JP4338331B2

JP4338331B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP4338331B2
Application number: JP2001058133A
Authority: JP
Inventors: 紀子太田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002258164A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、医療及び工業等の分野に用いられる内視鏡の操作性を向上させた内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
消化器官の診断に採用されている内視鏡装置は、焦点距離を短焦点距離に変化させて消化器官の組織全体を観察するように構成されているが、この長焦点距離に変化させた場合には被写体との距離が離れると画像が小さくなってしまうため、微細な病変を詳細に観察することができなくなる。そのため、焦点距離を短焦点距離に変化させて微細な病変を拡大して詳細に観察するようにしている。
【０００３】
しかしながら、焦点距離を短焦点距離に変化させた観察では、拡大率が高々１０倍位であり、微細な病変を詳細に観察するには不充分な倍率である。そこで、ズーム機構を備えた光学レンズが用いられており、このズーム機構を起動させるには、ズーム機構を起動させるためのズームレバーを内視鏡の操作部に取付ける必要がある。このズームレバーを操作することにより、焦点距離を変化させることができる。
【０００４】
一方、焦点距離を長焦点距離に変化させて被写体を拡大して観察すると、焦点位置のずれ（ピントぼけ）が生じてしまうことがあり、この場合、長焦点距離位置での焦点調整を行う必要がある。したがって、内視鏡装置を取扱う医者、術者は、内視鏡に装填した処置具の操作、ズームレバーの操作、望遠レンズのピント合せをそれぞれ行う必要があり、その操作に困難が伴う。そこで、ズーム機能をもつ光学レンズ系を使用し、かつ被写体までの距離に応じてズーム機能付き光学レンズ系の焦点位置を調整する焦点距離可変手段を備えた内視鏡装置が開発されている（特開平４−１３１１２号公報参照）。
【０００５】
前記特開平４−１３１１２号公報に開示された内視鏡装置は、被写体との距離に応じて焦点距離が可変できる焦点距離可変手段を用いている。前記焦点距離可変手段は、被写体が遠い距離にある場合に焦点距離を長焦点距離に変化させ、被写体が近い距離にある場合に焦点距離を短焦点距離に変化させることにより、被写体を通常観察するか、又は被写体を拡大して観察しており、この焦点距離可変手段は随時駆動される。
【０００６】
ところで、内視鏡に処置具を装填して処置を行う場合、処置具が内視鏡の先端側から前方に突き出し、かつ処置具による処置部分に光が照射された状態で処置具が使用され、かつ処置具で光反射が起こっている環境で被写体との距離に応じた焦点距離が調整されることとなるため、前記焦点距離可変手段は、被写体に焦点を合せるのではなく、内視鏡から突出た処置具に焦点を合せる傾向が強く、処置具が遠い距離にある場合に焦点距離を長焦点距離に変化させ、処置具が近い距離にある場合に焦点距離を短焦点距離に変化させる。
【０００７】
したがって、処置具を移動させる度に焦点距離可変手段が動作してしまい、処置具による処置がしづらい。また処置具を動かす毎に焦点距離可変手段による焦点合せ時間を要するため、内視鏡を体腔内に挿入する時間が長くなり、その分だけ患者に苦痛を与えることとなる。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、自動焦点調整部による光学レンズ系の焦点位置の調整動作を必要に応じて停止させ処置具等の使用時の操作性を向上させた内視鏡装置に関するものである。
【０００９】
【発明の概要】
前記目的を達成するため、本発明に係る内視鏡装置は、ズーム機能を有する光学レンズ系により被写体を観察する内視鏡装置において、被写体までの距離に応じて前記光学レンズ系の焦点距離を変化させながら、合焦動作を行う自動焦点調整部と、前記光学レンズ系の焦点距離を予め定められた特定の焦点距離にシフトさせた上で合焦動作を行う定焦点調整部と、前記自動焦点調整部と前記定焦点調整部との動作を切替える切替スイッチとを有することを特徴とするものである。また前記切替スイッチは内視鏡の操作部に組込むことが望ましい。
【００１０】
また前記定焦点調整部は、前記光学レンズ系の焦点距離を、前記自動焦点調節部による可変焦点距離距離範囲のうちの短焦点距離側にシフトする。
【００１１】
また前記光学レンズ系を通した光信号を電気信号に変換する撮像素子を有し、前記自動焦点調整部及び前記定焦点調整部は、前記撮像素子が出力する信号の所定周波数成分を評価値として合焦焦点位置を定めるものであり、前記撮像素子が電荷結合素子（ＣＣＤ素子）である場合に、前記自動焦点調整部及び前記定焦点調整部は、前記光学レンズ系の合焦度合に応じて前記電荷結合素子（ＣＣＤ素子）が出力する信号の高周波成分が増減することを利用して、前記高周波成分を評価値として合焦焦点位置を定める。
【００１２】
また前記光学レンズ系は、固定位置に設けた不動レンズ系と、前記不動レンズ系に対して相対移動可能な可動レンズ系と、前記不動レンズ系及び前記可動レンズ系を通した光信号を電気信号に変換し、かつ前記不動レンズ系及び前記可動レンズ系に対して相対移動可能な撮像素子とを含むものとして構成してもよい。
【００１３】
また前記光学レンズ系を用いる場合、前記定焦点調整部は、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を、前記光学レンズ系の短焦点距離内で調整し、かつ前記電荷結合素子（ＣＣＤ素子）を光学レンズ系の短焦点距離位置に位置調整するものであり、一方、前記自動焦点調整部は、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を前記光学レンズ系の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で調整し、かつ前記撮像素子（電荷結合素子）を前記光学レンズ系の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で位置調整するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基いて本発明を説明する。図１に示すように本発明に係る内視鏡装置は、被写体の撮像画像を出力する内視鏡１と画像処理及び制御用のプロセッサ２とを組合せている。
【００１５】
前記内視鏡１の先端部には体腔内に挿入可能な細長の挿入部１ａが設けられており、その挿入部１ａにはズーム機能付き光学レンズ系３が組込まれている。
【００１６】
図２は、内視鏡先端部の概略を示したものであり、ズーム機能付き光学レンズ系３は、固定位置に設けた不動レンズ系３ａと、前記不動レンズ系３ａに対して相対移動可能な可動レンズ系３ｂと、前記不動レンズ系３ａ及び前記可動レンズ系３ｂを通した光信号を電気信号に変換し、かつ前記不動レンズ系３ａ及び前記可動レンズ系３ｂに対して相対移動可能な撮像素子３ｃとを含んでいる。撮像素子３ｃとしてはＣＣＤ素子（以下、ＣＣＤ素子３ｃと表記する）を用いている。
【００１７】
またプロセッサ２は自動焦点調整部１５と定焦点調整部１６とを有しており、定焦点調整部１６は、不動レンズ系３ａと可動レンズ系３ｂとの位置関係を、光学レンズ系３の短焦点距離内で調整し、かつＣＣＤ素子３ｃを光学レンズ系３の短焦点距離位置に位置調整する。一方、自動焦点調整部１５は、不動レンズ系３ａと可動レンズ系３ｂとの位置関係を光学レンズ系３の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で調整し、かつＣＣＤ素子３ｃを光学レンズ系３の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で位置調整する。
ズーム機能を備えた光学レンズ系３の一例を図２及び図３に基いて説明する。図２及び図３に示すように、内視鏡１の挿入部１ａには筒状をなす不動レンズ枠３ｄが設置され、不動レンズ枠３ｄに光学レンズ系３の不動レンズ３ａを搭載して不動レンズ３ａを挿入部１ａの先端側に固定して設ける。また不動レンズ枠３ｄの内側に筒状をなすガイド枠３ｅを設け、ガイド枠３ｅには光軸方向（図３の左右方向）に沿って直線案内溝３ｆ、３ｇを設けている。
【００１８】
ガイド枠３ｅの内側には可動レンズ枠３ｈが光軸方向に移動可動に嵌め込まれており、可動レンズ枠３ｈのキー３ｉとガイド枠３ｅの上段の直線案内溝３ｆとの嵌め合せにより可動レンズ枠３ｈを光軸の周りに回転させることなく光軸方向に直線移動させる。またガイド枠３ｅの外側にはリング３ｊが嵌め込まれており、リング３ｊと可動レンズ枠３ｈとはガイド枠３ｅの下段の直線案内溝３ｇを貫通したネジ３ｋで締結されている。なお、ガイド枠３ｅの内側に位置する枠３ｌには光軸方向へのネジ３ｋの動きを許容する図示しないスリットが設けられている。
【００１９】
またリング３ｊの鍔部３ｍには連結部材４ａを介して図１のソレノイド（またはモータ）４が連動されており、ソレノイド４により可動レンズ枠３ｈを光軸方向に直線移動させる。可動レンズ枠３ｈには可動レンズ系３ｂが不動レンズ系３ａに対峙して搭載され、可動レンズ枠３ｈが直線移動することにより不動レンズ系３ａと可動レンズ系３ｂとの相対距離が可変する。またリング３ｊとバネ座３ｎとの間にはスプリング３ｏが設けられ、スプリング３ｏはソレノイド４による可動レンズ枠３ｈへの力が解除された際に可動レンズ枠３ｈを不動レンズ系３ａ側に押し戻して可動レンズ系３ｂを所定の位置に復帰させるように作用する。リング３ｏによる可動レンズ系３ｂの復帰位置は、長焦点距離の範囲に設定される（図６（ａ））。
【００２０】
またガイド枠３ｅの内側には撮像素子枠３ｐが光軸方向に移動可動に嵌め込まれており、撮像素子枠３ｐのキー３ｑとガイド枠３ｅの上段の直線案内溝３ｆとの嵌め合せにより撮像素子枠３ｐは光軸の周りに回転させることなく、かつカム機構１８により光軸方向に直線移動されている。１９はシール材である。また撮像素子枠３ｐには撮像素子３ｃとしてのＣＣＤ素子（以下、ＣＣＤ素子３ｃと表記する）が可動レンズ系３ａに対峙させて搭載されている。また撮像素子枠３ｐと可動レンズ枠３ｈとの間にはスプリング３ｒが設けられ、スプリング３ｒは可動レンズ系３ｂに後述のＣＣＤ素子３ｃの受光面が接触するのを防止する。なお、図３のスプリング３ｒに変えて、図２に示すように可動レンズ系３ｂとＣＣＤ素子３ｃとの間にカバーガラス３ｖを配置し、撮像素子３ｃの受光面を保護するようにしてもよい。またカム機構１８は、撮像素子枠３ｐを可動レンズ系３ｂに対して光軸方向に移動させるように動作する。
【００２１】
また撮像素子枠３ｐには、ＣＣＤ素子３ｃを駆動制御して光学レンズ系３を通した光信号を電気信号に変換して出力させるＣＣＤ駆動回路３ｓ等の回路と、ＣＣＤ素子３ｃからの電気信号を伝送する信号ケーブル３ｔ等が搭載される。信号ケーブル３ｔはＣＣＤ素子３ｃからの電気的な映像信号を後述の初段映像信号処理回路６に伝送し、かつ初段映像信号処理回路６で信号処理された信号をＣＣＤ駆動回路３ｓ等に伝送する双方向性のものであり、後述するタイミングコントロール１０による時間制御の下に双方向性の信号伝送が制御される。
【００２２】
また挿入部１ａには送光光路５が光学レンズ系３に隣接して設置されている。この送光光路５は後述する調光部９からの調光された光を挿入部１ａに導入するものとして作用し、送光光路５は挿入部１ａの先端端面から送光レンズ５ａを通して被写体に平行光線による光照射を行う。なお、挿入部１ａは体腔内に挿入するものであるから細径である必要があり、送光光路５は光ファイバーを束ねた光ファイバー束として構成することが望ましい。
【００２３】
一方、図１に示すように前記プロセッサ２には、初段映像信号処理回路６と、画像メモリ７と、後段映像信号処理回路８と、調光部９と、タイミングコントロール１０と、システムコントーロール１１と、フロントパネルスイッチ１２と、電源部１３とが搭載されている。
【００２４】
初段映像信号処理回路６は、信号ケーブル３ｔを通して伝送されるＣＣＤ素子３ｃからの電気信号を信号処理し、その映像信号を画像メモリ７に逐次記憶させる。また後段映像信号処理回路８は、画像メモリ７に蓄積された映像信号を逐次読み出して信号処理を行い、その映像信号をモニタ―１４に出力する。モニタ―１４は後段映像信号処理回路８から出力される映像信号を表示面に可視画像として表示する。
【００２５】
またシステムコントーロール１１はキーボード１１ａから入力される指令データ及び図示しないメモリに記憶されたプログラムに基いてプロセッサ２の全体的な動作を制御し、タイミングコントロール１０はシステムコントーロール１１からの指令に基いてプロセッサ２の動作タイミングを制御する。またプロセッサ２は電源部１３から電力供給を受ける。
【００２６】
また調光部９は、信号ケーブル３ｔを通して伝送されるＣＣＤ素子３ｃからの電気信号に基いて撮像画像の明るさを検出して調光制御信号を得て、その調光制御信号に基いて絞りの開閉度合を制御し、その開閉度が制御された絞りに光源からの光を通過させ、光量が調整された光を送光光路５に出力する。
【００２７】
さらに実施形態の内視鏡装置は、図１に示すように被写体までの距離に応じてズーム機能付き光学レンズ系３の焦点位置を調整する自動焦点調整部１５と、前記光学レンズ系３の焦点位置を予め定められた固定の焦点位置に合焦する定焦点調整部１６と、前記自動焦点調整部１５と前記定焦点調整部１６との動作を切替える切替スイッチ１７とを有している。
【００２８】
またこの切替スイッチ１７は図１,図４及び図５に示すように内視鏡１の操作部１ｂに組込むことが望ましい。図５に示すように切替スイッチ１７は図示しない電気接点と、この電気接点をＯＮ／ＯＦＦさせる操作ノブ１７ａとを有している。操作ノブ１７ａは回転軸に嵌め込まれる環状軸部１７ｂと環状軸部１７ｂから半径方向に突き出た突起部１７ｃとを有している。突起部１７ｃには切替スイッチ１７の操作状態を示す「Ｗ」、「Ｔ」の識別文字が付されている。切替スイッチ１７の操作ノブ１７ａを「Ｗ」方向に回転させると、定焦点調整部１６を動作させることとなり、「Ｔ」方向に回転させると、定焦点調整部１６を停止させて自動焦点調整部１５に切替えて動作させることとなる。切替スイッチ１７は内視鏡１の操作部１ｂに組込むようにしたが、内視鏡１の操作部１ｂ以外に組込んでもよい。なお、切替スイッチ１７は光学レンズ３のズーム機能を起動させ、また光学レンズ３のズーム機能を停止させるものであるから、以下の説明では切替スイッチ１７をズームレバー１７として表記する。
【００２９】
次にズーム機能付き光学レンズ系３の焦点調整を行う自動焦点調整部１５及び定焦点調整部１６について図１,図６及び図７に基いて説明する。図６（ａ）は、ズームレバー１７をＯＦＦ（ズームレバー１７の操作ノブ１７ａを「Ｗ」側に回転する）にして、定焦点調整部１６により、光学レンズ系３の焦点距離を短焦点距離側の特定の焦点距離にシフトさせて焦点合せを行い、内視鏡１による撮像を行う場合を示す図である。図６（ｂ）は、ズームレバー１７をＯＮ（ズームレバー１７の操作ノブ１７ａを「Ｔ」側に回転する）にして定焦点調整部１６を停止させて自動焦点調整部１５を起動させ、光学レンズ系３の焦点距離を長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で変化させて焦点合わせを行う状態に移行する場合を示す図である。また図６（ｂ）には、図６（ａ）と比較して明らかなように図６（ａ）に示したＣＣＤ素子３ｃが可動レンズ系３ｂ側に前進して光学レンズ系３の焦点距離を長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で変化させて焦点合わせを行う様子を示している。図６（ｃ）は、ズームレバー１７をＯＮ（ズームレバー１７の操作ノブ１７ａを「Ｔ」側に回転する）にして定焦点調整部１６を停止させて自動焦点調整部１５を起動させ、光学レンズ系３の焦点距離を長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で変化させて焦点合わせが行われる状態を示す図である。なお、図６には動作を説明するのに必要最小限の符号のみを付してある。また白抜きの矢印は動作順を示している。
【００３０】
前記自動焦点調整部１５は、図１及び図６（ｃ）に示すように光学レンズ系３の焦点距離を長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で変化させて焦点合わせを行うものであり、図１のソレノイド４を駆動制御するソレノイド駆動回路部と合焦検知回路部とが含まれている。自動焦点調整部１５は、図６（ｂ）に示すようにズームレバー１７から入力するＯＮ信号に基いてカム機構１８により撮像素子枠３ｐを可動レンズ系３ｂ側に前進させ、ＣＣＤ素子３ｃを可動レンズ系３ｂに近づける。
【００３１】
さらに自動焦点調整部１５の前記合焦検知回路部は初段信号処理回路６から出力される映像信号に基いて直接フォーカシング情報を検出し光学レンズ系３による被写体撮像画像のピントがぼけていた場合（図６（ｂ））にはＣＣＤ素子３ｃに対する光学レンズ系３の焦点距離を調整する焦点調整信号を得る。前記ソレノイド駆動回路部は前記合焦検知回路部からの焦点調整信号に基いてソレノイド４を駆動して光学レンズ系３の可動レンズ系３ｂを光軸方向に可動させて焦点調節を行う（図６（ｃ））。
【００３２】
前記定焦点調整部１６は、図１及び図６（ａ）に示すようにズームレバー１７のＯＦＦ信号を受けてカム機構１８により撮像素子枠３ｐを可動レンズ系３ｂに対して光軸方向に後退させ、光学レンズ系３の焦点距離を短焦点距離側の特定の焦点距離にシフトさせて焦点合せを行う（図６（ａ））。
【００３３】
さらに前記自動焦点調整部１５及び前記定焦点調整部１６は、図７に示すように撮像素子としてのＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の所定周波数成分を評価値Ｓとして焦点位置の調整を行うものであり、自動焦点調整部１５及び定焦点調整部１６は、光学レンズ系３の合焦度合に応じてＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の高周波成分が増減することを利用して、前記高周波成分を評価値Ｓとして焦点位置の調整を行う。撮像素子３ｃとしてＣＣＤ素子（以下、ＣＣＤ素子３ｃと表記する）を用いた場合の自動焦点調整部１５と定焦点調整部１６を図６及び図７に基いて説明する。なお図７（ｂ）は自動焦点調整部１５と定焦点調整部１６との動作説明に用いる。
【００３４】
図６と図７とを対応させると、図６（ａ）及び（ｃ）の場合におけるＣＣＤ素子３ｃの出力信号に含まれる高周波成分は図７（ｂ）に示すように増加し、図６（ｂ）の場合におけるＣＣＤ素子３ｃの出力信号に含まれる高周波成分は図７（ａ）又は（ｃ）に示すように減少する。
図６（ｂ）に示すように自動焦点調整部１５によりＣＣＤ素子３ｃが可動レンズ系３ｂ側に近づけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより遠い位置にあると、図７（ａ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は減少し、自動焦点調整部１５により光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されると、図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加する。
【００３５】
自動焦点調整部１５は、光学レンズ系３の合焦度合に応じてＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の高周波成分が増減することを利用し、図７（ａ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分が減少する場合には可動レンズ系３ｂがＣＣＤ素子３ｃ側に近づけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより遠い位置にあると判断して、ソレノイド４で可動レンズ系３ｂを光軸方向に移動させる動作とカム機構１８でＣＣＤ素子３ｃを光軸方向に移動させる動作とを並行して行うことにより光学レンズ系３の焦点合せを続行し、図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加し、評価値Ｓが最大となると、光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させる。
【００３６】
一方、図６（ａ）において定焦点調整部１６によりＣＣＤ素子３ｃが可動レンズ系３ｂから光軸方向に遠ざけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより手前側にあると、図７（ｃ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は減少し、定焦点調整部１６により光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されると、図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加する。
【００３７】
定焦点調整部１６は、光学レンズ系３の合焦度合に応じてＣＣＤ素子３ｃが出力する信号の高周波成分が増減することを利用し、図７（ｃ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分が減少する場合にはＣＣＤ素子３ｃが可動レンズ系３ｂから遠ざけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃの手前側の位置にあると判断して、ソレノイド４で可動レンズ系３ｂをＣＣＤ素子３ｂ側の光軸方向に移動させて光学レンズ系３の焦点合せを続行し、図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加して評価値Ｓが最大となると、光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させる。
【００３８】
次に本発明の内視鏡装置を用いて消化器官の観察を行う場合を図８により説明する。まず図８において、ズームレバー１７がＯＮされているかいないかがシステムコントーロール１１により検出される（ステップＳ１）。
【００３９】
システムコントーロール１１はズームレバー１７がＯＦＦされていることを検出すると、定焦点調整部１６を起動させ、消化器官の観察対象となる全域を内視鏡装置により観察する通常観察モードに切替える（ステップＳ２）。
【００４０】
定焦点調整部１６は起動すると、ソレノイド４を停止させてソレノイド４がスプリング３ｏに抗して可動レンズ枠３ｈに付与している力を解除する。これに伴って可動レンズ系３ｂはスプリング３ｏのバネ力を受けて不動レンズ系３ｂ側に近づき、不動レンズ系３ａと可動レンズ系３ｂの配置関係は、光学レンズ系３の焦点距離を短焦点距離側の特定の焦点距離にシフトさせて焦点合せを行う位置関係となる（図６（ａ））。
【００４１】
また定焦点調整部１６はカム機構１８によるＣＣＤ素子３ｃの可動レンズ系３ａに対する位置関係を、光学レンズ系３の焦点距離を短焦点距離側の特定の焦点距離にシフトさせて焦点合せを行うように調整設定する。
【００４２】
次いで定焦点調整部１６はＣＣＤ素子３ｃの出力信号に含まれる高周波成分を監視する。この場合、ＣＣＤ素子３ｃの信号に含まれる高周波成分は図７（ａ）に示すように減少するため、定焦点調整部１６は光学レンズ系３の焦点合せが終了していないことを検出し、ソレノイド４により可動レンズ系３ｂを不動レンズ系３ａに対して光軸方向に移動させて、光学レンズ系３の焦点位置にＣＣＤ素子３ｃの受光面上になるように焦点調整を継続する。定焦点調整部１６は図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分が増加して評価値Ｓが最大となった場合に光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させる（ステップＳ３）。この場合、光学レンズ系３の焦点位置は短焦点距離側の特定の焦点位置にあるため、消化器官の観察対象となる全域を視野内に収めることとなり、ＣＣＤ素子３ｃからの撮像信号は映像信号処理回路６，８で信号処理され、モニタ―１４に可視画像として表示される。
【００４３】
この状態で消化器官の観察対象となる全域を内視鏡装置により観察する通常観察モードでの観察が行われる（ステップＳ４）。
【００４４】
通常観察モードでの観察が終了してズームレバー１７を「Ｔ」側に切替えると、システムコントーロール１１はズームレバー１７がＯＮされたことを検出し、自動焦点調整部１５を起動させ、消化器官の微細病変を拡大して内視鏡装置により観察する拡大観察モードに切替える（ステップＳ５）。
【００４５】
自動焦点調整部１５は起動すると、ズームレバー１７のＯＮ信号に基いてカム機構１８により撮像素子枠３ｐを可動レンズ系３ｂ側に前進させる（図６（ｂ））。この場合、光学レンズ系３特に不動レンズ系３ａ及び可動レンズ系３ｂとＣＣＤ素子３ｃとの配置関係は、光学レンズ系３の焦点距離が長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内の位置関係となる（図６（ｂ））。
【００４６】
自動焦点調整部１５は、ＣＣＤ素子３ｃの出力信号に含まれる高周波成分を監視する。自動焦点調整部１５は、図７（ａ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分が減少する場合には可動レンズ系３ｂがＣＣＤ素子３ｃ側に近づけられて光学レンズ系３の焦点位置がＣＣＤ素子３ｃより遠い位置にあると判断して、ソレノイド４で可動レンズ系３ｂを光軸方向に移動させる動作とカム機構１８でＣＣＤ素子３ｃを光軸方向に移動させる動作とを並行して行うことにより光学レンズ系３の焦点合せを続行し、図７（ｂ）に示すようにＣＣＤ素子３ｃから出力される信号の高周波成分は増加して評価値Ｓが最大になると、光学レンズ系３の焦点がＣＣＤ素子３ｃの受光面上に合焦されたと判断して光学レンズ系３の焦点合せを終了させる（ステップＳ６）。この場合、光学レンズ系３の焦点距離が長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内となるため（図６（ｂ））、消化器官の微細な病変部分を視野内に収めることとなり、ＣＣＤ素子３ｃからの撮像信号は映像信号処理回路６，８で信号処理され、モニタ―１４に可視画像として拡大表示される。
【００４７】
以上の実施の形態による説明では、医療現場で用いる内視鏡装置を例にとって説明したが、本発明の内視鏡装置は工業用の分野に用いられる内視鏡装置にも同様に適用することができるものであり、医療用分野のものに限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、自動焦点調整部による光学レンズ系の焦点位置の調整動作を必要に応じて停止させ、光学レンズ系の焦点位置を予め定められた固定焦点位置に合焦するため、内視鏡の先端部から処置具を突出して処置を行う場合にも、この処置具に自動焦点調整部による焦点合せが行われることはなく、処置具の動きに関係なく短焦点距離範囲内の固定焦点位置での通常観察と、長焦点距離範囲内での焦点合せによる拡大観察とを切替えることができ、処置具等の使用時の操作性を向上させることができるばかりでなく、内視鏡を体腔内に挿入する時間が従来と比較して短くすることができ、患者に与える苦痛を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内視鏡装置の一例を示す構成図である。
【図２】内視鏡先端部を示す断面図である。
【図３】ＣＣＤ素子と光学レンズ系との関係を示す断面図である。
【図４】内視鏡の操作部を示す図である。
【図５】切替スイッチを分解して示す図である。
【図６】光学レンズ系の動作を示す図である。
【図７】光学レンズ系とＣＣＤ素子から出力される信号の状態を示す図である。
【図８】動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１内視鏡
２プロセッサ
３光学レンズ系
３ａ不動レンズ系
３ｂ可動レンズ系
４ソレノイド
１５自動焦点調整部
１６定焦点調整部
１７切替スイッチ（ズームレバー）
１８カム機構

Claims

ズーム機能を有する光学レンズ系により被写体を観察する内視鏡装置において、
被写体までの距離に応じて前記光学レンズ系の焦点距離を変化させながら、合焦動作を行う自動焦点調整部と、
前記光学レンズ系の焦点距離を予め定められた特定の焦点距離にシフトさせた上で合焦動作を行う定焦点調整部と、
前記自動焦点調整部と前記定焦点調整部との動作を切替える切替スイッチとを有することを特徴とする内視鏡装置。
請求項１記載の内視鏡装置において、
前記切替スイッチは内視鏡の操作部に組込まれたことを特徴とする内視鏡装置。
請求項１記載の内視鏡装置において、
前記定焦点調整部は、前記光学レンズ系の焦点距離を、前記自動焦点調節部による可変焦点距離距離範囲のうちの短焦点距離側にシフトするものであることを特徴とする内視鏡装置。
請求項１記載の内視鏡装置において、
前記光学レンズ系を通した光信号を電気信号に変換する撮像素子を有し、
前記自動焦点調整部及び前記定焦点調整部は、前記撮像素子が出力する信号の所定周波数成分を評価値として焦点位置の調整を行うことを特徴とする内視鏡装置。
請求項４記載の内視鏡装置において、
前記撮像素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ素子）であることを特徴とする内視鏡装置。
請求項５記載の内視鏡装置において、
前記自動焦点調整部及び前記定焦点調整部は、前記光学レンズ系の合焦度合に応じて前記電荷結合素子（ＣＣＤ素子）が出力する信号の高周波成分が増減することを利用して、前記高周波成分を評価値として焦点位置の調整を行うことを特徴とする内視鏡装置。
請求項１記載の内視鏡装置において、
前記光学レンズ系は、固定位置に設けた不動レンズ系と、前記不動レンズ系に対して相対移動可能な可動レンズ系と、前記不動レンズ系及び前記可動レンズ系を通した光信号を電気信号に変換し、かつ前記不動レンズ系及び前記可動レンズ系に対して相対移動可能な撮像素子とを含むことを特徴とする内視鏡装置。
請求項７記載の内視鏡装置において、
前記定焦点調整部は、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を、前記光学レンズ系の短焦点距離内で調整し、かつ前記撮像素子を前記光学レンズ系の短焦点距離位置に位置調整することを特徴とする内視鏡装置。
請求項７記載の内視鏡装置において、
前記自動焦点調整部は、前記不動レンズ系と前記可動レンズ系との位置関係を前記光学レンズ系の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で調整し、かつ前記撮像素子を前記光学レンズ系の長焦点距離端と短焦点距離端の範囲内で位置調整することを特徴とする内視鏡装置。