JP2722438B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は体腔内部または機械的構造体の内部を観察す
るための内視鏡装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来より内視鏡装置としては種々の形式のものが提案
されているが、ファイババンドルより成るライトガイド
によって被観察物体に照明光を照射し、被観察物体の像
を対物レンズ系によってファイババンドルより成るイメ
ージガイドの対物側端面に結像させ、このイメージガイ
ドの接眼側端面まで伝達される像を接眼レンズ系を介し
て肉眼で観察したり、撮影レンズを有するテレビカメラ
で撮影してモニタ上で映出するようにしたものが知られ
ている。このような内視鏡装置においてはイメージガイ
ドはコアの周囲にクラッドを被覆した光学ファイバを束
ねて形成しているため、分解能が低く、特に挿入部の径
を小さくしようとすると、ファイバの本数が少なくな
り、分解能を十分に上げることができなくなるとともに
ファイバとファイバの間では光が伝達されないため黒い
網目が見えるようになり、特に拡大した場合に見にくく
なる欠点がある。また、固体撮像素子を有するテレビカ
メラで撮像する場合にはカメラの画素数を十分に多くす
ることができないため、分解能がさらに低くなるととも
に不所望なモアレ縞が発生したりする欠点がある。 このような欠点を除去するために、米国特許明細書第
3,217,589号には、イメージガイドの両端部を光軸を中
心として同方向に同期回転させることが提案されてい
る。しかしながら、医用ファイバスコープのように、挿
入部の直径が制限されていて、きわめて狭いスペースに
イメージガイドを組込む必要がある場合には、モータ等
の大形の駆動手段を用いてイメージガイドを回転させる
ことは非常に困難である。 また、米国特許明細書第4,141,624号には、対物レン
ズとイメージガイドの対物側端部との間およびイメージ
ガイドの接眼側端部と接眼レンズとの間にそれぞれ平行
平面板を配置し、これらの平行平面板を電磁駆動手段に
よって揺動させることが開示されている。しかしなが
ら、ファイバスコープ先端に永久磁石やソレノイドのよ
うな電磁駆動手段を組み込むと、先端の直径が太くな
り、被検者に苦痛を与えることになるとともに操作しに
くくなる欠点がある。 さらにはドイツ実用新案公報第7,315,025号には、イ
メージガイドの両端に超音波変換器を設けて光軸と直交
する方向に振動させる提案がなされているが、イメージ
ガイドのように相当大きな質量のある物体を超音波で振
動させるには非常に大きなエネルギーを必要とし、超音
波変換器は大形となり、直径が太くなる欠点がある。ま
た、超音波変換器は発熱の問題を有するとともにイメー
ジガイドを構成するガラス繊維が超音波エネルギーによ
って高速振動させると折れたりする問題もある。 さらに本願人は特開昭58−168,015号公報において、
イメージガイドの対物側端部および接眼側端部と保持枠
との間に圧電素子を介挿してこれらを端部を光軸と直交
する方向に振動させるようにした内視鏡装置を提案して
いる。また、特開昭60−53,919号公報においてはイメー
ジガイドの対物側端部と対物レンズとの間および対眼側
端部と接眼レンズとの間にそれぞれ透明板を配置し、こ
れらを圧電素子によって揺動させるようにした内視鏡装
置を提案している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した特開昭58−168,015号公報に記載されたもの
では圧電素子を光軸と直交する方向に伸縮させているた
め、必要な変位量を得るためには挿入部先端の直径が大
きくなり、被経者に苦痛を与える欠点がある。また、特
開昭60−53,919号公報に記載されたものは光軸方向の長
さが長くなり、特に挿入部先端の硬性部の長さが長くな
り、操作しにくくなり、結果として被験者に苦痛を与え
る欠点がある。 また、対物レンズとイメージガイドの対物レンズ側端
面およびイメージガイドの接眼レンズ側端面と接眼レン
ズとを圧電駆動素子を用いて相対的に振動させるに当た
り、正弦波状の駆動信号を圧電駆動素子に供給すること
が開示されている。このように、正弦波状の駆動信号を
使用する場合には、圧電駆動素子のヒステリシスのため
に、正弦波の微分係数の小さい部分では変位速度が遅く
なり明るく見え、大きい部分では変位速度が速くなり暗
く見えることになり、観察される画像に光量むらが生じ
る欠点がある。 本発明の目的は、挿入部先端の径を太くしたり、硬性
部の長さを長くすることなく対物レンズ系およびイメー
ジガイドの対物側端部を光軸に対しほぼ直交する方向に
相対的に振動させることによって観察分解能を上げるこ
とができ、しかも観察画像に光量むらがないようにした
内視鏡装置を提供しようとするものである。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 本発明は、被観察物体に挿入される挿入部の先端に設
けた対物光学系とイメージガイドの対物側端部およびイ
メージガイドの接眼側端部と接眼光学系を、光軸とほぼ
直交する方向に同期して振動させるようにした内視鏡装
置において、前記対物光学系およびイメージガイドの対
物側端部の少なくとも一方を、挿入部の長手方向に延在
する細長い圧電駆動素子によって光軸とほぼ直交する方
向に振動可能に配置し、この圧電駆動素子に、該振動が
等速往復運動となるような駆動信号を供給して所定の方
向に所定の振幅で振動させ、観察される画像に光量むら
を生じないように構成したものである。 本発明の内視鏡装置では、細長い圧電バイモルフまた
は積層形圧電素子等の圧電駆動素子を挿入部の長手方向
とほぼ平行に延在させているため、挿入部の先端部の直
径を太くすることなく、対物レンズとイメージガイドの
対物側端部とを所定量だけ振動させることができ、これ
によって分解能を向上することができる。また、圧電駆
動素子は挿入部の長手方向に延在しているため、その長
さを長くすることができ、それだけ低い電圧で駆動する
ことができ、特に医用の内視鏡装置において有利とな
る。 〔実施例〕 第１図〜第６図は本発明の内視鏡装置の一実施例の構
成を示すものであり、第１図はその基本的構成を示すも
のである。内視鏡装置は対物レンズ１、イメージガイド
２および接眼レンズ３を具え、第１図では示していない
ライトガイドからの光によって照明された被観察物体の
像を対物レンズ１によってイメージガイド２の対物側端
面2aに結像させる。この像はイメージガイド２の内部を
伝達され、その接眼側端面2bに同じ像を形成する。この
像を接眼レンズ３を介して肉眼により観察するようにな
っている。本例においては、イメージガイド２の対物側
端部をスペーサ４を介して挿入部の長手方向に細長い圧
電バイモルフ５の一端に連結し、この圧電バイモルフを
光軸Ｏとほぼ平行に延在させ、他端をスペーサ６を介し
て挿入部先端の硬性部７を連結する。また、イメージガ
イド２の接眼側端部をスペーサ８を介して圧電バイモル
フ９の一端に連結し、この圧電バイモルフを光軸Ｏとほ
ぼ平行に延在させて他端をスペーサ10を介して操作部の
硬性部11に連結する。これらの圧電バイモルフ５および
９は導線12および13を介して駆動回路14および15に接続
し、これらの駆動回路を信号発生器16に共通に接続す
る。 第２図はイメージガイド２の端面2aまたは2bのファイ
バコアａの配列状態を示すものであり、各コアはそれよ
りも屈折率の低いクラッドで包囲してファイバを構成
し、これらファイバを接着材で結合しているが、第２図
ではクラッドおよび接着剤は示していない。これらのコ
アａは互いに密接されておらず、したがってイメージガ
イド２によって伝達される像の分解能は低いとともに光
を伝達しない部分が黒い網目のように見え、特に拡大し
た場合に見にくいものとなる。そこで本発明では圧電バ
イモルフ５および９に駆動回路14および15から導線12お
よび13を経て第３図に示すような矩形波状の駆動電圧を
印加し、圧電バイモルフをその長手方向と直交する方向
に繰り返し変位させてイメージガイド２の対物側端部お
よび接眼側端部を光軸とほぼ直交する方向に振動させ
る。この際、駆動回路14および15を共通の信号発生器16
によって同期駆動し、イメージガイド２の両端部を同期
して振動させるようにする。この変位量は、第２図に示
すコアａのピッチ間隔Ｐのほぼ半分となるように第３図
の駆動信号の振幅V₁を定めればよい。 本発明においては、この駆動信号の基本周波数1/T
（Ｔはパルス繰り返し周期）を可聴最大周波数以下とす
る。この基本周波数は振動によるチラツキが目につかな
いようにするために、10Hz以上とするのが望ましいが、
特に30Hz以上とするのが好適である。また、基本周波数
を可聴範囲以上とすると、イメージガイドの端部を非常
に高速で振動させることになり、イメージガイドのファ
イバに折れなどの損傷を与えたり、摩擦熱や圧電素子の
発熱により光学部品に悪影響を与える恐れがあるので、
可聴最高周波数程度に抑えている。 今、イメージガイド２の両端部の振動方向を第２図に
おいて矢印Ｉで示す水平方向にとると、第４図に示すよ
うにイメージガイド２はコア2aとコアｂとの間で振動す
ることになり、水平方向Ｉでの分解能をほぼ２倍とする
ことができる。この場合、イメージガイド２の両端面は
同期して同じ方向に振動しているので、肉眼で観察した
場合、静止画像が観察されることになる。また、イメー
ジガイド２の両端を第２図において矢印IIで示すように
水平方向に対してほぼ45°の方向に振動すると、第５図
に示すように、コアａとコアｂとの間で振動するように
なり、この場合には、水平方向だけでなく、垂直方向に
も振動成分を有するのでより均質な像を観察することが
できる。 第６図は本実施例における内視鏡挿入部の先端の構造
を詳細にするものである。対物レンズ１は鏡筒21に取付
け、この鏡筒の硬質部の円筒状の硬性部７に取付ける。
また、イメージガイド２の対物側端部の外周面には保護
パイプ22が嵌合してある。圧電バイモルフ５はこの保護
パイプ22と硬性部７との間の僅かな隙間に挿入部の長手
方向と平行に配置してあるので、挿入部先端の直径が太
くなることなく、必要な変位が得られるように十分に長
い圧電バイモルフ５を組込むことができる。被観察物体
を照明するためにライトガイド23をイメージガイド２と
並列して延在させ、その先端には鏡筒24に取付けた凹レ
ンズ55を配置する。また硬性部７と隣接してファイバス
コープの先端を湾曲させるための湾曲機構26を設けると
ともに全体をゴム製の外装チューブ27に被覆してある。
またライトガイド23の先端部にも保護パイプ28が嵌合し
てある。 本実施例では圧電バイモルフ５および９をそれぞれ別
々の駆動回路14および15で駆動するようにしたが、これ
らの圧電バイモルフの構成が同一の場合には１つの共通
の駆動回路で駆動することができる。また、本実施例で
はイメージガイド２の接眼側端部も光軸とほぼ平行に延
在する圧電バイモルフ９によって光軸とほぼ直交する方
向に振動させるようにしたが、イメージガイドの接眼側
端部は被観察物体の外部にあり、操作部のように比較的
スペースに余裕がある部分に設けられているので、接眼
側端部を圧電バイモルフによって振動させる場合、圧電
バイモルフの配置には比較的大きな自由度があり、例え
ば後述する積層形の圧電素子の長手方向をイメージガイ
ドの長手方向と直角となるように配置してもよい。この
ように配置すれば、イメージガイド接眼側端部は光軸と
正確に直交する方向のみに振動し、その端面2bと接眼レ
ンズ３との間の距離は全く変化しないので、フォーカス
がまったくずれず、目が疲れるようなことはない。さら
に、接眼レンズとして焦点深度の浅い、明るいレンズを
用いることができるようになる。 第７図は本発明による内視鏡装置の他の実施例の挿入
部の先端の構造を示すものであり、第６図に示した部分
と同一部分には同一符号を付けて示し、その詳細な説明
は省略する。本例ではイメージガイド２を振動させない
で対物レンズ１を振動させるものである。このために、
イメージガイド２はアーム7aを介して硬性部７に剛固に
取付け、対物レンズ１の鏡筒21をスペーサ４を介して圧
電バイモルフ５の一連に連結し、その他端をスペーサ６
を介して硬性部７に連結する。また、対物レンズ１の前
方には薄いガラス板より成るカバーガラス29を防水性を
もって取付ける。 本例では導線12を介して圧電バイモルフ５に駆動電圧
を印加すると圧電バイモルフはたわみ、その先端に取付
けた対物レンズ１は光軸とほぼ直角を成す方向例えば水
平方向に振動することになる。本例では対物レンズ１を
振動させるので、硬性部の長さを長くすることなく、長
さの長い圧電バイモルフ５を用いることができ、それだ
け駆動電圧を低くすることができる。このことは、医用
ファイバスコープのように安全性を要求される場合に有
利となる。また、第６図に示した実施例と比較して鏡筒
21の質量を小さくしているので圧電バイモルフ５の負荷
は小さくなり、一層高速で振動させることができる。 第８図は本発明の内視鏡装置の第３の実施例の挿入部
の先端の構造を示すものであり、本例では対物レンズ１
とイメージガイド２の対物側端部とを互いに反対方向に
振動させるようにしたものである。そのために、第７図
に示した第２の実施例に加えて圧電バイモルフ31を設
け、その一端をスペーサ32を介してイメージセンサ２の
保護パイプ22に取付けるとともに他端をスペーサ33を介
して硬性部７に取付る。この圧電バイモルフ31は導線34
を介して圧電バイモルフ５と並列に接続するが極性は反
対とする。 本例では導線12を介して駆動信号を供給すると、圧電
バイモルフ５および31は互いに反対方向に振動すること
になる。この結果、これら圧電バイモルフ５および31に
印加する駆動電圧を低くすることができ、安全上好まし
い。本例において、圧電バイモルフ５および31をそれぞ
れ導線12および34を介して別々の駆動回路に接続するこ
ともできる。 第９図は本発明の内視鏡装置の第４の実施例の構成を
示すものである。本例ではイメージガイド２を固定し、
対物レンズ１を振動させるものである。このために、対
物レンズ１の鏡筒21に突片35を設け、これを硬性部７に
設けたアーム7bに軸36により回動自在に支持する。ま
た、硬性部７にスペーサ６を介して取付けた圧電バイモ
ルフ５の先端にセラミック等の固き絶縁物で形成した駆
動端37を固着し、これを対物レンズ鏡筒21に当接させ
る。この対物レンズ鏡筒21と硬性部７との間には圧縮コ
イルばね38を配置し、対物レンズ鏡筒21を軸36を中心と
して時計方向に回動偏倚する。その他の構成は前例と同
様である。 本例では圧電バイモルフ５に駆動電圧を印加すると、
スペーサ６を固定端として圧電バイモルフは時計方向に
たわみ、コイルばね38の力に抗して対物レンズ１を軸36
を中心として反時計方向に回動させる。このため、対物
レンズ１を通過し、イメージガイド２の端面2aに結像す
る光束の主光線の方向が変わり、端面上の像の位置が第
９図において左方向へ移動することになる。圧電バイモ
ルフ５に与える駆動電圧がなくなると、対物レンズ１は
コイルばね38の復元力によって元の位置に戻るようにな
る。このような動作を繰り返すことにより前例と同じ効
果が得られる。なお、本例では対物レンズ１は光軸とほ
ぼ直交する方向に振動するとともに傾くことになる。対
物レンズ１が傾くとイメージガイド２の端面2a上に形成
される像が片ボケすることになるが、この傾きは非常に
微小であるから、実用上片ボケは発生しない。 第10図は本発明による内視鏡装置の第５の実施例の構
成を示すものであり、イメージガイド２の対物側端部を
振動させるものである。本例ではイメージガイド２の保
護パイプ22に突片41を設け、これを硬性部７と一体的に
形成したアーム7cに軸42により回動自在に取付ける。硬
性部７と保護パイプ22との間には圧縮コイルばね43を配
置し、イメージガイド２の対物側端部を軸42を中心とし
て反時計方向に回動偏倚する。保護パイプ22の下端には
突片44を固着し、硬性部７に設けたアーム7dに一端を固
着した積層型圧電素子45の先端に設けられ、セラミック
等の固い絶縁材で形成された駆動端46と当接させる。積
層型圧電素子45は細長い形状を有しており、挿入部の長
手方向と平行に延在させている。 導線12を介して積層型圧電素子45に駆動電圧を印加す
ると積層型圧電素子の長手方向の長さが長くなり、コイ
ルばね43の力に抗してイメージガイド２の対物側端部を
軸42を中心として時計方向に回動することになる。駆動
電圧を零とすると積層型圧電素子45の長さは短くなり、
コイルばね43の復元力によりイメージガイド２の端部は
反時計方向に回動することになる。 なお、本実施例においてもイメージガイド２の端面2a
は振動とともに傾くことになり片ボケが生ずるが、回動
量はきわめて僅かであるから片ボケは実用上問題とはな
らない。 本例で用いる積層型圧電素子45の伸び量はその長さに
ほぼ比例するので光軸方向に細長い積層型圧電素子を用
いることにより低い電圧で大きな変位量が得られること
になり、特に医用ファイバスコープにおける安全上有利
である。 第11図は本発明の内視鏡装置の第６の実施例を示すも
のである。本例においては、対物レンズ１とイメージガ
イド２の対物側端部とを互いに直交する方向、例えば画
像の水平および垂直方向に振動させるようにする。この
ために、対物レンズ１を保持する鏡筒21をスペーサ4aを
介して圧電バイモルフ5aの一端に連結し、その他端をス
ペーサ6aを介して硬性部７に連結する。この圧電バイモ
ルフ5aは導線12aを介して駆動回路に接続する。また、
イメージガイド２の対物側端部をスペーサ4bを介して圧
電バイモルフ5bの一端に連結し、その他端をスペーサ6b
を介して硬性部７に連結し、この圧電バイモルフを導線
12bを経て駆動回路に接続する。 本例では圧電バイモルフ5aに駆動電圧を印加すること
により、対物レンズ１は水平方向に振動し、圧電バイモ
ルフ5bに駆動電圧を印加することによりイメージガイド
２の対物側端部は垂直方向に振動することになり、水平
および垂直の両方向における分解能を向上することがで
きる。この場合、圧電バイモルフ5aと5bとはそれぞれ別
個の駆動信号で駆動するようにするが、同じ駆動信号で
駆動してもよい。 第12図は本実施例における操作部側の構成を示すもの
であり、接眼レンズ３およびイメージガイド２の接眼側
端部を水平方向および垂直方向に振動させるようにして
いる。すなわち、接眼レンズ３を保持する鏡筒51をスペ
ーサ8aを介して、光軸と平行に延在する細長い圧電バイ
モルフ9aの一端に連結し、その他端をスペーサ10aを介
して操作部を構成する硬性部11に連結する。また、イメ
ージガイド２の接眼側端部に嵌合した保護パイプ52をス
ペーサ8bを介して圧電バイモルフ9bの一端に連結し、そ
の他端をスペーサ10bを介して硬性部11に連結する。こ
れらの圧電バイモルフ9aおよび9bをそれぞれ導線13aお
よび13bを経て駆動回路に接続する。また、接眼レンズ
３の後方には保護ガラス板53を設ける。 圧電バイモルフ9aに、対物レンズ１を駆動する圧電バ
イモルフ5aに与える駆動電圧と同期した駆動電圧を与え
ることにより接眼レンズ３は水平方向に振動することに
なる。また、圧電バイモルフ9bに圧電バイモルフ5bに与
える駆動電圧と同期した駆動電圧を与えることによりイ
メージガイド２の接眼側端部は垂直方向に振動すること
になる。 第13図ＡおよびＢは上述した圧電バイモルフ5a,9aお
よび5b,9bに与える駆動電圧のタイミングを示すもので
あり、第14図はその場合のイメージガイド２を構成する
ファイバのコアの等価的な位置の変位を示すものであ
る。時間t₀〜t₁においては圧電バイモルフ5a,9a,5b,9b
に与えられる電圧は零となっており、イメージガイド２
はコアａで示す位置にある。次にt₁〜t₂の期間では圧電
バイモルフ5a,9aに与える駆動電圧V₁だけが高い値とな
るので、水平方向に変位してコアｂで示す位置となる。
次のt₂〜t₃の期間では圧電バイモルフ5b,9bの駆動電圧V
₂も高い値となるのでコアｃに示すように垂直方向に変
位する。さらにt₃〜t₀の期間では電圧V₁が零となるので
コアｄに示すように水平方向に変位し、t₀〜t₁の期間で
は再び駆動電圧V₁およびV₂は共に零となるので、コアａ
で示す原位置に復帰することになる。このような動作を
繰り返すことによってイメージガイド２のコアはａ→ｂ
→ｃ→ｄ→ａで示すように変位することになる。ここで
駆動電圧の基本周波数1/Tを数十ヘルツ以上とすると人
間の眼の残像特性によって、第14図においてコアa,b,c,
dで示す位置に実際にコアが存在するように見え、分解
能を水平および垂直方向においてそれぞれほぼ２倍に上
げることができる。 第13図に示した駆動電圧V₁およびV₂は、１つの信号発
生器の出力信号を２つの駆動回路において異なった時間
だけ遅延させて作ることもできるし、互いに同期した別
々の信号発生器を設け、その出力をそれぞれ駆動回路に
供給して作ることもできる。 第15図は第１〜６図に示した第１の実施例の変形例の
イメージガイドのファイバコアの配列を示すものであ
る。第１実施例では第２図に示すようにイメージガイド
２を構成するファイバのコアは正方形格子の頂点に位置
していたが、本例では正三角形格子の頂点に位置するい
わゆる俵積みとなっている。本例ではイメージガイド２
の両端部を第15図において矢印Ｉで示す方向に振動させ
るものである。このために圧電バイモルフ５および９は
第16図で示すような段階波状の駆動電圧を印加して第17
図に示すようにコアを変位させる。すなわち、t₀〜t₁の
期間ではV_a（＝0V）とし、コアａの位置に変位させ、t₁
〜t₂の期間ではV_bの値としてコアｂの位置に変位させ、
t₂〜t₃の期間ではさらに大きなV_cの値としてコアｃの位
置に変位させ、t₃〜t₄の期間ではさらに大きなV_dの値と
してコアｄの位置に変位させ、以後はt₄〜t₅の期間にV_c
まで低下させてコアｃの位置に戻し、t₅〜t₀の期間にV_b
としてコアｂの位置に変位させ、t₀〜t₁の期間には最初
のコアａの位置とする。このようにしてイメージガイド
２の位置を第15図の矢印Ｉで示す方向に繰り返し変位さ
せることができる。なお、第16図に示す駆動電圧波形に
おいて、順次の電圧の差V_b−V_a，V_c−V_b，V_d−V_cの値を
等しくしていないのは、後述するように圧電バイモルフ
のヒステリシス特性を補償してコアの各ステップの変位
量を等間隔とするためである。本例においても駆動電圧
の基本周波数1/Tを数十ヘルツ以上とすることにより、
コアa,b,c,dが総て実際に存在するのと等価なイメージ
ガイドを用いているのと同じような効果が得られ、分解
能は４倍となる。 本発明においては、圧電バイモルフに供給する駆動信
号を、圧電バイモルフが等速往復運動するようなものと
する。第18〜20図に示す例では圧電バイモルフの例を示
すものであり、本例では圧電バイモルフの駆動電圧の波
形を改良して圧電素子のヒステリシス特性を補償するも
のである。本例では第１図に示す信号発生器16は第18図
に示す電圧波形を発生する。第19図は圧電バイモルフに
印加する電圧と変位量との関係を示すものであり、電圧
の増大とともに変位割合は減少し、非直線的な特性を有
している。第18図の電圧波形はこの非直線性を補正する
ようなものであり、このように非直線的な電圧で駆動す
ることによりイメージガイドのコアは第20図に示すよう
に距離Ｓの間を一方向に等速で移動し、時刻t₁において
は隣のコアが元あった位置に達する。その後反対方向に
等速で移動し、時刻t₀において原位置に復帰することに
なる。このような動作を繰り返すことによりイメージガ
イドのコアは時間の経過とともに等速で振動することに
なり、圧電素子のヒステリシス特性に基づく非直線性を
除去することができる。この結果、イメージガイドの接
眼側端部におけるコアは第20図において符号61で示すよ
うな縦線として見え、１つ１つのコアは見えなくなる。
この場合、縦方向に像がぼけるのではなく、この方向に
高い分解能を有する像を見ることができる。また、第20
図に示すように、コアとコアの横方向の間隔を大きくす
ると黒い縦線62が見えるようになるが、コアとコアを横
方向において一層接近して配置したり、コアの直径を若
干太くすることにより黒線62を完全に消失することがで
き、あたかもレンズだけで像を伝達する硬性鏡と同じよ
うな分解能の高い高品質の像を得ることができる。ま
た、このような黒線62を無くすために第11図に示した実
施例と同様に黒線と直交する方向に振動させるようにし
てもよい。 第21図は側視型とした本発明の内視鏡装置の一実施例
の構成を示すものである。本例において上述した実施例
と対応する部分には同じ符号を付して示す。対物レンズ
１は挿入部先端の硬性部７の側面に鏡筒21を介して取付
け、イメージガイド２はその対物側端部を90°彎曲させ
てその端面2aを対物レンズ１と対向させるように配置す
る。また、ライドガイド23の前面には凹レンズ25を設
け、これを硬性部７に取付ける。イメージガイド２の対
物側端部に嵌合した保護パイプ22をスペーサ４を介して
積層型圧電素子45の一端に連結し、その他端をスペーサ
６を介して硬性部７と一体のアーム7dに連結する。この
積層型圧電素子45は細長い形状とし、イメージガイド２
の対物側端部を除いた部分の光軸と平行、すなわち、挿
入部の軸線と平行に延在させる。積層型圧電素子45に導
線12を介して駆動電圧を印加すると圧電素子は長手方向
に伸縮するようになり、その結果としてイメージガイド
２の対物側端部が光軸と直交する方向に振動することに
なり、前例と同様に分解能を向上することができる。 本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
幾多の変更や変形が可能である。例えば上述した実施例
では圧電バイモルフまたは積層型圧電素子に印加する駆
動電圧を一極性の電圧としたが、交流電圧を印加しても
よい。この場合、駆動電圧と変位量との間の関係にヒス
テリシス特性が生ずるが、上述したようにこのヒステリ
シス特性は駆動電圧波形を適切に選ぶことによって補償
することができる。 また、上述した実施例ではイメージガイドによっ伝達
された像を接眼レンズを介して肉眼により観察するよう
にしたが、接眼レンズ側にテレビカメラをアダプタとし
て着脱自在に設け、イメージガイドによって伝達された
像を撮像し、モニタ上に画像を映出するようにしてもよ
い。このような場合、イメージガイドの接眼側端部を振
動させることができる外、接眼レンズまたは接眼レンズ
とテレビカメラとの間に配置されるレンズ系を振動させ
ることもでき、本明細書ではこれらの光学系を総称して
結像光学系と称する。また、テレビカメラを接眼部に固
定し、取り外しできないようにした、いわゆるテレビカ
メラ内蔵形のファイバスコープとして構成することもで
きる。 さらに上述した実施例ではイメージガイドの端部は光
学系を駆動するのに１個の圧電バイモルフや積層型圧電
素子のような圧電駆動素子を用いたが、例えば圧電駆動
素子を２個使って駆動すべき部材を挟み込むようにし、
これらの圧電駆動素子を同じ駆動電圧で駆動することも
できる。この場合には駆動力が倍増され、高速駆動に有
利である。 また、細長い圧電駆動素子は挿入部の長手方向とほぼ
平行に延在させる必要はなく、例えば長手方向に対して
±45°以下の角度で傾けて配置してもよい。 また、上述した実施例では信号発生器や駆動回路はフ
ァイバスコープの外部に設けたが、ファイバスコープに
内蔵させてもよいし、ファイバスコープ用の光源ユニッ
ト内に組込んでもよい。 さらに、接眼側はスペース的に余裕があるので必ずし
も挿入部の長手方向に細長い圧電駆動素子を用いる必要
はないとともに圧電駆動素子の代わりに永久磁石やソレ
ノイドを用いた駆動手段によってイメージガイドの接眼
側端部や接眼光学系を駆動させるようにしてもよい。 〔発明の効果〕 上述したように本発明の内視鏡装置においては、挿入
部の先端において対物レンズおよびイメージガイドの端
部の少なくとも一方を駆動させるための圧電バイモルフ
や積層形圧電素子を、挿入部の長手方向に細長いものと
したため、挿入部の直径や先端の硬性部の長さを大きく
することなく、十分長い圧電駆動素子を用いることがで
きる。したがって、分解能を上げることができ、早期癌
等の微細病変を容易に発見できるようになり、診断がよ
り正確になる。また、従来のファイバスコープと同等の
分解能でよい場合には、イメージガイドを構成するファ
イバの本数を減らしてイメージガイドの直径を細くする
ことができ、それだけファイバスコープの外径を細くす
ることができ、被験者に与える苦痛は著しく軽減される
ことになる。さらに、イメージガイドの網目を消去でき
るので、観察者にとって目の負担が少なくなり、検査が
より容易かつ正確となる。さらに圧電バイモルフの変位
量は長さの２乗にほぼ比例し、積層型圧電素子の変位量
は長さにほぼ比例するので、その長さを長くすることに
よって駆動電圧の値を低く抑えることができる。特に医
用ファイバスコープにおいては体内に挿入される部分の
電圧はできるだけ低くするのが安全上望ましいので、駆
動電圧が低くなることは特に有利となる。 さらに、本発明においては圧電駆動素子に供給する駆
動信号を、圧電駆動素子が等速往復運動となるようにし
たため、振動方向にきわめて高い分解能が得られるとと
もに光量むらのない高品位の観察画像が得られることに
なる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の内視鏡装置の一実施例の基本的構成を
示す図、 第２図は同じくそのイメージガイドのファイバコアの配
列を示す図、 第３図は同じく圧電バイモルフに与える駆動電圧を示す
図、 第４図はイメージガイドの端部を水平方向に振動させる
際のコアの運動を示す図、 第５図はイメージガイドの端部を斜め方向に振動させる
際のコアの運動を示す図、 第６図は同じく挿入部先端の詳細な構成を示す図、 第７図は本発明の内視鏡装置の他の実施例の挿入部先端
の構成を示す図、 第８図はさらに他の実施例の挿入部先端の構成を示す
図、 第９図はさらに他の実施例の挿入部先端の構成を示す
図、 第10図はさらに他の実施例の挿入部先端の構成を示す
図、 第11図はさらに他の実施例の挿入部先端の構成を示す
図、 第12図は同じくその接眼部の構成を示す図、 第13図は同じくその駆動信号を示す図、 第14図はファイバコアの運動を示す図、 第15図はイメージガイドのファイバコアの配列の他の例
を示す図、 第16図は駆動電圧を示す図、 第17図はファイバコアの運動を示す図、 第18図は駆動電圧の他の例を示す図、 第19図は駆動電圧と変位量との関係を示すグラフ、 第20図はファイバコアの運動を示す図、 第21図は本発明の内視鏡装置のさらに他の実施例の構成
を示す図である。 １……対物レンズ、２……イメージガイド ３……接眼レンズ 5,9,31,5a,5b,9a,9b……圧電バイモルフ 7,11……硬性部、14,15……駆動回路 16……信号発生器、45……積層型圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 晃 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 西岡 公彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 岡部 稔 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 東條 由和 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 金平 克之 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山下 伸夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 合議体 審判長 岡田 幸夫 審判官 吉野 公夫 審判官 小谷 一郎 (56)参考文献 特開 昭60−53919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80605（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．被観察物体に挿入される挿入部の先端に設けた対物
   光学系とイメージガイドの対物側端部およびイメージガ
   イドの接眼側端部と接眼光学系を、光軸とほぼ直交する
   方向に同期して振動させるようにした内視鏡装置におい
   て、前記対物光学系およびイメージガイドの対物側端部
   の少なくとも一方を、挿入部の長手方向に延在する細長
   い圧電駆動素子によって光軸とほぼ直交する方向に振動
   可能に配置し、この圧電駆動素子に、該振動が等速往復
   運動となるような駆動信号を供給して所定の方向に所定
   の振幅で振動させ、観察される画像に光量むらを生じな
   いようにしたことを特徴とする内視鏡装置。