師は別室で挿入位置を指示したり撮像画像をオンラインでモニタ観察するようにすれば、患者の心理的負担が軽減され、もって検診人口を増やすことが可能となる。
For example, if the
また、上述した内視鏡100は、電源スイッチ93をオンにすれば図11で説明したように対物レンズ群17の位置が自動的に原点位置に戻り且つ撮像処理が自動的に行われるため、この内視鏡100を患者に貸し出し、患者自身が自宅で自身の子宮頸部の画像を撮像することが可能となる。医者は、内視鏡100を回収し、メモリ83内の撮像画像データを調べることで、診断が可能となる。
Further, in the
(ii)大腸用,直腸用の内視鏡としての使用例:
大腸や直腸の検診を行う場合、従来は、先端部に撮像素子が搭載された内視鏡で観察するため、患部を斜め上方向から観察することになる。しかし、上述した実施形態の内視鏡100を患部位置まで挿入し、撮像を行えば、患部を垂直上方位置から観察することが可能となり、より詳細に観察ができ、精度の高い診断が可能となる。
(Ii) Examples of use as colonos and rectal endoscopes:
When examining the large intestine or the rectum, conventionally, since the observation is performed with an endoscope having an image sensor mounted on the distal end, the affected area is observed obliquely from above. However, if the
(iii)工業用内視鏡としての使用例:
例えば、細い配管内の微細なキズを観察するような工業用の内視鏡として上述した実施形態の内視鏡100を用いることができる。観察対象となる孔や隙間の開口の大きさや挿入する深さに応じた寸法形状の内視鏡100を用意する。上記したように、キズ等に対して孔の内周面に対して垂直上方から観察できるため、より詳細な観察が可能となる。また、一度挿入すれば、広い範囲(レンズホルダ19の軸方向の移動可能長さにおける全周囲の範囲)の観察が可能となり、小さなキズなどの見逃し率も低下する。
(Iii) Example of use as an industrial endoscope:
For example, the
本発明に係る内視鏡は、狭い孔内の内壁面に対しても、広い範囲にわたって詳細に撮像することが可能となる。また、患部や傷などに対して垂直上方から観察することが可能となる。そのため、より精度の高い診断を行うことができ、医療用内視鏡,工業用内視鏡として有用である。 The endoscope according to the present invention can capture images in detail over a wide range even on an inner wall surface in a narrow hole. In addition, it is possible to observe the affected part, the wound, and the like from vertically above. Therefore, a diagnosis with higher accuracy can be performed, which is useful as a medical endoscope or an industrial endoscope.
11 本体部
13 透光性カバー
13c 円筒部(挿入部先端)
15 筒状部
17 対物レンズ群
17A 広角レンズ
17B レンズ
19 レンズホルダ
21 昇降駆動部(駆動手段)
23 撮像素子
25 電源電池
47 画像メモリ
53 ハーフミラー
55 発光ダイオード(発光体)
61 ステッピングモータ
67 送りネジ
75 送りナット
81 制御部(制御手段)
100 電子内視鏡
101 指サック部材
11
DESCRIPTION OF
23
61
100
Claims (8)
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、該筒状部の中心軸に光軸を合わせて配置したレンズと、
前記レンズから取り込まれる光を受光し電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒状部の一端側を覆い、少なくとも前記筒状部の外周面に対面する部位が透光性を有する透光性カバーと、
該透光性カバーに接続された本体部と、
前記本体部内に配置され前記レンズホルダを前記中心軸方向に進退させる駆動手段と、
前記本体部の前記透光性カバーの接続側とは反対の末端側に配設された筒状の指サック部材と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope that is inserted into a subject and performs imaging,
A lens holder having a cylindrical portion;
A lens disposed on one end side of the cylindrical portion with the optical axis aligned with the central axis of the cylindrical portion;
An image sensor that receives light taken from the lens and converts it into an electrical signal;
A translucent cover that covers one end side of the tubular portion and at least a portion facing the outer peripheral surface of the tubular portion has translucency;
A main body connected to the translucent cover;
Drive means disposed in the main body for moving the lens holder forward and backward in the direction of the central axis;
A cylindrical finger sack member disposed on a terminal side opposite to the connection side of the translucent cover of the main body,
An electronic endoscope comprising:
前記指サック部材が、伸縮自在な可撓性弾性体からなることを特徴とする電子内視鏡。 The electronic endoscope according to claim 1,
The electronic endoscope, wherein the finger sack member is made of a flexible elastic body that can be expanded and contracted.
前記撮像素子が、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を受光することを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope according to claim 1 or 2, wherein
The electronic endoscope, wherein the imaging device receives light from a whole circumference in a direction of insertion into the subject.
前記レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope according to any one of claims 1 to 3,
An electronic endoscope, wherein the lens is a circumferential fisheye lens.
前記レンズと前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光光を前記ハーフミラーの反射により前記レンズ側へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope according to any one of claims 1 to 4, wherein
A half mirror disposed in the middle of an optical path between the lens and the imaging device, and a light emitter that illuminates a subject by irradiating emitted light toward the lens side by reflection of the half mirror. Electronic endoscope.
前記駆動手段が、
前記本体部内で前記レンズの光軸方向と平行に回転自在に支持された送りネジと、
該送りネジに螺合して前記レンズホルダに固着された送りナットと、
前記送りネジを回転駆動するモータと、
を有することを特徴とする電子内視鏡。 An electronic endoscope according to any one of claims 1 to 5,
The drive means
A feed screw rotatably supported in parallel to the optical axis direction of the lens in the main body,
A feed nut screwed onto the feed screw and secured to the lens holder;
A motor for rotationally driving the feed screw;
An electronic endoscope characterized by comprising:
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。 The electronic endoscope according to any one of claims 1 to 6,
An electronic endoscope comprising: a control unit that performs image processing on an image signal obtained by imaging by the imaging device; and an image memory that stores image data processed by the control unit. mirror.
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。 The electronic endoscope according to any one of claims 1 to 7,
An electronic endoscope characterized in that a power supply battery for supplying electric power to the imaging device and the driving means is built in the main body.
Priority Applications (1)
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JP2008158011A JP2009297429A (en) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | Electronic endoscope |
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CN109068969A (en) * | 2016-03-10 | 2018-12-21 | 比奥普-医疗有限公司 | Diagnose the device of tissue |
-
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- 2008-06-17 JP JP2008158011A patent/JP2009297429A/en active Pending
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