JP2015112336A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光学性能を可変するときに、素早く対物光学系の焦点を合すことができる小型な撮像ユニットを備えて挿入部の太径化を防止した内視鏡システムの提供。【解決手段】 内視鏡システム１は、複数のレンズ群３３，３６，３８の少なくとも１つである移動レンズ３８と、移動レンズ３８を保持し、撮影光軸Ｏに沿って進退自在に配設された移動レンズ枠３９と、固定レンズ枠３５内で移動レンズ枠３９を進退移動するためのアクチュエータ７７と、移動レンズ枠３９の進退移動に連動する位置検出部材６３と、被検体像を撮像する第１の撮像エリア５１ａおよび位置検出部材６３を撮像する第２の撮像エリア５１ｂを有するイメージセンサ５１と、イメージセンサ５１の第２の撮像エリア５１ｂで撮像した第２の撮像信号が入力され、第２の撮像信号から移動レンズ３８の位置を検出する位置検出部７４と、を具備する。【選択図】図４

Description

本発明は、レンズを移動させて光学性能を可変する撮像ユニットを備えた電子内視鏡を含む内視鏡システムに関する。

近年、内視鏡は、医療分野および工業用分野において広く利用されている。このような内視鏡には、イメージセンサを内蔵した撮像ユニットが設けられた電子内視鏡が知られている。

このような電子内視鏡には、例えば、特許文献１に開示されるように、移動レンズを稼働させてオートフォーカス、ズーム機能などの光学性能を可変するものがある。

この特許文献１の電子内視鏡装置は、対物光学系に設けた移動光学系がどこの位置に移動しているのかを正確に知ることができるように、移動レンズ枠の位置を検出する検出手段を有して、焦点調節レンズの位置をＬＥＤで報知する技術が開示されている。

特開２００１−１８８１８３号公報

しかしながら、特許文献１の電子内視鏡装置のように、光学性能を可変するときに、対物光学系の焦点を素早く合わせるためには、移動レンズ枠の位置を検出する検出手段を設けて、移動レンズの位置情報をフィードバックすることが望ましいが、検出手段を設けると撮像ユニットが大きくなってしまうという問題がある。

これにより、撮像ユニットが内蔵する先端部の小型化を阻害するため、挿入部が太径となり、内視鏡には適さないという課題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光学性能を可変するときに、素早く対物光学系の焦点を合すことができる小型な撮像ユニットを備えて挿入部の太径化を防止した内視鏡システムを提供することである。

本発明における一態様の内視鏡システムは、複数のレンズからなる対物光学系と、前記複数のレンズの少なくとも１つである移動レンズと、前記移動レンズを保持し、前記対物光学系に入光する撮影光軸に沿って進退自在に配設された移動レンズ枠と、前記移動レンズ枠を進退自在に収容保持する固定レンズ枠と、前記移動レンズ枠を前記撮影光軸に沿って進退移動するためのアクチュエータと、前記移動レンズ枠の進退移動に連動する位置検出部材と、前記対物光学系により結像された被検体像を撮像する第１の撮像エリアおよび前記位置検出部材を撮像する第２の撮像エリアを有するイメージセンサと、前記イメージセンサの前記第２の撮像エリアで撮像した第２の撮像信号が入力され、前記第２の撮像信号から前記移動レンズの位置を検出する位置検出部と、を具備する。

本発明によれば、光学性能を可変するときに、素早く対物光学系の焦点を合すことができる小型な撮像ユニットを備えて挿入部の太径化を防止した電子内視鏡を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る一態様の内視鏡システムの全体構成を示す斜視図 同、挿入部の先端部の構成を示す平面図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図３とはことなる方向の撮像ユニットの構成を示す断面図 同、固体撮像素子の構成を示す平面図 同、撮像素子、カバーガラスおよびプリズムの構成を示す分解側面図 同、撮像素子ユニットおよびレンズ移動ワイヤに設けられた位置検出部材の構成を示す正面図 同、撮像素子ユニットおよびレンズ移動ワイヤに設けられた位置検出部材の構成を示す上面図 同、マスクの構成を示す平面図 同、撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す断面図 同、変形例の撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す平面図 同、変形例の撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す断面図 同、補強枠の構成を示す斜視図 同、内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図 同、内視鏡システムの作用を説明するフローチャート 同、オートフォーカス機能時の制御部の制御一例を示すフローチャート 同、ズーミング機能時の制御部の制御一例を示すフローチャート 本発明の第２の実施の形態に係る他の態様の撮像ユニットの部分断面図 同、図１８の状態から移動レンズが前方に移動されたときの撮像ユニットの部分断面図 同、第１の変形例の撮像ユニットの部分断面図 同、第２の変形例の撮像ユニットの部分断面図

以下、図を用いて本発明について説明する。
なお、以下の説明において、下記の実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

先ず、本発明の一態様の内視鏡の実施の形態について、図面に基づいて、以下に説明する。なお、以下では、挿入部が硬質となっている硬性内視鏡を例示して説明するが、これに限定されず、挿入部が可撓管となる軟性内視鏡にも適用可能な技術である。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１から図１７は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成を示す斜視図、図２は挿入部の先端部の構成を示す平面図、図３は撮像ユニットの構成を示す断面図、図４は図３とはことなる方向の撮像ユニットの構成を示す断面図、図５は固体撮像素子の構成を示す平面図、図６は撮像素子、カバーガラスおよびプリズムの構成を示す分解側面図、図７は撮像素子ユニットおよびレンズ移動ワイヤに設けられた位置検出部材の構成を示す正面図、図８は撮像素子ユニットおよびレンズ移動ワイヤに設けられた位置検出部材の構成を示す上面図、図９はマスクの構成を示す平面図、図１０は撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す断面図、図１１は変形例の撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す平面図、図１２は変形例の撮像素子保持枠、光学部材およびマスクの構成を示す断面図、図１３は補強枠の構成を示す斜視図、図１４は内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図、図１５は内視鏡システムの作用を説明するフローチャート、図１６はオートフォーカス機能時の制御部の制御一例を示すフローチャート、図１７はズーミング機能時の制御部の制御一例を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２と、照明光の光源である光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、モニター５と、から主に構成されている。内視鏡２は、長尺で細長な挿入部９と、操作部１０と、ユニバーサルケーブル１９と、を有して構成されている。内視鏡２の挿入部９は、先端から順に先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、を有して構成されている。

挿入部９の先端部６には、後述する撮像ユニット３０（図３参照）が設けられている。なお、撮像ユニット３０の詳しい構成については、後述する。

操作部１０には、挿入部９の湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作ノブ１４が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類１５，１６などが設けられている。なお、湾曲操作ノブ１４は、湾曲部７を上下方向に湾曲操作するためのＵＤ湾曲操作ノブ１２と、湾曲部７を左右方向に湾曲操作するためのＲＬ湾曲操作ノブ１３と、が重畳するように配設されている。

また、挿入部９と操作部１０の連結部は、ユーザによる把持部を兼ねる把持部１１と、この把持部１１および挿入部９の可撓管部８の一端の間に設けられた折れ止め部に配置されて、挿入部９に配設された各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部となる処置具チャンネル挿通部１８と、を有して構成されている。

操作部１０から延設されたユニバーサルケーブル１９は、延出端に光源装置３と着脱自在な内視鏡コネクタ１９ａを有している。尚、本実施の形態の内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１９、操作部１０および挿入部９に配設された照明手段のライトガイドバンドル（不図示）によって、光源装置３から先端部６まで照明光を伝送するものである。

また、内視鏡コネクタ１９ａは、コイル状のコイルケーブル２０が延設しており、このコイルケーブル２０の延出端にビデオプロセッサ４と着脱自在な電気コネクタが設けられている。

なお、本実施の形態の内視鏡２は、コイルケーブル２０、ユニバーサルケーブル１９、操作部１０および挿入部９に配設されたケーブル５５（図３参照）によって、内視鏡２の撮像手段であり先端部６内に設けられた後述する撮像ユニット３０（図３参照）と、ビデオプロセッサ４と、を電気的に接続している。

ビデオプロセッサ４は、内視鏡画像を表示するモニター５と電気的に接続され、撮像ユニット３０によって光電変換されケーブル５５により伝送された撮像信号を信号処理して、映像信号としてモニター５に出力する。

なお、内視鏡システム１は、図示しないが、内視鏡２の挿入部９の先端部６から空気、及び水を噴出する送気送水機能が光源装置３に設けられている。

ところで、挿入部９の先端部６は、周知構成であるため、ここでは詳しく図示しないが、硬質な先端部本体である先端硬性部材に撮像ユニット３０が嵌挿配置され、接着剤と共に、側面方向から固定部材であるセットビスにより先端硬性部材に強固に固定される。

そして、先端部６には、図２に示すように、図示しない先端硬性部材の先端部分を覆うように、内視鏡２の挿入部９における先端面２５ａを構成する先端カバー２５が接着固定されている。
なお、先端カバー２５には、複数の孔部が設けられており、これら複数の孔部に、対物レンズの１つである観察窓２６、照明レンズである照明窓２７および送気送水ノズル２８が配設され、孔部の１つが先端部６内の処置具チャンネルの先端開口部２９を構成している。

また、先端部６と湾曲部７の外形を形成するように、ここでは図示しないが、先端硬性部材の外周および湾曲部７内の複数の湾曲駒を一体的に被覆するゴム製の先端挿入部被覆部材が設けられている。この先端挿入部被覆部材の先端外周部は、糸巻接着部により、先端部６に固定されている。

また、先端硬性部材には、撮像ユニット３０および処置具チャンネルの他、照明光を導光するライトガイドバンドルと、先端部６の観察窓などを洗浄したり、体腔内へ送気したりするための観察窓洗浄ノズルおよび洗浄チューブに連通する管路と、湾曲部７を湾曲操作するためのアングルワイヤと、が配設されている（全て不図示）。

次に、本実施の形態の内視鏡２の先端部６に設けられる撮像ユニット３０の構成について、図３から図１３に基づいて、以下に詳しく説明する。
本実施の形態の撮像ユニット３０は、焦点距離を変更して、光学特性を可変する、ピント調整のオートフォーカシング機能またはズーミング機能のために、内部のレンズが進退移動する構成となっている。

なお、本実施の形態においては、オートフォーカシング機能により、内部のレンズが進退移動する構成として説明するが、ズーミング機能のためにレンズが進退移動する構成にも適用可能な技術である。

撮像ユニット３０は、図３および図４に示すように、対物レンズユニット３１と、固体撮像素子ユニット３２と、を有している。

撮像ユニット３０の対物レンズユニット３１は、先端から、複数のレンズからなる対物光学系の対物レンズ群の前群レンズ３３を保持する第１の固定レンズ枠３４と、この第１の固定レンズ枠３４の中途に外嵌された第２の固定レンズ枠３５と、この第２の固定レンズ枠３５の基端に外嵌され、対物レンズ群の１つである後レンズ３６を保持する第３の固定レンズ枠３７と、前群レンズ３３および後レンズ３６の間に設けられ、対物レンズ群の１つである移動レンズ３８を保持した移動体である移動レンズ枠３９と、を有して構成されている。

第２の固定レンズ枠３５は、図４の紙面に向かって見た下方側に切欠部３５ａが形成されている。この切欠部３５ａには、移動レンズ枠３９の外周部から突起する連結桿３９ａが撮影光軸Ｏに沿った方向に進退自在に配置されると共に、第３の固定レンズ枠３７の外周部から突起するホルダ保持部３７ａが嵌合されている。

移動レンズ枠３９の連結桿３９ａには、移動シャフト６１が嵌着されている。この移動シャフト６１は、第３の固定レンズ枠３７のホルダ保持部３７ａに設けられたシャフトホルダ６１ａに挿通されて、撮影光軸Ｏに沿った方向への進退時に直進ガイドされている。

このシャフトホルダ６１ａにはフランジ６１ｂが設けられている。このフランジ６１ｂは、後述する固体撮像素子保持枠４４の先端に対して撮影光軸Ｏ方向に離間して、互いに干渉しない配置となっている。
また、移動シャフト６１の基端には、レンズ移動ワイヤ６２が接続されている。

なお、レンズ移動ワイヤ６２は、ここでは図示しないが、移動レンズ枠３９を進退移動させるサーボモータなどのアクチュエータに接続されている。このアクチュエータは、ここでは内視鏡２の操作部１０内に設けられている。

また、レンズ移動ワイヤ６２には、後で詳しく説明する位置検出部材６３が固定されている。なお、移動シャフト６１を後方へ延設させて、位置検出部材６３を移動シャフト６１に固定する構成としても良い。

第２の固定レンズ枠３７の基端には、対物レンズユニット３１に入射される撮影光軸Ｏを有する撮影光において、例えば、赤外線、レーザ光線などの所定の性質を有した不要な光（不要な特定の波長範囲の光）を透過しないでカットする２つの光学フィルタ４１，４２が配設されている。これら光学フィルタ４１，４２の間には、フレア絞り４３が配設されている。

なお、光学フィルタ４１，４２は、特定の波長範囲の光をカットする光カットコート面４１ａ，４２ａが形成されており、これら光カットコート面４１ａ，４２ａが互いに対向するように配置されている。

このような構成とすることで、光学フィルタ４１，４２の光カットコート面４１ａ，４２ａは、対物レンズユニット３１の組立時または対物レンズユニット３１と固体撮像素子ユニット３２の組み付け時に行うクリーニングの際に、傷などが生じるリスクが低減される。

これにより、光学フィルタ４１，４２の光カットコート面４１ａ，４２ａに傷、コート剥げなどが発生することによる不要な波長範囲の光が入射することがなく、画像劣化が防止される。

また、光学フィルタ４１，４２は、第２の固定レンズ枠３７の基端だけでなく、例えば、第１の固定レンズ枠３４にも設けられていた場合でも、光カットコート面４１ａ，４２ａが露出しないような構成として、対物レンズユニット３１における内方側にすれば良い。

固体撮像素子ユニット３２は、撮像手段である撮像デバイス５０と、この撮像デバイス５０を保持する固体撮像素子保持枠４４によって、主に構成されている。

固体撮像素子ユニット３２の固体撮像素子保持枠４４は、第３の固定レンズ枠３７に外挿するように嵌合されており、基端部に透明なカバー体としての光学部材４５を保持している。
なお、光学部材４５の先端側の面には、不要光線を遮光するマスク４５ａが設けられている。

マスク４５ａには、第１の開口部４５ｂおよび第２の開口部４５ｃが設けられている（図９参照）。

第１の開口部４５ｂは、対物レンズユニット３１に入光した光線の一部である撮影光を、後述する固体撮像素子５１の画像結像領域５１ａに導光するために、マスク４５ａの画像結像領域５１ａに対応した位置に設けられている。

第２の開口部４５ｃは、対物レンズユニット３１に入光した光線の一部であり撮影光として使用されない光線を、後述する固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂに導光するために、マスク４５ａの位置検出領域５１ｂに対応した位置に設けられている。

ここでの撮像デバイス５０は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどのイメージセンサとしての固体撮像素子５１と、プリズム４６と、カバーガラス４７と、撮像素子基板５２と、上述の位置検出部材６３と、を有して主に構成されている。

ここでの固体撮像素子ユニット３２は、固体撮像素子５１が横置きに配設され、対物レンズユニット３１によって集光されマスク４５ａの第１の開口部４５ｂを通過した撮影光軸Ｏの撮影光がプリズム４６による反射によって、固体撮像素子５１に入光するようになっている。

固体撮像素子５１は、図５に示すように、第１の撮像領域である画像結像領域５１ａと、第２の撮像領域である位置検出領域５１ｂと、を有し、これら画像結像領域５１ａおよび位置検出領域５１ｂを区分けするための遮光膜５１ｃが形成されている。

即ち、固体撮像素子５１は、有効結像領域上に遮光膜５１ｃを設けて、画像結像領域５１ａおよび位置検出領域５１ｂの２つの画像結像領域が形成されている。

また、固体撮像素子５１は、基端側に複数の電極パッド５１ｄが設けられており、これら複数の電極パッド５１ｄが撮像素子基板５２と電気的に接続されている。

この撮像素子基板５２は、一面に電子部品が実装され、その一面の基端側にケーブル５５の複数の通信線が接続されるケーブルランドが設けられたケーブル接続部５３（図３参照）を有している。

なお、ケーブル５５は、内視鏡２の内部に挿通配置しており、図１に示したコイルケーブル２０およびユニバーサルケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４と電気コネクタによって、電気的に接続される。

プリズム４６は、図３および図４に示したように、一面が固体撮像素子保持枠４４に保持された光学部材４５の基端面に貼着されている。

そして、プリズム４６は、図６および図７に示すように、上記一面に直交する他面が固体撮像素子５１とカバーガラス４７を介して貼着されている。

固体撮像素子５１の撮像領域を覆うカバーガラス４７は、ここでは２枚の第１、第２のガラス板４７ａ，４７ｂから構成されている。

第１のガラス板４７ａは、固体撮像素子５１の画像結像領域５１ａの全体を覆うように配設されている。一方、第２のガラス板４７ｂは、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂの全体を覆うように配設されている。

なお、第２のガラス板４７ｂは、図６および図７に示すように、第１のガラス板４７ａよりも薄く形成されている。

これにより、第１のガラス板４７ａおよび第２のガラス板４７ｂが固体撮像素子５１上に貼着された後、プリズム４６が第１のガラス板４７ａに貼着されると、プリズム４６と第２のガラス板４７ｂとの間に隙間４７ｅが形成される。

この隙間４７ｅには、図７および図８に示すように、位置検出部材６３の検出片６３ａがスライド自在に配置される。

なお、位置検出部材６３は、検出片６３ａがリング状部から延設され、このリング状部にレンズ移動ワイヤ６２が挿通して、カシメ、接着などによりレンズ移動ワイヤ６２に固定される。

即ち、本実施の形態の内視鏡システム１は、移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２の動きに連動して位置検出部材６３の検出片６３ａが固体撮像素子５１上で進退移動する構成となっている。

なお、位置検出部材６３の検出片６３ａは、固体撮像素子５１の第２の撮像領域である位置検出領域５１ｂを覆い、対物レンズユニット３１とマスク４５ａの第２の開口部４５ｃとプリズム４６とを通過し、この位置検出領域５１ｂに入射される光の一部を遮断する。

そして、位置検出領域５１ｂに一部が遮断された光を固体撮像素子５１が検出して撮像素子基板５２により光電変換して撮像信号として、ケーブル５５を介して後述する制御部に出力する。

内視鏡システム１は、位置検出領域５１ｂに入射した光に対する撮像信号に基づいて、制御部により移動レンズ３８の位置を制御する構成となっている。

ところで、内視鏡２は、挿入部９の細径化に伴い、撮像ユニット３０の小型化が求められている。そのため、対物レンズユニット３１の各枠３４，３５，３７および固体撮像素子ユニット３２の固体撮像素子保持枠４４の外径を極限まで小さく形成される。

このように各種枠３４，３５，３７，４４を極限まで小型化すると、撮影光軸Ｏを有する撮影光の視野外光線が光学部材４５に当接して保持する固体撮像素子保持枠４４のエッジ部に光線が当たることで散乱光が生じる。

これにより、光学部材４５に設けられたマスク４５ａでは、カットしきれない不要光線が固体撮像素子５１の画像結像領域５１ａに入光してしまい、フレアが生じる。

なお、対物レンズユニット３１に設けられる絞りの内径を小さくすることで、固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａに視野外光線が当たることを防げるが、撮影光における周辺視野の光線までカットされるため視野内光の周辺の明るさが確保できない。

また、マスク４５ａは、回転を防止するために固体撮像素子保持枠４４のエッジ部に接着固定される。そのため、マスク４５ａの接着範囲を確保するため、従来では、固体撮像素子保持枠４４のエッジ部の稜線形状を八角形などにしている。

このような構成であると、特に、縦対辺方向における撮影光軸Ｏから固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａまでの距離が短くなりフレアが生じてしまう。

さらに、従来のように横長のマスク４５ａの形状の場合、視野角は、対角方向および横対辺方向に比して縦対辺方向が最も小さくなる。そのため、縦対辺方向の視野外光線が最も進入し易く、フレアが発生しやすい。

これらを解消するために、本実施の形態の撮像ユニット３０では、図１０に示すように、固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａにより形成される開口形状を撮影光軸Ｏから縦対辺方向の距離Ｌ１を撮影光軸Ｏから横対辺方向の距離Ｌ２が長くなるようにしている。

これにより、縦対辺方向における撮影光軸Ｏから固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａまでの距離が長くなり、散乱光が生じ難く、確実に視野外光線をマスク４５ａによってカットすることでフレアの発生を防止することができる。

また、固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａには、横対辺方向に十分な接着しろができるため、図９に示したマスク４５ａの接着範囲を確保できる。

なお、図１１に示すように、固体撮像素子保持枠４４のエッジ部４４ａを直線カットして、光学部材４５の外周を保持する構成とし、マスク４５ａをエッジ部４４ａの先端側、即ち、撮影光が入射側に貼着しても良い。

この構成であれば、エッジ部４４ａによる散乱光が生じることなく、確実に視野外光線をマスク４５ａによってカットすることができる。

さらに、図１２に示すように、エッジ部４４ａの端面を凹曲状にすることで、視野外光線を固体撮像素子５１の画像結像領域５１ａに入光しないように反射させる構成としても良い。

図３および図４に戻って、固体撮像素子保持枠４４の基端には、撮像デバイス５０を覆うように補強枠４８が嵌着されている。この補強枠４８の外周には、ケーブル５５の先端部分を一体的に被覆する熱収縮管である被覆部材４９が設けられている。

なお、補強枠４８は、内視鏡２において頻繁に使用される湾曲部７の上下方向の湾曲操作時に内部の撮像デバイス５０の破損を防止するように、図１３に示すように、上下に後方に延出する延長部４８ａ，４８ｂが設けられている。

さらに、補強枠４８は、先端のここでは上部側に先端側に延出する延長部４８ｃが設けられ、この延長部４８ｃが固体撮像素子保持枠４４に形成された凹部状の溝部（不図示）に嵌合される。このような構成とすることで、補強枠４８は、固体撮像素子保持枠４４への組み付け時に回転が防止される。

次に、以上のように構成された本実施の形態の内視鏡システム１における、内視鏡２に設けられた撮像ユニット３０内部の移動レンズ３８を保持した移動レンズ枠３９を進退移動する電気的構成および動作について以下に詳しく説明する。

図１４に示すように、内視鏡システム１は、制御部７０が設けられている。ここでは、制御部７０は、内視鏡２に設けられた構成としている。

なお、制御部７０は、内視鏡２の操作部１０に内蔵されていても良いし、ビデオプロセッサ４に内蔵されていていても良い。

制御部７０は、映像信号切り分け回路７１と、第１のゲイン調整回路７２と、第２のゲイン調整回路７３と、位置検出部としての位置検出回路７４と、メモリ７５と、アクチュエータ駆動回路７６と、を有して構成されている。

映像信号切り分け回路７１は、先ず、図１５に示すように、撮像ユニット３０から出力（Ｓ１）された撮像信号（画像信号）が入力される（Ｓ２）。

この映像信号切り分け回路７１は、固体撮像素子５１の第１の撮像エリアである画像結像領域５１ａで光電変換された第１の撮像信号および第２の撮像エリアである位置検出領域５１ｂで光電変換された第２の撮像信号の２つの信号に切り分ける。

第１のゲイン調整回路７２には、映像信号切り分け回路７１から第１の撮像信号が入力される（Ｓ３）。この第１のゲイン調整回路７２は、入力された第１の撮像信号を所定に増幅して、ビデオプロセッサ４内の画像処理回路７８に出力する（Ｓ４）。

なお、画像処理回路７８は、第１の撮像信号を画像処理してモニター５に出力する（Ｓ５）。こうして、内視鏡システム１は、撮像ユニット３０により撮像された被検体像をモニター５に表示する。

一方、第２のゲイン調整回路７３には、映像信号切り分け回路７１から第２の撮像信号が入力される（Ｓ６）。この第２のゲイン調整回路７３は、入力された第２の撮像信号を所定に増幅する。

位置検出部としての位置検出回路７４は、第２のゲイン調整回路７３によって所定に増幅された第２の撮像信号が入力され、この第２の撮像信号に基づいてメモリ７５に記憶されたレンズ位置情報を参照またはメモリ７５にレンズ位置情報を出力する（Ｓ７）と共に、このレンズ位置情報に基づいて制御信号をアクチュエータ駆動回路７６に出力する（Ｓ８）。

アクチュエータ駆動回路７６は、入力された制御信号に基づいて駆動信号をアクチュエータ７７に出力する（Ｓ９）。

こうして、アクチュエータ７７により、レンズ移動ワイヤ６２が牽引弛緩されることで、移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９が撮影光軸Ｏに沿って進退移動される。

ここで、内視鏡システム１における制御部７０により、オートフォーカシング機能時の移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９の位置を制御する制御一例を図１６のフローチャートのルーチン（ステップＳ）に従って説明する。

図１６に示すように、制御部７０は、先ず、移動レンズを後端部に移動する（Ｓ１１）。

このとき、制御部７０は、アクチュエータ駆動回路７６から制御信号をアクチュエータ７７に出力して、アクチュエータ７７を駆動させてレンズ移動ワイヤ６２を牽引させる。

これにより、レンズ移動ワイヤ６２に接続された移動シャフト６１が引っ張られて、移動レンズ枠３９が後方に移動され、移動レンズ３８が後端部に移動される。

次に、制御部７０は、固体撮像素子５１の第１の撮像エリアとしての画像結像領域５１ａにて撮像された画像のコントラストを演算する（Ｓ１２）。

このとき、制御部７０は、撮像ユニット３０から出力された撮像信号から映像信号切り分け回路７１によって切り分けられた第１の撮像信号に基づいたビデオプロセッサ４の画像処理回路７８によって処理された画像信号から画像のコントラストを演算する。

次に、制御部７０は、移動レンズ３８の位置を検出する（Ｓ１３）。
このとき、制御部７０は、撮像ユニット３０から出力された撮像信号から映像信号切り分け回路７１によって切り分けられた第２の撮像信号に基づいたビデオプロセッサ４の画像処理回路７８によって処理された映像信号から移動レンズ３８の位置を検出する。

つまり、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂは、移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２に固定された位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像する。

そして、位置検出領域５１ｂで撮像された撮像信号である第２の撮像信号がビデオプロセッサ４の画像処理回路７８によって処理され、映像信号の検出片６３ａの位置によって移動レンズ３８の位置が検出される。

次に、制御部７０は、演算した画像のコントラストと、検出した移動レンズ３８の位置をメモリ７５に記憶させる（Ｓ１４）。

そして、制御部７０は、検出した移動レンズ３８の位置が前端部であるか否かを判定する（Ｓ１５）。

制御部７０は、移動レンズ３８が前端部まで移動していない場合、移動レンズ３８を所定の距離、ここでは０．０５ｍｍだけ前方へ移動させて（Ｓ１６）、再度、固体撮像素子５１の第１の撮像エリアとしての画像結像領域５１ａにて撮像された画像のコントラストを演算するステップ１２に戻る。

なお、制御部７０は、アクチュエータ駆動回路７６から制御信号をアクチュエータ７７に出力して、アクチュエータ７７を駆動させてレンズ移動ワイヤ６２を前方へ繰り出すように弛緩させる。

これにより、レンズ移動ワイヤ６２に接続された移動シャフト６１が前方へ押し出されて、移動レンズ枠３９と共に移動レンズ３８が前方に移動される。

このように、制御部７０は、検出した移動レンズ３８が前端部に移動するまで、移動レンズ３８を０．０５ｍｍずつ前方へ移動させてステップ１２からステップＳ１６を繰り返す。

そして、制御部７０は、検出した移動レンズ３８の位置が前端部に移動したら、メモリ７５に書き込まれている最もコントラストが高い位置に移動レンズ３８を移動する（Ｓ１６）。

こうして、制御部７０は、撮像ユニット３０で撮像した観察画像の合焦点位置に移動レンズ３８を移動させてオートフォーカス機能の制御を終了する。

以上に説明したように本実施の形態の内視鏡システム１は、移動レンズ枠３９の位置を検出する検出手段として、撮像ユニット３０の固体撮像素子５１に位置検出領域５１ｂを設けて、この位置検出領域５１ｂで移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２に固定された位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像して移動レンズ３８の位置を素早く検出できる構成となっている。

このように構成された内視鏡システム１は、移動レンズ枠３９の位置を検出する検出手段を配置するスペースが必要なくなり、撮像ユニット３０の大型化を防止することができる。

これにより、内視鏡２は、撮像ユニット３０が内蔵する挿入部９の先端部６を小型化でき、これに伴い挿入部９を細径化することができる。

また、ゲイン調整回路が、モニター５に出力する画像処理用の第１のゲイン調整回路７２と、位置検出用の第２のゲイン調整回路７３と、で夫々別に設けられている。これにより、画像処理用と位置検出用とで夫々の最適な利得に調整できるため、ノイズが少ない画像と精度の良い位置検出とを両立できる。

以上の説明から、内視鏡システム１は、光学性能を可変するときに、素早く対物光学系の焦点を合すことができる小型な撮像ユニットを備えて挿入部の太径化を防止することができる。

なお、内視鏡システム１は、撮像ユニット３０の移動レンズ３８を進退移動させるズーミング機能を備えた内視鏡２の場合、ワイド端／テレ端間における移動レンズ３８の位置を検出して所望の拡大率に移動させることもできる。

このとき、内視鏡システム１は、制御部７０により、例えば、図１７に示すフローチャートに従った制御を行うことで拡大率をモニター５に表示させるようにしても良い。
具体的には、図１７に示すように、制御部７０は、移動レンズ３８の位置を検出する（Ｓ２１）。

このとき、制御部７０は、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂがレンズ移動ワイヤ６２の進退に伴って移動した位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像して、この位置検出領域５１ｂで撮像された撮像信号である第２の撮像信号がビデオプロセッサ４の画像処理回路７８によって処理され、映像信号の検出片６３ａの位置に基づいて移動レンズ３８の位置を検出する。

次に、制御部７０は、拡大率テーブルを参照する（Ｓ２２）。
このとき、制御部７０は、予めメモリ７５に記憶されている撮像ユニット３０における移動レンズ３８の位置に基づいた拡大率テーブルを参照する。

そして、制御部７０は、拡大率をモニター５に表示させる（Ｓ２３）。
このとき、制御部７０は、拡大率テーブルから検出した移動レンズ３８の位置における拡大率に基づき、ビデオプロセッサ４の画像処理回路７８を介してモニター５に拡大率を数値化して表示させる。

このように、内視鏡システム１は、内視鏡２の撮像ユニット３０におけるワイド端／テレ端間における移動レンズ３８の位置を検出して、所望の拡大率に移動レンズ３８移動させることができると共に、そのときの拡大率をモニター５に表示させることができる。

以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡システム１は、オートフォーカシング機能またはズーミング機能を備えた内視鏡２において、撮像ユニット３０の固体撮像素子５１に位置検出領域５１ｂで位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像して、検出片６３ａの位置を検出することで、撮影光軸Ｏに沿った方向に進退移動する移動レンズ３８の位置を特定し、この移動レンズ３８の位置検出に応じて制御部７０により撮像ユニット３０の各種光学性能を可変制御できる構成となっている。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の説明において、上述の第１の実施の形態に記載した共通の構成要素については、同じ符号を用いて、それら構成要素の詳細な説明を省略する。

なお、図１８から図２１は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１８は撮像ユニットの部分断面図、図１９は図１８の状態から移動レンズが前方に移動されたときの撮像ユニットの部分断面図、図２０は第１の変形例の撮像ユニットの部分断面図、図２１は第２の変形例の撮像ユニットの部分断面図である。

ここでの内視鏡システム１は、図１８および図１９に示すように、内視鏡２の挿入部９の先端部６に内蔵される撮像ユニット３０において、固体撮像素子ユニット３２がプリズム４６を有しておらず、固体撮像素子５１が撮影光軸Ｏに対して直交して設けられた縦置きの構成となっている。

このように固体撮像素子５１が縦置きの固体撮像素子ユニット３２は、第１の実施の形態と同様に、固体撮像素子５１の撮像領域を覆う第１のガラス板４７ａと第２のガラス板４７ｂからなるカバーガラス４７が設けられ、ここでは、光学部材４５と第２のガラス板４７ｂとの間に隙間４７ｅが形成されている。

そして、この隙間４７ｅには、第１の実施の形態と同様に、位置検出部材６３の検出片６３ａが配置される。ここでの検出片６３ａは、細長い金属板体であって、所謂板ばねとなっており、第２のガラス板４７ｂを介して固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂを覆うように配置されている。

このような構成としても、内視鏡システム１は、移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２の動きに連動して位置検出部材６３の検出片６３ａが固体撮像素子５１上で、ここでは図１８および図１９の紙面に向かって見た上下方向に進退移動する構成となっている。

即ち、図１８に示すように、移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２が後方へ牽引されると、位置検出部材６３も後方へ移動し、光学部材４５と第２のガラス板４７ｂの間に形成されている隙間４７ｅ内で検出片６３ａが変形しながら下方に引っ張られる。

一方、図１８の状態から移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２が前方へ弛緩されると、図１９に示すように、位置検出部材６３も前方へ移動し、光学部材４５と第２のガラス板４７ｂの間に形成されている隙間４７ｅ内で検出片６３ａが直線状に戻る。

このように、移動レンズ３８を保持する移動レンズ枠３９を進退移動するレンズ移動ワイヤ６２の牽引弛緩によって、位置検出部材６３が撮影光軸Ｏに沿った方向に進退移動され、検出片６３ａが撮影光軸Ｏに直交した上下方向に移動する。

なお、検出片６３ａは、隙間４７ｅ内において、光学部材４５または第２のガラス板４７ｂの表面に接触するため、隙間４７ｅ内において直進移動するようになっている。

このような構成としても、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２の撮像ユニット３０に設けられた固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂがレンズ移動ワイヤ６２の進退に伴って移動した位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像して、この位置検出領域５１ｂで撮像された画像信号である第２の撮像信号がビデオプロセッサ４の画像処理回路７８によって処理され、映像信号の検出片６３ａの位置に基づいて移動レンズ３８の位置を検出する。

即ち、ここでは、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂを覆う位置検出部材６３の検出片６３ａの被覆状態を検出することで、移動レンズ３８の位置を検出するようになっている。

以上のような構成とした本実施の形態の内視鏡システム１においても、上述した第１の実施の形態と同様な作用効果を有し、オートフォーカシング機能またはズーミング機能を備えた内視鏡２において、撮像ユニット３０の固体撮像素子５１に位置検出領域５１ｂで位置検出部材６３の検出片６３ａを撮像して、検出片６３ａの位置を検出することで、撮影光軸Ｏに沿った方向に進退移動する移動レンズ３８の位置を特定し、この移動レンズ３８の位置検出に応じて制御部７０により撮像ユニット３０の各種光学性能を可変制御できる構成となっている。

（第１の変形例）
図２０に示すように、光学部材４５と第２のガラス板４７ｂとの間に形成された隙間４７ｅに補強枠４７ｅに一端が固定されたコイルバネ７１の他端が接続される板状の位置検出片７２を設けて、この位置検出片７２の一端に当接して上下方向にスライドさせる斜面部７３ａを有するブロック体７３をレンズ操作ワイヤ６２に設けた構成としても良い。

具体的には、位置検出片７２は、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂを覆うように隙間４７ｅに配設されており、コイルバネ７１によって下方側に付勢されている。

そして、位置検出片７２は、下端がブロック体７３の斜面部７３ａに当接されており、ブロック体７３がレンズ操作ワイヤ６２に連動して進退移動すると、斜面部７３ａに沿って上下方向にスライド移動する構成となっている。

このような構成としても、固体撮像素子５１の位置検出領域５１ｂを覆う位置検出部材６３の検出片６３ａの被覆状態を検出することで、移動レンズ３８の位置が検出できるようになる。

（第２の変形例）
図２１に示すように、コイルバネ７１の他端が接続される板状の位置検出片７２の下端部に磁石７６を設け、この磁石７６に反発するようにＳＮ極性方向が規定された磁石７５をレンズ操作ワイヤ６２に設けても良い。

上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…モニター
６…先端部
７…湾曲部
８…可撓管部
９…挿入部
１０…操作部
１１…把持部
１２…ＵＤ湾曲操作ノブ
１３…ＲＬ湾曲操作ノブ
１４…湾曲操作ノブ
１５，１６…スイッチ類
１７…ユニバーサルコード
１８…処置具チャンネル挿通部
１９…ユニバーサルケーブル
１９ａ…内視鏡コネクタ
２０…コイルケーブル
２５…先端カバー
２５ａ…先端面
２６…観察窓
２７…照明窓
２８…送気送水ノズル
２９…先端開口部
３０…撮像ユニット
３１…対物レンズユニット
３２…固体撮像素子ユニット
３３…前群レンズ
３４…第１の固定レンズ枠
３５…第２の固定レンズ枠
３５ａ…切欠部
３６…後レンズ
３７…第３の固定レンズ枠
３７ａ…ホルダ保持部
３８…移動レンズ
３９…移動レンズ枠
３９ａ…連結桿
４１，４２…光学フィルタ
４１ａ，４２ａ…光カットコート面
４４…固体撮像素子保持枠
４４ａ…エッジ部
４５…光学部材
４５ａ…マスク
４６…プリズム
４７…カバーガラス
４７ａ…第１のガラス板
４７ｂ…第２のガラス板
４７ｅ…隙間
４８…補強枠
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ…延長部
４９…被覆部材
５０…撮像デバイス
５１…固体撮像素子
５１ａ…画像結像領域
５１ｂ…位置検出領域
５１ｃ…遮光膜
５１ｄ…電極パッド
５２…撮像素子基板
５３…ケーブル接続部
５５…ケーブル
６１…移動シャフト
６１ａ…シャフトホルダ
６２…レンズ移動ワイヤ
６３…位置検出部材
６３ａ…検出片
７０…制御部
７１…映像信号切り分け回路
７２…第１のゲイン調整回路
７３…第２のゲイン調整回路
７４…位置検出回路
７５…メモリ
７７…アクチュエータ
７８…画像処理回路
Ｌ１…距離
Ｌ２…距離
Ｏ…撮影光軸

Claims (5)

1. 複数のレンズからなる対物光学系と、
   前記複数のレンズの少なくとも１つである移動レンズと、
   前記移動レンズを保持し、前記対物光学系に入光する撮影光軸に沿って進退自在に配設された移動レンズ枠と、
   前記移動レンズ枠を進退自在に収容保持する固定レンズ枠と、
   前記移動レンズ枠を前記撮影光軸に沿って進退移動するためのアクチュエータと、
   前記移動レンズ枠の進退移動に連動する位置検出部材と、
   前記対物光学系により結像された被検体像を撮像する第１の撮像エリアおよび前記位置検出部材を撮像する第２の撮像エリアを有するイメージセンサと、
   前記イメージセンサの前記第２の撮像エリアで撮像した第２の撮像信号が入力され、前記第２の撮像信号から前記移動レンズの位置を検出する位置検出部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記位置検出部の検出結果を基に前記アクチュエータを駆動制御する制御部を具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記第１の撮像エリアおよび前記第２の撮像エリアは、前記イメージセンサの有効結像領域上に遮光膜を形成することで２つの結像領域に区分けされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記位置検出部材は、前記第２の撮像エリア上でスライド自在に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
5. 前記位置検出部材は、前記アクチュエータの駆動によって前記移動レンズ枠を進退移動させるレンズ移動ワイヤに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。

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