JP3114239B2

JP3114239B2 - 狭所挿入型観察装置

Info

Publication number: JP3114239B2
Application number: JP03136932A
Authority: JP
Inventors: 茂西村
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 2000-12-04
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JPH04338446A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば人体その他の体
腔内や機械装置の内部等のように細い通路等の狭所に挿
入されて、この狭所またはその奥部における被写体像に
関する情報を電気信号に変換して外部に伝送して、この
信号を処理した上でモニタ装置に表示してその観察を可
能とする狭所挿入型観察装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】狭所挿入型観察装置の一例として医療
用，工業用の内視鏡がある。内視鏡は、体腔等に挿入さ
れる挿入部に本体操作部を連設し、この本体操作部をユ
ニバーサルコードを介して照明ランプを装着した光源装
置に接続する構成となっている。また、内視鏡は体腔等
の内部を照明するために、挿入部先端に臨む出射端，ユ
ニバーサルコードのコネクタ側に入射端を有する光ファ
イババンドルからなるライトガイドが配設されている。
ここで、内視鏡はその観察システムとして、光学式の内
視鏡と、電子内視鏡とがあるが、電子内視鏡として構成
する場合には、挿入部の先端の観察窓に装着した対物レ
ンズの結像位置にＣＣＤその他の固体撮像素子を備えた
撮像手段を配設しておき、この撮像手段によって被写体
像に関する情報を電気信号に変換してプロセッサに伝送
し、このプロセッサで映像信号を処理することによっ
て、ＮＴＳＣその他のコンポジット映像信号となし、こ
れをモニタ装置に表示するようにしている。ここで、プ
ロセッサは内視鏡とは別個の機器として、光源装置，モ
ニタ装置等と共に適宜の位置に設置されるようになって
おり、撮像手段からの信号ケーブルはライトガイドと共
に挿入部から本体操作部を経てユニバーサルコードに挿
通され、このユニバーサルコードの先端部分を分岐させ
て、一方は光源装置に、他方はプロセッサに着脱可能に
接続する構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した如
く、内視鏡とは別個にプロセッサを設ける構成とする
と、被写体の観察システム全体の構成が複雑化すると共
に大型化するという問題点がある。また、撮像手段から
プロセッサに至るまでの間を信号ケーブルにより電気的
に接続して、この信号ケーブルを介して撮像手段に対す
る駆動信号を伝送し、また撮像手段からの映像信号をプ
ロセッサに伝送するが、この信号ケーブルの全長が長く
なると、それだけ信号が劣化すると共にノイズの混入の
おそれも高くなるといった欠点もあり、またその間をア
イソレーションする機構も必要になる。さらに、通常、
プロセッサには複数の内視鏡が接続されることになる
が、各内視鏡における撮像手段とプロセッサにおける映
像信号処理手段との間の画質的な特性の不一致が生じる
ことがあり、プロセッサに接続される内視鏡によって
は、必ずしも良質な画像が得られず、また画質のばらつ
きが生じることにもなる。従って、画質の点を考慮すれ
ば、各内視鏡に対して専用のプロセッサを設けて、その
撮像手段に合わせてプロセッサを調整しておくのが好ま
しいが、このようにすると、多数のプロセッサを必要と
し、その設置スペースが極めて大きくなってしまう。

【０００４】本発明は以上のような従来技術の欠点や問
題点を解消するためになされたものであって、その目的
とするところは、小型で簡単な構成によって高画質の映
像信号を取得することができ、しかも簡単な構成で撮像
手段駆動回路，映像信号処理手段及び同期回路をアイソ
レーションすることができるようにした狭所挿入型観察
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、本体部に挿入部を連設し、この挿入
部の先端部に撮像手段を設け、本体部には、撮像手段を
駆動する撮像手段駆動回路と、撮像手段からの信号を処
理する映像信号処理手段と、同期回路とを内蔵させると
共に、前記撮像手段によって得られる被写体の映像を表
示するモニタ装置への接続用コネクタを設け、また前記
挿入部には被写体を照明するためのライトガイドを照明
ランプを内蔵した光源装置に接続し、この光源装置には
照明ランプを点灯させる交流電源が接続されると共に、
この光源装置に充電型電池を内蔵させて、この充電型電
池を前記撮像手段駆動回路，映像信号処理手段及び同期
回路の電源となし、かつ前記充電型電池は、前記照明ラ
ンプ消灯時には充電状態となし、また点灯時に電源と電
気的に絶縁させて、放電可能な状態に切り換わる切換手
段を備える構成としたことをその特徴とするものであ
る。

【０００６】

【作用】ここで、本発明の対象とする狭所挿入型観察装
置は、本体部より細い通路内に挿入することができる挿
入部を連設したものであって、本体操作部に体腔内や機
械装置の内部等に挿入される挿入部を連設した内視鏡を
含む概念である。ただし、内視鏡は体腔その他の暗所に
挿入される関係から、被写体を照明する照明手段を備
え、また取得する情報は被写体の光学像であるのが一般
的ではあるが、本発明の観察装置においては、被写体を
照明することや、取得する情報が光学像であることを必
須の要件とするものではない。例えば、観察装置以外か
ら照明光が得られる場合や、非可視像である赤外画像を
撮影するものであり、かつ全く照明を行う必要がない場
合、さらには内視鏡その他の機器によって別途照明光照
射手段により照明することができる場合等にあっては、
観察装置自体に照明手段を持たせる必要はない。要は、
本体部を挿入することができないような細い経路その他
の狭所に挿入して、その挿入経路自体またはその奥部の
観察を行うための装置である。

【０００７】而して、この観察装置における必須の構成
としては、被写体の画像に関する情報を光電変換するた
めの撮像手段と、この撮像手段からの映像信号を処理す
る映像信号処理手段及び撮像手段を駆動して信号の読み
出し制御を行う撮像素子駆動回路と、この映像信号処理
手段及び撮像素子駆動回路の動作制御を行うための基準
周波数信号及び水平同期信号，垂直同期信号等を生成す
る同期回路とを備えている。この観察装置自体は被写体
を撮像するための装置であって、本体部を挿入できない
狭所に挿入してその観察を行うものである。従って、挿
入部の長さは観察対象となる挿入経路に応じた長さとす
ればよい。

【０００８】ここで、信号ケーブルの長さは、撮像手段
が装着されている挿入部の先端と本体部との間の距離に
相当する分の長さだけで良いことから、ユニバーサルコ
ードを介してプロセッサに接続される信号ケーブルを備
えた従来の電子内視鏡等と比較して信号ケーブルの長さ
を約半分乃至それ以下とすることが可能となり、信号の
劣化やノイズの混入を最小限に抑制することができる。
しかも、別途プロセッサを設けて、それに接続する必要
がないことから、観察システム全体を小型化，コンパク
ト化することができる。従って、この観察装置を電子内
視鏡として構成した場合において、省スペース化を図る
ことができるようになり、病院の診療室等におけるスペ
ース的に余裕のない場所等で使用するのに有利である。
しかも、撮像手段とプロセッサとが一体化した構成とな
っているので、撮像手段の特性に応じてプロセッサを構
成する各種の処理回路の特性を調整しておくことによっ
て、常に最良の画質の映像信号を取得することができる
ようになる。しかも、撮像手段駆動回路，映像信号処理
手段及び同期回路の電源は、光源装置の電源により充電
される充電型電池を用いる。そして、光源側の電源とア
イソレーションするために、充電型電池は、照明ランプ
消灯時には充電状態となし、また点灯時に電源と電気的
に絶縁させて、放電可能な状態に切り換わる切換手段を
設ける。

【０００９】

【実施例】以下、図１及び図２に基づいて本発明の実施
例を図面に基づいて説明する。この実施例では、本発明
の観察装置を電子内視鏡として構成したものを示す。図
中において、20は内視鏡を示し、この内視鏡20は本体操
作部21に体腔等の内部に挿入される挿入部22を連設して
なるものであって、この挿入部22は、周知の如く、本体
操作部21への連設部から大半の部分は軟性部で、この軟
性部の先端にはアングル部が、またアングル部の先端部
には先端硬質部が順次連設されている。そして、アング
ル部は本体操作部21に設けたアングルノブ（図示せず）
により所望の方向に湾曲操作可能となっている。先端硬
質部には照明窓及び観察窓が形設されており、照明窓に
は照明光を拡散させるための照明用レンズ23が装着され
ており、このレンズ23には照明光を伝送するための光フ
ァイババンドルからなるライトガイド24の出射端24ａが
臨んでいる。また、観察窓には対物レンズ25が装着され
ており、この対物レンズ25の結像位置には撮像手段とし
てのＣＣＤ26が設けられている。ここで、ＣＣＤ26とし
ては、挿入部22の細径化の観点から、単板の固体撮像素
子を用い、また信号処理の簡素化の見地から、このＣＣ
Ｄ26には色フィルタアレイを設けるようにしている。

【００１０】ＣＣＤ26には信号ケーブル27が接続されて
おり、この信号ケーブル27の他端は本体操作部21にまで
延在せしめられて、プロセッサを構成するアナログ信号
処理回路28に伝送されるようになっている。また、この
信号処理回路28には同期回路29から同期信号が入力され
て、その作動が制御されることになる。さらに、この同
期回路29はＣＣＤ駆動回路30にも必要なパルス信号が入
力されて、このＣＣＤ駆動回路30からＣＣＤ26に読み出
し駆動信号を加えることができるようになっている。そ
して、この信号処理回路28によってＮＴＳＣ等のコンポ
ジット映像信号が生成され、このコンポジット映像信号
はモニタ装置31に接続されるようになっており、また外
部の画像メモリ装置32にも接続することができるように
なっている。従って、これらモニタ装置31への接続コネ
クタ33及びメモリ接続端子34が本体操作部21に形成され
ている。ここで、画像メモリ装置32には、Ａ／Ｄ変換器
32ａ，フィールドメモリ32ｂ及びＤ／Ａ変換器32ｃを有
し、Ｄ／Ａ変換器32ｃからの出力信号はフリーズ画像表
示用モニタ35に入力することができるようになってい
る。この画像メモリ装置32は信号処理回路28における処
理と同期させる必要があることから、画像メモリ装置32
には外部同期が導入可能な同期回路32ｄが設けられてお
り、この同期回路32ｄは本体操作部21に内蔵されている
同期回路29からの同期信号に基づいてデジタル信号処理
を行うのに必要なパルス信号を生成するようになされて
いる。従って、この同期回路29を画像メモリ装置32に導
入するために、本体操作部21には同期出力端子36が設け
られている。そして、前述したモニタ装置31及び画像メ
モリ装置32からなる外部機器に接続するための接続コネ
クタ33，メモリ接続端子34及び同期出力端子36はこれら
外部機器と電気的に絶縁した状態とするために、トラン
スやフォトカプラ等からなるアイソレーション素子ＩＳ
が設けられている。

【００１１】次に、被写体を照明するための照明手段と
しては、前述したライトガイド24が用いられ、このライ
トガイド24は挿入部22から本体操作部21を介して、この
本体操作部21に連設したユニバーサルコード37に挿通さ
れて、光源装置38に着脱可能に接続されるようになって
いる。この光源装置38はＡＣ電源プラグ38ａを電源に接
続することによって点灯せしめられる照明ランプ39を有
し、この照明ランプ39からの照明光はコンデンサレンズ
40を介してライトガイド24の入射端24ｂに入射せしめら
れるようになっている。そして、この照明ランプ39から
コンデンサレンズ40に至る照明光路の途中位置には光量
絞り手段41が設けられており、この光量絞り手段41を操
作することによって、照明光の光量を調整することがで
きるようになっている。

【００１２】また、光源装置38には、充電式のバッテリ
42が内蔵されており、このバッテリ42によって本体操作
部21に内蔵されている信号処理回路28には同期回路29，
信号処理回路28，同期回路29及び同期回路30に電源を供
給するためのものである。このバッテリ42は照明ランプ
39と同じ電源から充電させるようになっており、前述し
た各回路に電源供給時にはＡＣ電源から電気的に絶縁さ
れるようになっている。この切り換えを自動的に行うた
めに、図２に示す回路構成が設けられている。同図から
明らかなように、バッテリ42はＡＣ電源43から供給され
る交流電源を、トランスＴと整流器Ｄとからなる整流回
路44によって直流に変換して、バッテリ42に蓄電させる
ことができるようになっている。そして、バッテリ42に
おける充電側と放電側とにはそれぞれスイッチ45，46が
設けられており、このスイッチ45，46はスイッチ駆動回
路47によって連動して切り換わるようになっている。こ
のスイッチ駆動回路47は照明ランプ39の作動に連動して
切り換わるスイッチ47ａを有し、照明ランプ39が非点灯
状態にあるときには、スイッチ駆動回路47のスイッチ47
ａがＯＦＦの状態に保持され、このときには、スイッチ
45がＯＮすると共に、スイッチ46はＯＦＦの状態とな
り、バッテリ42に充電が行われる。また、照明ランプ39
が点灯すると、スイッチ回路47のスイッチ47ａがＯＮの
状態になって、スイッチ45がＯＦＦ，スイッチ46がＯＮ
して、バッテリ42は放電可能となる。ここで、スイッチ
駆動回路47における電源47ｂからコイルC1，C2に通電し
たり、通電を遮断したりすることによってスイッチ45，
46のＯＮ，ＯＦＦ制御されるようになっており、このよ
うに構成することによりバッテリ42の放電時には、この
バッテリ42はＡＣ電源43とも、スイッチ駆動回路47とも
電気的に絶縁されることになる。

【００１３】本実施例はこのように構成されるものであ
って、光源装置38をＡＣ電源43に接続した状態において
は、内視鏡20の不使用時には光源装置38の照明ランプ39
を消灯状態に保持されることから、スイッチ駆動回路47
のスイッチ47ａがＯＦＦとなって、この結果、スイッチ
45がＯＮし、スイッチ46がＯＦＦとなって、バッテリ42
が充電される。そこで、内視鏡20を使用する場合には、
まず光源装置38の照明ランプ39を点灯させる。これによ
って、スイッチ回路47のスイッチ47ａが切り換わって、
バッテリ42がＡＣ電源43との接続が遮断されると共に、
放電可能な状態となる。

【００１４】而して、内視鏡20の挿入部22を患者の体内
等に挿入するが、光源ランプ39が点灯しているので、こ
の挿入部22を観察対象とする部位にまで導く際におい
て、この体内の映像を撮影してモニタ装置31に表示させ
るようにすれば、挿入部22を円滑に観察対象部に進行さ
せることができる。そして、この観察対象部の映像をモ
ニタ装置31に映し出すことによって、内視鏡検査が行わ
れ、また必要に応じて挿入部22に設けられている鉗子チ
ャンネル（図示せず）を介して鉗子その他の処置具を挿
通させることによって、細胞を採取したり、また患部の
治療等を行うことができる。

【００１５】そこで、この観察対象部の映像の取得につ
いて説明する。照明ランプ39が点灯することによって、
この照明ランプ39からの照明光はライトガイド24により
伝送されて、体内の照明が行われる。そして、被写体か
らの反射光は対物レンズ25を介して、その結像位置に設
けたＣＣＤ26に結像されて、このＣＣＤ26により光電変
換される。そこで、ＣＣＤ駆動回路30からの読み出し駆
動信号をＣＣＤ26に入力することによって、このＣＣＤ
26に蓄積された信号電荷が読み出されて、信号ケーブル
27を介してアナログ信号処理回路28に伝送され、所定の
信号処理が行われて、コンポジット映像信号が生成され
る。このコンポジット映像信号はモニタ装置31に出力さ
れて、被写体の映像が表示される。また、メモリ接続端
子34及び同期出力端子36に画像メモリ装置32を接続する
と、アナログ信号処理回路28で生成したコンポジット映
像信号が取り込まれ、この画像メモリ装置32に画像フリ
ーズ装置35を接続しておけば、フリーズ画像を表示する
ことができ、またハードコピー装置を接続すれば、画像
のハードコピーを作成することができる。

【００１６】このように、本体操作部21にコンポジット
映像信号を生成するのに必要な回路を内蔵させることに
よって、全体としての電子内視鏡システムの構成を小型
化，コンパクト化することができると共に、ＣＣＤ26か
らの信号ケーブル27の長さを著しく短縮することができ
て、信号の劣化及びノイズの混入を最小限に抑制するこ
とができることはもとより、本体操作部21に内蔵されて
いるプロセッサとして、アナログ信号処理回路28とな
し、このアナログ信号処理回路28によってコンポジット
映像信号を生成できるようにしていることから、本体操
作部21内への供給電力を少なくすることができ、電源と
してバッテリ42を使用しても、十分長時間の作動が可能
となる。

【００１７】しかも、本体操作部21をモニタ装置31や画
像メモリ装置32等といった外部機器と接続するための接
続コネクタ33，メモリ接続端子34及び同期出力端子36の
部位にはアイソレーション素子ＩＳを設けるようにして
いることから、患者の体内に挿入される内視鏡20をこれ
ら外部機器と電気的に絶縁することができる。また、バ
ッテリ42はその放電時には確実にＡＣ電源43と絶縁され
ることができる。従って、患者の安全保護が十分に図ら
れることになる。また、例えばアナログ信号処理回路28
におけるエミッタフォロワ回路（図示せず）の出力側に
もアイソレーション素子を設けるようにすれば、さらに
患者の安全保護の完全性が図られる。なお、観察する部
位によっては被写体に向けて照射される照明光の光量を
調整する必要があり、この照明光量の調整はアナログ信
号処理回路28における信号に基づいて行われるが、ＣＣ
Ｄ26に電子シャッタを付設し、この電子シャッタでＣＣ
Ｄ26の露光時間の調整を行うようにすればよい。ただ
し、電子シャッタによる露光時間の調整だけでは不十分
であれば、光量絞り手段41をマニュアル操作により調整
可能となし、この光量絞り手段41の操作を併用すればよ
い。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、細い通
路その他の狭所に挿入される挿入部を本体部に連設し
て、挿入部の先端部に撮像手段を設け、撮像手段を駆動
する撮像手段駆動回路と、撮像手段からの信号を処理す
る映像信号処理手段と、同期回路とを本体部に内蔵させ
ると共に、この本体部には、撮像手段によって得られる
被写体の映像を表示するモニタ装置への接続用コネクタ
を設け、さらに被写体への照明手段を構成する光源装置
に充電型電池を内蔵させて、この充電型電池を撮像手段
駆動回路，映像信号処理手段及び同期回路の電源とな
し、切換手段によって照明ランプ消灯時には充電型電池
を充電状態となし、また点灯時にはこの充電型電池を電
源と電気的に絶縁させて、放電可能な状態に切り換わる
構成としたので、観察システム全体を小型化，コンパク
ト化することができ、また信号ケーブルの長さを極めて
短くすることが可能となり、信号の劣化やノイズの混入
を最小限に抑制することができるようになり、さらには
撮像手段とプロセッサとが一体化した構成となっている
ので、撮像手段の特性に応じてプロセッサを構成する各
種の処理回路の特性を調整しておくことによって、常に
最良の画質の映像信号が取得され、しかも簡単な構成に
より撮像手段駆動回路，映像信号処理手段及び同期回路
の電源を確実にアイソレーションすることができる等の
諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の狭所挿入型観察装置を電子内視鏡装置
として構成したものを示す回路構成図である。

【図２】図１のバッテリの作動回路図である。

【符号の説明】

20 内視鏡 21 本体操作部 22 挿入部 24 ライトガイド 26 ＣＣＤ 27 信号ケーブル 28 アナログ信号処理回路 29 同期回路 30 ＣＣＤ駆動回路 31 モニタ装置 32 画像メモリ装置 33 接続コネクタ 34 メモリ接続端子 36 同期出力端子 38 光源装置 42 バッテリ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/04 372 G02B 23/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体部に挿入部を連設し、この挿入部の
先端部に撮像手段を設け、本体部には、撮像手段を駆動
する撮像手段駆動回路と、撮像手段からの信号を処理す
る映像信号処理手段と、同期回路とを内蔵させると共
に、前記撮像手段によって得られる被写体の映像を表示
するモニタ装置への接続用コネクタを設け、また前記挿
入部には被写体を照明するためのライトガイドを照明ラ
ンプを内蔵した光源装置に接続し、この光源装置には照
明ランプを点灯させる交流電源が接続されると共に、こ
の光源装置に充電型電池を内蔵させて、この充電型電池
を前記撮像手段駆動回路，映像信号処理手段及び同期回
路の電源となし、かつ前記充電型電池は、前記照明ラン
プ消灯時には充電状態となし、また点灯時に電源と電気
的に絶縁させて、放電可能な状態に切り換わる切換手段
を備える構成としたことを特徴とする狭所挿入型観察装
置。