JP2009297430A - 電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単に精度良く取得することが可能な新規な構造の電子内視鏡を提供する。
【解決手段】被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡１００であって、筒状部１５を有するレンズホルダ１９と、筒状部１５の一端側に、該筒状部１５の中心軸に光軸を合わせて配置したレンズ（対物レンズ群１７）と、レンズから取り込まれる光を電気信号に変換した撮像信号を出力する撮像素子２３と、レンズホルダ１９を中心軸方向に進退させる駆動手段２１と、筒状部１５の一端側を覆い、少なくとも筒状部１５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１３と、透光性カバー１３に連設され内部に撮像素子２３を収容する本体部１１と、を備え、本体部１１の外側面の少なくとも一部に、撮像素子２３へ外光を導く窓部１２を形成した。
【選択図】図２

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。

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。

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。

特開平９−１９２０８４号公報 特開２００３−２７９８６２号公報

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。

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。

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。

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精度良く取得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。

本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する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電気信号に変換した撮像信号を出力する撮像素子と、
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、
前記透光性カバーに連設され内部に前記撮像素子を収容する本体部と、
を備え、
前記本体部の外側面の少なくとも一部に、前記撮像素子へ外光を導く窓部が形成されたことを特徴とする電子内視鏡。

この電子内視鏡によれば、外光を本体部内に導く窓部が形成されることで、被検体内の暗下の撮像環境とは大きく異なる明下においては、撮像素子に外光がレンズを介さずに照射されて、正常な画像情報を出力させることができなくなる。その結果、被検体内に電子内視鏡を挿入するまでの間は撮像信号による撮像画像が生成できず、被検体の内部以外の撮像画像の取り込みができなくなる。また、この電子内視鏡の構成によれば、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。

（２） （１）記載の電子内視鏡であって、前記被検体の外部から内部に挿入されたことを検出して挿入完了信号を出力する挿入検出手段と、
前記挿入検出手段から前記挿入完了信号が出力されるまでの未挿入期間は前記撮像信号の出力を破棄する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。

この電子内視鏡によれば、電子内視鏡が被検体の内部に挿入され、挿入完了信号が挿入検出手段から出力されるまでは撮像信号の出力が破棄されるので、電子内視鏡が被検体の内部に挿入完了するまでは、撮像画像が得られないことになる。これにより、不必要あるいは無駄な撮像処理を行うことがない。

（３） （２）記載の電子内視鏡であって、前記挿入検出手段が、前記撮像素子からの電荷信号が電荷飽和状態の信号レベルから電荷非飽和状態の信号レベルに変化した場合に前記挿入完了信号を出力することを特徴とする電子内視鏡。

この電子内視鏡によれば、電荷信号が飽和状態から非飽和状態の信号レベルに変化したことを挿入検出手段が検出し、挿入完了信号を出力することで、別途にセンサを設けることなく、撮像に用いる撮像素子からの信号を利用するだけで電子内視鏡の被検体内への挿入を検出することができる。これにより、構成の簡略化が図られる。

（４） （２）記載の電子内視鏡であって、前記挿入検出手段が、前記透光性カバーまたは前記本体部に配置された接触センサであることを特徴とする電子内視鏡。

この電子内視鏡によれば、接触センサにより電子内視鏡の被検体内への挿入を確実に検出することができる。

（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載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。

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。

（６） （１）〜（５）のいずれか１項記載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。

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。

（７） （１）〜（６）のいずれか１項記載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、発光した照明光を前記ハーフミラーの反射により前記レンズ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。

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。

（８） （１）〜（７）のいずれか１項記載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。

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。

（９） （１）〜（８）のいずれか１項記載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。

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。

本発明の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。また、電子内視鏡が被検体の内部に挿入完了するまでは、撮像信号の出力が行われることなく、不必要あるいは無駄な撮像処理を行うことがなくなる。

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電子内視鏡の外観斜視図、図２は図１に示す電子内視鏡の縦断面図、図３は電子内視鏡の分解斜視図である。
この電子内視鏡１００は、被検体の内部に挿入して被検体内を撮像するものであり、筒状部１５を有するレンズホルダ１９と、筒状部１５の一端側に、筒状部１５の中心軸に光軸を合わせて配置した対物レンズ群１７と、この対物レンズ群１７から取り込まれる光を電気信号に変換した撮像信号を出力する撮像素子２３（図２参照）と、レンズホルダ１９を筒状部１５の中心軸方向に進退させる昇降駆動部（駆動手段）２１と、筒状部１５の一端側を覆い、少なくとも筒状部１５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１３と、透光性カバー１３に連設され内部に撮像素子２３を収容する本体部１１と、を備えている。また、本体部１１の外側面の少なくとも一部には、撮像素子２３へ外光を導く窓部１２が形成されている。本体部１１及び透光性カバー１３は、相互に段差なく滑らかに接続され外殻体を構成する。

本体部１１は、有底円筒形に形成され、遮光性を有する樹脂材の一部に 透光性を有する窓部１２が取り付けられている。窓部１２は、透光性樹脂からなり、外光が本体部１１内部の撮像素子２３に入り込むように形成される。この窓部１２は、本体部１１の全周にわたって形成され、外光が撮像素子２３にレンズを介さずに照射可能となっている。なお、窓部１２は本体部１１の外周のうち一部だけに形成してもよい。
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が電池蓋２７によって気密に閉塞されるようになっている。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している。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。

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、電子内視鏡１００を使用する際に、電子内視鏡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。

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。

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。

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の挿入を容易にしている。これにより、電子内視鏡１００の利用範囲を拡大している。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。

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）１７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、本発明の広角レンズ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。

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を備える。

図４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を配置し、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を配置し、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。

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。

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３２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。

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５（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５（ａ）に示す広角レンズ１７Ａの高さがh0の位置から、図５（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。

このレンズホルダ１９の移動手段について、図２および図６、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。

送りネジ６７は、図７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。

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がナット押さえ７７を介して鍔部３３に固着されている。

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。

例えば、図６（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６（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。

図８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４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。

また、この電子内視鏡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。

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、電子内視鏡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。

次に、電子内視鏡１００の動作について説明する。
図２，図８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、電子内視鏡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。

本実施形態の電子内視鏡１００においては、電子内視鏡１００を被検体内に挿入するまでは、撮像が行われないようになっている。すなわち、この電子内視鏡１００には、外光を本体部１１内に導く窓部１２が形成されることで、被検体内の暗下の撮像環境とは大きく異なる明下においては、撮像素子２３に外光がレンズを介さずに照射されて、正常な画像情報を出力させることができなくなる。その結果、被検体内に電子内視鏡１００を挿入するまでの間は撮像信号による撮像画像が生成できず、被検体の内部以外の撮像画像の取り込みができなくなる。

電子内視鏡１００が被検体内に挿入された後は、撮像画像の生成が可能となる。つまり、対物レンズ群１７を通して電子内視鏡１００内に取り込まれた被写体からの反射光は、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の受光面上に被写体の光像として結像される。
ここで、図９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。

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。

図１０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５（ａ）に示すように、対物レンズ群１７の位置が電子内視鏡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５（ｂ）に示すレンズホルダの位置）であってもよい。

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から電子内視鏡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。

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９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。

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１１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５（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。

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８参照）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を電子内視鏡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。

また、本実施形態の電子内視鏡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。

また、他の制御プログラム例として、図１０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。

次に、上記電子内視鏡の他の実施の形態について説明する。
図１２に被検体の内部への挿入を検出する挿入検出部を備えた撮像駆動ユニットの機能ブロック図を示した。
ここでの電子内視鏡は、被検体の外部から内部に挿入されたことを検出して挿入完了信号を出力する挿入検出部８４を備え、制御部８１は、挿入検出部８４から挿入完了信号が出力されるまでの未挿入期間は撮像信号の出力を強制的に破棄させる。つまり、電子内視鏡を被検体内に挿入するまでの間は、窓部１２を通じて外光が撮像素子２３に照射されるので、撮像素子２３からの電荷信号は電荷飽和状態の信号レベルとなる。一方、電子内視鏡が被検体内に挿入されると、電荷信号は電荷飽和状態の信号レベルから電荷非飽和状態の信号レベルに変化する。挿入検出部８４は、撮像素子２３の信号レベルを検出することで、撮像素子２３自体を挿入センサとして機能させ、制御部８１が撮像素子２３からの撮像信号の出力を任意のタイミングで停止または開始させるように制御する。

ここでいう電荷信号とは、撮像素子２３の受光部が蓄積した信号電荷に基づく信号であって、有効画素領域の全画素からの信号（画像生成用の撮像信号）でなくてもよい。また、この制御としては、撮像素子２３から撮像信号を制御部８１に対して常時出力させ、その撮像信号を撮像画像データとして扱うか否かを決定することにしてもよい。これにより、電子内視鏡が被検体の内部に挿入され、挿入完了信号が挿入検出手段から出力されるまでは撮像が停止されるので、電子内視鏡が被検体の内部に挿入完了するまでは、撮像信号の出力が行われることがない。したがって、挿入前の不必要あるいは無駄な撮像処理（画像処理等の撮像後の後処理を含む）をより確実に停止させることができる。また、別途にセンサを設けることなく、撮像に用いる撮像素子２３からの信号を利用するだけで電子内視鏡の被検体内への挿入を確実に検出することができる。これにより、構成の簡略化が図られる。

挿入検出部８４としては、上記のように、撮像素子２３からの電荷信号が電荷飽和状態の信号レベルから電荷非飽和状態の信号レベルに変化したか否かを検出して、変化した場合に挿入完了信号を出力する構成の他、透光性カバー１３または本体部１１に配置された感圧センサや静電容量センサなどの接触センサとすることもできる。被検体内への挿入が行われると、電子内視鏡本体には被検体内壁面と接触して外力がかかるため、この外力や接触状態を直接検出することで、挿入されたか否かを検出することができる。また、接触センサと前述の窓部１２による挿入検出作用とを併用することで、さらに確実な挿入検出を行うことができる。

次に、上述した実施形態に係る電子内視鏡１００の好適な使用例について説明する。
（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。

上述した実施形態に係る電子内視鏡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の電子内視鏡１００を女性の膣腔内に挿入し、図１１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）から電子内視鏡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。

例えば、診察室で電子内視鏡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る。その際、誤って挿入前から画像取り込みを行うと、患者にとって見られたくない画像まで取り込んでしまう不具合が生じるので、挿入前には画像取り込みができないようにする。つまり、外光を本体部内に導く窓部を電子内視鏡１００の本体部１１に形成する。これにより、体腔内の暗下の撮像環境とは大きく異なる明下においては、撮像素子２３に外光がレンズを介さずに照射され、正常な画像情報を出力させることができなくなる。その結果、体腔内に電子内視鏡１００を挿入するまでの間は撮像信号による撮像画像が生成できず、体腔内以外の撮像画像の取り込みができなくなる。このような機能をも持たせることで、患者の抵抗感を軽減し、検診人口を増やすことが可能となる。

また、上述した電子内視鏡１００は、電源スイッチ９３をオンにすれば図１０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、この電子内視鏡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、電子内視鏡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。この場合も、電子内視鏡１００を体腔内へ挿入する前の画像取り込みを禁止する。

（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電子内視鏡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。

（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電子内視鏡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電子内視鏡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。

本発明に係る電子内視鏡は、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。

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の外観斜視図である。 図１に示す電子内視鏡の縦断面図である。 図１に示す電子内視鏡の分解斜視図である。 電子内視鏡の撮像駆動ユニット部を含む一部拡大斜視図である。 透光性カバー部内のレンズホルダの移動の様子を示す図で、（ａ）はレンズホルダの上端位置、（ｂ）はレンズホルダの下端位置を表す拡大斜視図である。 レンズホルダの移動機構を示す図で、（ａ）はレンズホルダの上端位置、（ｂ）はレンズホルダの下端位置を表す要部拡大斜視図である。 図６に示す送りネジの上端支持形態を示す一部断面斜視図である。 撮像駆動ユニット部の機能ブロック図である。 対物レンズ群による視野範囲の様子を示す説明図である。 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。 複数の撮像画像から画像マップを生成する様子を示す説明図である。 撮像駆動ユニット部の機能ブロック図である。

符号の説明

１１ 本体部
１１ａ 底部
１１ｂ 電池収納部
１２ 窓部
１３ 透光性カバー部
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
２７ 電池蓋
３７ 撮像駆動ユニット部
４１，４２，４３ 基板
４５ 制御ユニット
４７ 画像メモリ
４９ 集光レンズホルダ
５１ 集光レンズ
５３ ハーフミラー
５５ 発光ダイオード
５７ 照明レンズ
６１ ステッピングモータ
６３ モータギア
６５ アイドルギア
６７ 送りネジ
６９ ギア
７５ 送りナット
８１ 制御部
８３ メモリ
８４ 挿入検出部（挿入検出手段）
８５ ＬＥＤ駆動回路
８７ 撮像素子ドライバ
９１ パルス発生器
１００ 電子内視鏡
Ｗ 視野範囲

Claims (9)

1. 被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する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電気信号に変換した撮像信号を出力する撮像素子と、
   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、
   前記透光性カバーに連設され内部に前記撮像素子を収容する本体部と、
   を備え、
   前記本体部の外側面の少なくとも一部に、前記撮像素子へ外光を導く窓部が形成されたことを特徴とする電子内視鏡。
2. 請求項１記載の電子内視鏡であって、
   前記被検体の外部から内部に挿入されたことを検出して挿入完了信号を出力する挿入検出手段と、
   前記挿入検出手段から前記挿入完了信号が出力されるまでの未挿入期間は前記撮像信号の出力を破棄する制御部と、
   を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
3. 請求項２記載の電子内視鏡であって、
   前記挿入検出手段が、前記撮像素子からの電荷信号が電荷飽和状態の信号レベルから電荷非飽和状態の信号レベルに変化した場合に前記挿入完了信号を出力することを特徴とする電子内視鏡。
4. 請求項２記載の電子内視鏡であって、
   前記挿入検出手段が、前記透光性カバーまたは前記本体部の外表面に配置された接触センサであることを特徴とする電子内視鏡。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載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。
6. 前記レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電子内視鏡。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項記載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、発光した照明光を前記ハーフミラーの反射により前記レンズ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。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項記載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。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項記載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。

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