JP4436537B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細長な挿入部の先端部に通常観察用としての低倍率光学系と拡大観察用としての高倍率光学系とを有する内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて各種治療処置のできる光ファイバーを用いた光学式ファイバー内視鏡や、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの固体撮像素子を用いた電子内視鏡が広く用いられている。
【０００３】
このような内視鏡は、例えば特開平６−１８６４８５号公報に記載されているように、体腔内の臓器を微細観察するために細長な挿入部の先端部に対物光学系を前後させるアクチュエータを搭載し、通常観察像とズームした拡大観察像が得られるものが提案されている。
また、特開平４−２０８９１５号公報に記載されている内視鏡は、細長な挿入部の先端部に設けた対物光学系を前後させるものとして電磁ソレノイドを用いたものが提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記特開平６−１８６４８５号公報や特開平４−２０８９１５号公報に記載の内視鏡は、通常観察像と拡大観察像を得るため、細長な挿入部の先端部に対物光学系を前後させる圧電アクチュエータや電磁ソレノイドを設けた構成であったため、前記挿入部の先端部が太くなってしまい、挿入性が悪くなるという問題があった。
【０００５】
一方、これに対して特開昭６４−２４２１５号公報や特開平５−２９７２８８号公報に記載されている内視鏡は、細長な挿入部の先端部に複数の対物光学系を設け、前者では２つの光ファイバを設けており、後者では２つの固体撮像素子を設けたものが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に倍率が異なるだけならば、ファイバだけ或いは固体撮像素子だけを挿入部の先端部に設けて構成した内視鏡でも良いが、前者（特開昭６４−２４２１５号公報）に記載の内視鏡は、挿入部の先端部に２つの観察用光ファイバを搭載しているため、ファイバを２つ並べると操作部側に設けられる接眼部（接眼光学系）が２つ必要になり、操作部が大きくなってしまう。従って操作性が悪くなるという問題があった。
【０００７】
一方、後者（特開平５−２９７２８８号公報）に記載の内視鏡は、挿入部の先端部に２つの固体撮像素子を搭載しているため、固体撮像素子を２つ並列に配置すると先端部が太くなり、一方、固体撮像素子を直列に配置すれば挿入部が長くなって挿入性が悪くなる。更に、撮像素子が２つある場合、ＣＣＵ（画像処理装置）が二台必要となる。また、ＣＣＵが１台でも切り替え装置が必要となり、いずれも装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、操作性を損なうこと無くまた、システムを大型化することなく、例えば気管支などの狭い管腔の臓器にも使用可能な細い外径で通常観察像と拡大観察像とが得られる内視鏡を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、細長な挿入部の先端部に通常観察用としての低倍率光学系と拡大観察用としての高倍率光学系とを有する内視鏡において、前記観察用光学系の一方は第１の対物レンズとイメージファイバ束とを有して前記通常観察用としての低倍率光学系を構成し、前記観察用光学系の他方は第２の対物レンズと固体撮像素子とを有して前記拡大観察用としての高倍率光学系を構成したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は本発明の第１の実施の形態の内視鏡を示す外観図、図２は図１の内視鏡挿入部の先端部の外観図、図３は図２の先端部の断面図である。
【００１１】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の内視鏡１は、細長で可撓性を有する挿入部２と、この挿入部２の基端側に連設される把持部を兼ねる操作部３と、この操作部３上部に設けた接眼部４とを備えて水密に構成されている。尚、前記操作部３側部にはライトガイド等を内蔵したユニバーサルコード５の基端部を連結していて、このユニバーサルコード５の端部は図示しない光源に接続するためのコネクタ部（不図示）が設けられている。
【００１２】
前記挿入部２は、先端側から観察光学系等を備えた硬質の先端本体部１１と、この先端本体部１１の後端に隣接して湾曲駒が連結されて構成される湾曲自在な湾曲部１２と、この湾曲部１２の後端に隣接して形成され、可撓性を有する柔軟な可撓管部１３とから構成される。
前記操作部３には、フリーズ・レリーズなどの画像制御指示などを行うためのリモートスイッチ１４が設けられている。また、前記操作部３の後端側には、湾曲操作レバー１５が設けてあり、この湾曲操作レバー１５を回動操作することにより前記湾曲部１２を湾曲することができる。
【００１３】
更に、この操作部３には、吸引操作を行うための吸引ボタン１６と、この吸引ボタン１６の基端付近から側部方向に突出して挿入部２内に設けられた図示しない吸引チャンネルに連通する吸引口金１７とが設けられている。
前記吸引口金１７は、図示しないチューブを介して吸引装置（不図示）に接続され、前記吸引ボタン１６を適宜操作することによって、挿入部２内に設けられた吸引チャンネル（不図示）、吸引口金１７を介して体腔内の体液などを吸引することができるようになっている。更に、操作部３の先端側には、鉗子などの処置具を挿入するための処置具挿入口１８が設けられている。この処置具挿入口１８は、挿入部２内に設けられた図示しない処置具挿通用チャンネルに連通している。また、前記処置具挿入口１８には、鉗子栓１９が着脱自在に取り付けられている。
【００１４】
図２に示すように前記挿入部先端本体部１１の先端面１１ａには処置具が突出する処置具開口２１と、被検査部位に向けて照明光が出射される照明用レンズカバー２２と、観察光学系の前面に配置された観察用レンズカバー２３、２４とが設けられている。
【００１５】
図３に示すように先端本体部１１には前記観察光学系を配設するための枠用透孔２５、２６が形成されている。
前記枠用透孔２５には観察光学系として複数のレンズ群２７を支持するレンズ枠２８が配設されていると共に、前記枠用透孔２６には複数のレンズ群２９を支持するレンズ枠３０が配設されている。
【００１６】
また、観察光学系を構成するイメージガイド３１を配設するための透孔は本実施の形態では枠用透孔２６と共通となっている。更に、図示しない照明光学系であるライトガイドを配設するための透孔及び前記処置具挿通用チャンネルや吸引チャンネルを配置するためのチャンネル用透孔なども形成されている。
【００１７】
また、前記観察用レンズカバー２３、２４は、それぞれレンズ枠２８、３０の先端に設けられて挿入部先端本体部１１の先端面１１ａに位置するように配置されている。尚、前記処置具挿通用チャンネルの内孔と前記処置具開口２１とが連通し、前記したようにこの処置具挿通用チャンネルの他端部は前記操作部３の処置具挿通口１８に連通している。
【００１８】
一方、内視鏡内蔵物の主要部となる撮像部本体３２は、カバーガラス３３、固体撮像素子３４、回路基板３５などを挿入部２の長手方向に対して先端側から順に直列に配置して構成されている。前記回路基板３５及び固体撮像素子３４には複数の同軸線３６ａが接続されており、これら同軸線３６ａをひとまとめにした信号ケーブル３６が図示しない画像処理装置につながり信号の送受が行われるようになっている。前記カバーガラス３３、固体撮像素子３４、回路基板３５及び信号ケーブル３６の先端部分は、熱収縮チューブなどの絶縁被覆３７で覆われている。
【００１９】
本実施の形態では、前記複数のレンズ群２７、２９のうち、一方を通常観察用としての低倍率光学系とし、他方を拡大観察用としての高倍率光学系として構成する。
即ち、撮像部本体３２の前方に配設されたレンズ群２７を拡大観察用の高倍率光学系、イメージガイド３１の前方に配設されたレンズ群２９を通常観察用の光学系としている。
【００２０】
これにより、内視鏡検査中に観察対象や目的に応じて、通常観察用対物光学系と拡大観察用光学系とを選択又は同時使用できる。
この結果、操作部３を大型化することなく、通常観察と拡大観察が行え、かつ内視鏡挿入部２の細径化が図れると共に、通常のビデオスコープと同様、１つのシステムで使用できる。
【００２１】
尚、本実施の形態では、通常観察用（低倍率）のレンズ群２９をイメージファイバ３１側、高倍率のレンズ群２７を固体撮像素子３４側として構成しているが、本発明はこれに限定されず、高倍率のレンズ群２７をイメージファイバ３１側、低倍率のレンズ群２９を固体撮像素子３４側として構成しても構わない。
また、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００２２】
ところで、高倍率の対物光学系を用いた拡大観察光学系は一般的に観察深度が狭く、例えば胃、気管支などの拍動の影響を受けやすい臓器を観察すると、ピントが合いにくく安定した拡大画像が得られないという問題がある。
【００２３】
そこで、第２の実施の形態以降では、気管支などの拍動の影響を受けやすい臓器でも安定した拡大観察像が得られる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図４及び図５は本発明の第２の実施の形態に係わり図４は本発明の第２の実施の形態に係わる内視鏡装置を示す説明図、図５は図４の変形例である。
【００２５】
図４に示すように本第２の実施の形態の内視鏡装置４０は、挿入部４１の先端部４１ａに観察対象部位に振動を与える振動発生部４２及び固体撮像素子４３ａを有する撮像部４３を設けて構成した内視鏡４０Ａと、この内視鏡４０Ａの操作部４４側部から延出するユニバーサルケーブル４５のコネクタ部４５ａが接続する光源装置４６及びビデオプロセッサ４７とから主に構成される。前記ビデオプロセッサ４７には、内視鏡画像を表示するモニタ４８が接続されている。尚、符号４９は、前記固体撮像素子４３ａの前方に配置された拡大観察光学系である。
【００２６】
前記ビデオプロセッサ４７内部には、前記固体撮像素子４３ａからの撮像信号を信号処理する信号処理部４７ａと、前記固体撮像素子４３ａを振動発生部４２の振動数に同期して走査する走査回路４７ｂが設けられている。
【００２７】
このように構成した内視鏡装置４０を用い、内視鏡４０Ａの挿入部４１を患者の体腔内に挿入して内視鏡観察を行う。そして、内視鏡挿入部４１の先端部４１ａに設けた振動発生部４２を体腔内の観察対象部位近傍に当接し、ビデオプロセッサ４７の図示しないスイッチを押下操作して振動発生部４２を振動させる。この振動発生部４２で発生した振動が観察対象部位から生体に伝えられ生体は振動する。そしてビデオプロセッサ４７内部の走査回路４７ｂにより振動数に同期し固体撮像素子４３ａは走査され、観察対象部位を撮像する。
この結果、観察対象部位近傍に振動を伝え、その振動数に同期して内視鏡像の走査を行うことで、安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００２８】
また、図５に示すように振動発生部４２を前記内視鏡４０Ａの処置具挿通用チャンネルに挿入可能なプローブ４９の先端に設けて構成しても良い。この場合、内視鏡４０Ａの挿入部先端部４１ａに形成した図示しないチャンネル開口からプローブ４９を突出させ、このプローブ４９の先端に設けた振動発生部４２を体腔内の観察対象部位近傍に当接し、振動発生部４２を振動させる。それ以外の構成は図４と同様である。また、図示しないが、前記振動発生部４２をページャモータで構成しても良い。
【００２９】
（第３の実施の形態）
図６及び図７は本発明の第３の実施の形態に係わり図６は本発明の第３の実施の形態に係わる内視鏡の挿入部先端側を示す説明図、図７は図６の変形例である。
上記第２の実施の形態では観察対象部位近傍に振動を伝え、その振動数に同期して内視鏡像の走査を行うことで、安定した内視鏡画像を得るように構成しているが、本第３の実施の形態では内視鏡挿入部先端部を体腔内の臓器に固定するように構成する。
【００３０】
図６に示すように本第３の実施の形態を備えた内視鏡５０の挿入部先端本体部５０ａには、内臓物である観察光学系を構成する複数のレンズ群５１が支持されるレンズ枠５２を設けている。また、挿入部５０ｂの長手軸に対して直角方向の観察ができるように前記レンズ群５１の前方にはプリズム５３が設けられている。尚、前記複数のレンズ群５１の後ろ側には図示しない固体撮像素子を有する撮像部が設けられている。
【００３１】
また、照明光学系であるライトガイド５４は挿入部５０ｂの長手軸と平行に配設され、視野に対して観察対象部位を横から照明するようになっている。更に、前記先端本体部５０ａには、前記ライトガイド５４からの照明光が直接観察光学系に入射するのを遮蔽するように、突起５５が形成されている。尚、図６では、前記挿入部５０ｂは例えば気管支などの管腔に挿入されている状態である。
【００３２】
本実施の形態では前記観察光学系は拡大観察光学系であり、この観察光学系近傍に前記挿入部５０ｂの先端側を固定するためのバルーン５６を設け、図示しない操作部に設けられたルアーロ金からシリンジなどにより送気することが可能となっている。
【００３３】
このように構成した内視鏡５０を用い、挿入部５０ｂを患者の体腔内に挿入して内視鏡観察を行う。例えば気管支などの管腔の臓器において内視鏡５０の先端本体部５０ａは、バルーン５６を送気して膨らますことで臓器に固定される。このため、拍動などにより臓器が動いても、先端本体部５０ａは臓器の動きに追随して動く。そして、観察対象部位は、固体撮像素子（不図示）によって撮像される。
この結果、先端本体部部５０ａがバルーン５６によって臓器に固定されることで、拍動によって臓器が動いてもその動きに先端本体部部５０ａが追随し安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００３４】
また、図７に示すように内視鏡挿入部６０を軟性部６１と先端部６２に分離し、前記先端部６２にはバルーン６３を設けるように構成しても良い。尚、前記先端部６２と前記軟性部６１の間には画像を転送する信号ケーブル、照明用ＬＥＤなどに電力を伝えるリード線などが束ねられ、熱収縮チューブなどの絶縁被覆６４で覆われている。その他の構成は図６と同様である。
【００３５】
（第４の実施の形態）
図８ないし図１０は本発明の第４の実施の形態に係わり図８は本発明の第４の実施の形態に係わる内視鏡装置を示す説明図、図９は図８の変形例、図１０は図８の他の変形例である。
上記第２の実施の形態では観察対象部位に振動を伝え、その振動数に同期して内視鏡像の走査を行うことで、安定した内視鏡画像を得るように構成しているが、本第４の実施の形態では内視鏡挿入部の先端部に観察光学系である対物光学系の焦点距離を変化させる調整手段を設け、この調整手段を患者の拍動の波形に同期して制御するように構成する。
【００３６】
図８に示すように本第２の実施の形態の内視鏡装置７０は、挿入部７１の先端本体部７１ａに例えば圧電アクチュエータなどの対物光学系の焦点距離を変化させる調整部７２を固体撮像素子７３の前方に設けて構成した内視鏡７０Ａと、この内視鏡７０Ａの操作部７４側部から延出するユニバーサルケーブル７５のコネクタ部７５ａに接続する光源装置７６及びビデオプロセッサ７７と、患者に取り付けたパルスモニタ７８とから主に構成される。
【００３７】
前記ビデオプロセッサ７７には、内視鏡画像を表示するモニタ７９が接続されている。また、前記ビデオプロセッサ７７内部には、前記固体撮像素子７３からの撮像信号を信号処理する信号処理部７７ａと、前記パルスモニタ７８にて取り込んだ患者の拍動の波形に同期して前記調整部７２を制御する制御回路７７ｂが設けられている。尚、図示しないが前記調整部７２を液晶レンズから構成するようにしても良い。
【００３８】
このように構成した内視鏡装置７０を用い、内視鏡挿入部７１を患者の体腔内に挿入して内視鏡観察を行う。パルスモニタ７８から取り込まれた拍動の波形に同期して、調整部７２が動き、対物光学系の焦点距離を変化させ、この変化した焦点距離の対物光学系を介して観察対象部位の内視鏡光学像が固体撮像素子７３によって撮像される。
この結果、患者の拍動の波形に同期して対物光学系の焦点距離が変化することにより、安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００３９】
また、図９に示すようにユニバーサルケーブル７５のコネクタ部７５ａが接続されるビデオプロセッサ８１内に内視鏡８０Ａから供給される内視鏡像を写真撮影するカメラ８２を設け、図８で説明したパルスモニタ７８から取り込んだ拍動の周波数から臓器の動きが静止するタイミングを検出回路８３で検出し、そのタイミングに合わせて光源装置８４の光源が発光して照明光を供給すると同時に前記カメラ８２のシャッタが切れるように内視鏡装置８０を構成しても良い。
この構成により、臓器が静止する瞬間に合わせて、カメラ８２のシャッタが切れるので安定した内視鏡像の写真を得ることができる。
【００４０】
また、図１０に示すようにユニバーサルケーブル７５のコネクタ部７５ａが接続されるビデオプロセッサ９１内にファイリング回路９２を設け、図８で説明したパルスモニタ７８から取り込んだ拍動の周波数から臓器の動きが静止するタイミングを検出回路９３で検出し、そのタイミングに合わせて前記ファイリング回路９２で静止画像を取り込むように内視鏡装置９０を構成しても良い。
この構成により、臓器が静止する瞬間に合わせて、静止画像を取り込むことができる。
【００４１】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４２】
［付記］
（付記項１） 細長な挿入部の先端部に通常観察用としての低倍率光学系と拡大観察用としての高倍率光学系とを有する内視鏡において、
前記観察用光学系の一方は第１の対物レンズとイメージファイバ束とを有し、前記観察用光学系の他方は第２の対物レンズと固体撮像素子とを有することを特徴とする内視鏡。
【００４３】
（付記項２） 細長な挿入部の先端部に、観察対象部位に振動を与える振動発生手段と、この振動発生手段で発生する振動の振動数に同期して内視鏡像の走査を行う撮像手段を設けたことを特徴とする内視鏡。
【００４４】
（付記項３） 前記振動発生手段は、鉗子チャンネルに挿入可能なプローブ先端に設けたことを特徴とする付記項２に記載の内視鏡。
【００４５】
（付記項４） 前記振動発生手段は、ページャモータで構成することを特徴とする付記項２に記載の内視鏡。
【００４６】
（付記項５） 細長な挿入部の先端部に拡大観察光学系を有する内視鏡において、
前記拡大観察光学系の近傍に前記挿入部の先端側を固定するためのバルーンを設けたことを特徴とする内視鏡。
【００４７】
（付記項６） 前記拡大観察光学系を前記内視鏡挿入部と分離可能に設けたことを特徴とする付記項５に記載の内視鏡。
【００４８】
（付記項７） 細長な挿入部の先端部に拡大観察光学系を有する内視鏡において、
拍動の波形に同期して対物光学系の焦点距離を変化させる調整手段を設けたことを特徴とする内視鏡。
【００４９】
（付記項８） 前記焦点距離調整手段を液晶レンズで構成することを特徴とする付記項７に記載の内視鏡。
【００５０】
（付記項９） 前記焦点距離調整手段を圧電アクチュエータで構成することを特徴とする付記項７に記載の内視鏡。
【００５１】
［付記の効果］
以上述べた付記項１〜９については、以下の効果を得る。
（付記項１）
内視鏡検査中に観察対象や目的に応じて、通常観察用対物光学系と拡大観察用光学系とを選択又は同時使用できる。
【００５２】
（付記項２〜４）
観察対象部位に振動を伝え、その振動数に同期して内視鏡像の走査を行うことで、安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００５３】
（付記項５〜６）
内視鏡先端部がバルーンにより臓器に固定されることにより、拍動によって臓器が動いても内視鏡先端部がその動きに追随し安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００５４】
（付記項７〜９）
拍動の波形に同期して対物光学系の焦点距離が変化することにより、安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、操作性が向上すると共にシステムを小型化することができて、細い外径で通常観察像と拡大観察像が得られる内視鏡を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡を示す外観図
【図２】図１の内視鏡挿入部の先端部の外観図
【図３】図２の先端部の断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる内視鏡装置を示す説明図
【図５】図４の変形例
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる内視鏡の挿入部先端側を示す説明図
【図７】図６の変形例
【図８】本発明の第４の実施の形態に係わる内視鏡装置を示す説明図
【図９】図８の変形例
【図１０】図８の他の変形例
【符号の説明】
１ …内視鏡
２ …挿入部
１１ …先端本体部
２７ …レンズ群（高倍率光学系）
２９ …レンズ群（低倍率光学系）
３１ …イメージガイド
３２ …撮像部本体
３４ …固体撮像素子

Claims (2)

1. 細長な挿入部の先端部に通常観察用としての低倍率光学系と拡大観察用としての高倍率光学系とを有する内視鏡において、
   前記観察用光学系の一方は第１の対物レンズとイメージファイバ束とを有して前記通常観察用としての低倍率光学系を構成し、前記観察用光学系の他方は第２の対物レンズと固体撮像素子とを有して前記拡大観察用としての高倍率光学系を構成したことを特徴とする内視鏡。
2. さらに、前記観察光学系により得られた観察像を観察するための接眼部を、前記挿入部の基端側に連設される操作部上部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。

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