JP5171418B2 - Endoscope - Google Patents
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Description
本発明は内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope.
医療分野で消化管や子宮頸部などの管腔内の検診に、あるいは工業分野で細径の管内や狭い空洞の検査に内視鏡が用いられている。かかる用途の内視鏡として、管腔内、管内、空洞などの孔に挿入される可撓なチューブを備え、このチューブの先端部側面に対物レンズが設けられ、側方に視野が広がる側視型の内視鏡が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Endoscopes are used in the medical field for examinations in the lumen of the digestive tract and cervix, or in the industrial field for examination of small diameter tubes and narrow cavities. As an endoscope for such applications, a side view is provided with a flexible tube inserted into a hole in a lumen, in a tube, a cavity, etc., and an objective lens is provided on the side surface of the distal end of the tube so that the field of view extends laterally. A type of endoscope is known (see, for example, Patent Document 1).
また、チューブの先端部に全方位受光ユニットが設けられ、側方に全周にわたって視野が広がる内視鏡も知られている(例えば、特許文献2参照)。 There is also known an endoscope in which an omnidirectional light receiving unit is provided at the distal end portion of the tube and the field of view extends laterally all around (see, for example, Patent Document 2).
また、近年では、医療分野で消化管の検診にカプセル型の内視鏡が用いられている。カプセル型の内視鏡は、撮像装置を内蔵し、消化管の蠕動運動によって消化管の内部を搬送されながら消化管の内部を撮像してゆく(例えば、特許文献3参照)。
内視鏡の視野は比較的狭く、孔の内周面を広範囲にわたって観察するためには視野を移動させる必要がある。孔にチューブを挿入する内視鏡においては、チューブの挿抜や捻転により視野を移動させることになるが、その操作には熟練を要する。そのため、例えば検診で被検者自らが操作することは現実的ではなく、操作は医師に委ねることになる。しかしながら、例えば子宮頸部の検診では、医師に体を見られることに対する抵抗感があり、検診の普及を阻む要因となっていた。 The field of view of the endoscope is relatively narrow, and it is necessary to move the field of view in order to observe the inner peripheral surface of the hole over a wide range. In an endoscope in which a tube is inserted into a hole, the field of view is moved by inserting and removing the tube and twisting, but the operation requires skill. For this reason, for example, it is not realistic for the examinee to operate himself / herself during the examination, and the operation is left to the doctor. However, for example, in the cervical examination, there is a resistance to seeing the body by the doctor, which has been a factor that hinders the spread of the examination.
一方、カプセル型の内視鏡は、消化管の蠕動運動により消化管の内部を搬送される。そのため、視野を移動するための操作を要しないが、蠕動運動がない被検体には用いることができない。 On the other hand, the capsule endoscope is conveyed inside the digestive tract by peristaltic movement of the digestive tract. Therefore, although an operation for moving the visual field is not required, it cannot be used for a subject that does not have a peristaltic movement.
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、操作に熟練を要することなく孔の内周面を広範囲にわたって撮像することができる内視鏡を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an endoscope that can image the inner peripheral surface of a hole over a wide range without requiring skill in operation.
本発明の内視鏡は、筒状に形成され、その周壁に軸方向に延びる透明な窓部が設けられた外殻と、前記外殻の内部に設けられた光源および固体撮像素子と、前記窓部を通して前記光源の照明光を被写体に照射する照明光学系と、前記窓部を通して被写体光を集光する対物レンズを含み、前記固体撮像素子に結像する対物光学系と、前記対物光学系の少なくとも前記対物レンズを保持した支持体と、前記支持体を前記外殻の軸に沿って移動させる駆動機構と、を備え、前記光源が、前記固体撮像素子とは前記外殻の軸方向に離間して配置されており、前記支持体が、前記光源と前記固体撮像素子との間で前記外殻の軸に沿って移動され、前記照明光学系の照射口が、前記支持体に設けられており、前記照明光学系が、前記照明光を前記照射口に向けて反射する第1反射面を含み、前記対物光学系が、前記被写体光を前記固体撮像素子に向けて反射する第2反射面を含んでおり、前記光源および前記固体撮像素子が、同一の軸線上に配置され、前記第1反射面および前記第2反射面が、前記軸線上に配置された単一の光学部材に形成されていることを特徴とする。 The endoscope of the present invention is formed in a cylindrical shape, an outer shell provided with a transparent window portion extending in the axial direction on a peripheral wall thereof, a light source and a solid-state imaging device provided in the outer shell, An illumination optical system that irradiates a subject with illumination light from the light source through a window; an objective optical system that forms an image on the solid-state imaging device; and an objective optical system that collects the subject light through the window A support that holds at least the objective lens, and a drive mechanism that moves the support along the axis of the outer shell, wherein the light source is in the axial direction of the outer shell. The support is moved along the axis of the outer shell between the light source and the solid-state imaging device, and an irradiation port of the illumination optical system is provided in the support. and, the illumination optical system, the illumination light to the illumination opening The objective optical system includes a second reflecting surface that reflects the subject light toward the solid-state imaging device, and the light source and the solid-state imaging device are the same. It is arrange | positioned on an axis line, The said 1st reflective surface and the said 2nd reflective surface are formed in the single optical member arrange | positioned on the said axis line, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明の内視鏡は、前記照射口が、前記外殻の軸方向に前記対物レンズと隣り合う位置に設けられていることを特徴とする。 In the endoscope of the present invention, the irradiation port is provided at a position adjacent to the objective lens in the axial direction of the outer shell.
また、本発明の内視鏡は、前記窓部は、前記外殻の周壁に全周にわたって設けられており、前記駆動機構が、前記支持体を前記外殻の軸を回転軸として回転させながら該外殻の軸に沿って移動させることを特徴とする。 In the endoscope of the present invention, the window portion is provided on the entire peripheral wall of the outer shell, and the drive mechanism rotates the support body about the outer shell axis as a rotation axis. It moves along the axis of the outer shell.
また、本発明の内視鏡は、前記外殻が円筒状に成形され、その周壁の内周面にネジ溝が形成されており、前記駆動機構が、前記外殻の軸を回転軸として前記支持体を回転駆動する駆動手段を備え、前記支持体が、前記外殻の前記ネジ溝に係合していることを特徴とする。 In the endoscope of the present invention, the outer shell is formed in a cylindrical shape, and a thread groove is formed on the inner peripheral surface of the peripheral wall, and the drive mechanism uses the axis of the outer shell as a rotation axis. Drive means for rotationally driving the support is provided, and the support is engaged with the thread groove of the outer shell.
また、本発明の内視鏡は、前記固体撮像素子から撮像信号を読み出して画像データを生成する制御手段と、該画像データを格納するメモリと、を前記外殻内にさらに備えたことを特徴とする。 In addition, the endoscope of the present invention further includes a control unit that reads out an imaging signal from the solid-state imaging device to generate image data, and a memory that stores the image data in the outer shell. And
また、本発明の内視鏡は、前記駆動機構が、電力により動作し、前記光源及び前記固体撮像素子並びに前記駆動機構に電力を供給する電池を、前記外殻内にさらに備えたことを特徴とする。 In the endoscope of the present invention, the driving mechanism further includes a battery that operates with electric power and supplies electric power to the light source, the solid-state imaging device, and the driving mechanism in the outer shell. And
本発明の内視鏡は、孔に挿入された後に、支持体に保持された対物レンズが駆動機構により支持体とともに軸方向に移動され、それに伴って視野が軸方向に移動する。そのため、内視鏡全体を挿抜や捻転させる必要がなくなり、操作に熟練を要することなく孔の内周面を広範囲にわたって撮像することができる。 In the endoscope of the present invention, after being inserted into the hole, the objective lens held by the support is moved in the axial direction together with the support by the driving mechanism, and accordingly, the visual field is moved in the axial direction. Therefore, it is not necessary to insert / remove or twist the entire endoscope, and the inner peripheral surface of the hole can be imaged over a wide range without requiring skill.
そこで、例えば子宮頸部の検診に用いる場合に、被検者自ら内視鏡を装着して検診を受けることができる。それにより、医師に体を見られることの抵抗感を払拭し、なおかつ手軽に操作ができて、検診の普及に寄与することができる。 Therefore, for example, when used for cervical examination, the subject can receive an examination by wearing an endoscope. Thereby, it is possible to dispel the sense of resistance that the doctor sees the body, and to operate easily, which can contribute to the spread of medical examinations.
そして、照明光学系の照射口を支持体に設けることにより、視野の移動に追従して視野範囲を照明することができる。さらに、支持体は、外殻の軸方向に離間した光源と固体撮像素子との間で外殻の軸に沿って移動されており、光源から固体撮像素子に至る光路長は、支持体の移動、即ち視野の移動によらず略一定となる。それにより、固体撮像素子に入射する光量を略一定に保ち、撮像された画像の明るさを均一にすることができる。 Then, by providing the support with the irradiation port of the illumination optical system, the visual field range can be illuminated following the movement of the visual field. Furthermore, the support is moved along the axis of the outer shell between the light source and the solid-state image sensor that are spaced apart in the axial direction of the outer shell, and the optical path length from the light source to the solid-state image sensor is determined by the movement of the support. That is, it is substantially constant regardless of the movement of the visual field. Thereby, the amount of light incident on the solid-state image sensor can be kept substantially constant, and the brightness of the captured image can be made uniform.
また、窓部が、外殻の周壁に全周にわたって設けられ、駆動機構が、対物光学系の少なくとも対物レンズを外殻の軸を回転軸として回転させながら軸方向に移動させる構成とすれば、視野が全周に満たない場合にも、内視鏡を回転操作することなく、全方位を撮像することができる。それにより、孔の内周面をより広範囲にわたって撮像することができる。 Further, if the window portion is provided over the entire circumference of the peripheral wall of the outer shell, and the drive mechanism is configured to move in the axial direction while rotating at least the objective lens of the objective optical system about the axis of the outer shell, Even when the field of view is less than the entire circumference, it is possible to image all directions without rotating the endoscope. Thereby, the inner peripheral surface of the hole can be imaged over a wider range.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の内視鏡の一実施形態に係る外観斜視図、図2は図1に示す内視鏡の分解斜視図、図3は図1に示す内視鏡の縦断面図である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is an external perspective view according to an embodiment of the endoscope of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the endoscope shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the endoscope shown in FIG. .
本実施形態の内視鏡1は、本体部11及び透光性カバー13で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー13を通して被写体光を集光する対物レンズ17を保持したレンズホルダ19と、外殻内でレンズホルダ19を移動させる駆動機構21と、対物レンズ17から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子23(図2参照)と、を備えている。
The
外殻の一部を構成する本体部11は、遮光性を有する樹脂材などで形成されており、一方の端部11aは閉じられ、他方の端部11cは開口した円筒形に成形されている。閉じられた端部(底部)11aには筒状の電池収納部11bが設けられている。この電池収納部11bは、電源電池25が装着された後に電池蓋27によって閉塞される。
The
つまり、本実施形態の電子内視鏡1は、電源電池25を内蔵しており、外部からの電力供給を要しない。そのため、電子内視鏡1は、電力供給用のケーブルが接続される必要はなく、取り扱い性に優れる。
That is, the
尚、図示の例では、底部11aに、2本の管29が外殻の外側に突出して設けられている。これらの管29は、例えば後述するメモリ83に格納された画像データや画像マップを外部の機器に転送する際に転送用のケーブルが挿通され、それらのケーブルを保護するために設けられている。また、管29は軟質なものであってもよいが、硬質なものとして、内視鏡1を使用する際に、内視鏡1を被検体の孔に挿入し、もしくは孔から引き出すための把持部としてもよい。
In the illustrated example, two
透光性カバー13は、円筒形に成形されており、一方の端部13bは開口している。透光性カバー13は、この開口端部13bを本体部11の開口端部11cに整合させ、接着等の適宜の手段により本体部11に固定されている。
The
透光性カバー13の他方の端部(先端部)13aは、被検体の孔への挿入を容易にするために、滑らかな半球状に成形されている。そして、先端部13aと開口端部13bとは、先端部13aと同径に成形された円筒部13cにより接続されている。本実施形態の内視鏡1において、先端部13aおよび円筒部13cは、開口端部13bに比べて小径に成形されている。このように、半球状に成形された先端部13aおよび円筒部13cを細くすることで、狭い孔への挿入を容易とすることができ、内視鏡1の利用範囲を拡げることができる。
The other end (tip portion) 13a of the
上記の構成の透光性カバー13は、透明な樹脂材などを用い、例えば一体成形により作製することができる。また、半球状に成形される先端部13a、開口端部13b、および円筒部13cを個別の部材とし、接着等の適宜に手段により互いに接合して作製してもよい。その場合に、少なくとも、被検体の孔の内周面を臨む円筒部13cは透明に形成される。尚、本発明において透明とは、撮像素子23を感光させる特定の波長の光に対して透明であればよく、必ずしも可視光に対して透明でなくてもよい。
The
レンズホルダ19は、樹脂材などで形成されており、本体部11に内嵌する円筒状の被駆動部33と、被駆動部33よりも小径に成形されて透光性カバー13の円筒部13c内に進入可能な円筒状の支持部15と、を有している。
The
レンズホルダ19の被駆動部33の外周面には、本体部11の内周面に形成されたネジ溝11dに螺合する雄ネジ33bが形成されている。また、被駆動部33の内周面には、内歯歯車33aが形成されている。この内歯歯車33aの歯は、被駆動部33の中心軸と平行に延び、周方向に等間隔に形成されている。
On the outer peripheral surface of the driven
また、レンズホルダ19の支持部15は、その外径が透光性カバー13の円筒部13cの内径よりも若干小径に成形され、外殻の中心軸に沿って円筒部13c内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
Further, the outer diameter of the
支持部15の先端部には、ミラー16が収納されている。このミラー16は、略円柱状に成形されており、その下端部は、中心軸に斜め45度で交差する面で切断した形状となっている。その傾斜した切断面は、反射膜が製膜されるなどして対物用反射面16bとされている。
A
そして、支持部15においてミラー16の対物用反射面16bを径方向に臨む部位には撮像孔が形成されており、この撮像孔に対物レンズ17が取り付けられている。被写体光は、透光性カバー13の円筒部13cを通して対物レンズ17により集光され、平行光束となってミラー16に向けて進行する。そして、被写体光は、ミラー16の対物用反射面16bで反射され、平行光束のまま、外殻の中心軸に一致した支持部15の中心軸上を進行するようになっている。
An imaging hole is formed in a portion of the
本体部11内において、レンズホルダ19の支持部15の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット37が配置されている。撮像ユニット37は、図示しない固定部材を用いて本体部11に固定されている。図示する例では、撮像ユニット37は3枚の基板41,42,43を備えている。
In the
レンズホルダ19に最も接近して配置された基板43には、固体撮像素子23が設けられている。撮像素子23としては、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサなどを用いることができる。基板43の下(本体部11の底部11a側)に配置された基板42には、メモリ83が設けられている。このメモリ83は、撮像素子23から読み出された撮像信号から生成される画像データなどを格納する。そして、基板42の下に配置された基板41には、制御ユニット45が設けられている。この制御ユニット45は、例えば撮像素子23からの撮像信号の読み出し、読み出された撮像信号からの画像データの生成、等を行う。
A solid-
撮像素子23は、基板43上でレンズホルダ19の支持部15の中心軸の延長線上にあたる位置に設けられている。そして、支持部15の中心軸の延長線上で撮像素子23の上方にあたる位置には集光レンズ51が配置されている。集光レンズ51は、撮像素子23を包囲するように基板43上に設置された集光レンズホルダ49に保持されている。この集光レンズ51は、支持部15の中心軸上を平行光束となって進行する被写体光を撮像素子23の受光面に結像させる。このように、対物レンズ17、ミラー16の対物用反射面16b、および集光レンズ51により対物光学系が構成されている。
The
内視鏡1は、被写体を照明するための照明光を発する光源として、発光ダイオード(LED)55を備えている。このLED55は、固体撮像素子23とは外殻の軸方向に離間し、撮像素子23との間にレンズホルダ19を介在させるように、透光性カバー13の先端部13a内に収納されている。この先端部13a内には、さらに、LED55に電力を供給する電池56、およびLED55の照明光を集光する照明レンズ57が収納されており、これらLED55、電池56、照明レンズ57は保持部材58を用いて透光性カバー13の先端部13aに固定されている。
The
レンズホルダ19の支持部15の先端には、その先端部に収容したミラー16の上端部を露呈させる通孔15aが形成されている。ミラー16の上端部は、中心軸に斜めに交差する面で切断した形状となっており、その傾斜した切断面は、反射膜が製膜されるなどして照明用反射面16aとされている。LED55の照明光は、照明レンズ57を透過し、支持部15の中心軸の延長線上を進行し、通孔15aを通して露呈したミラー16の照明用反射面16aに入射する。
At the tip of the
ミラー16の照明用反射面16aは、対物用反射面16bとの間にあって中心軸に直交する仮想的な面に関して対物用反射面16bと略対称となるように傾斜している。そして、レンズホルダ19の支持部15において、対物レンズ17の上方で、ミラー16の照明用反射面16aを径方向に臨む部位には照射口15bが形成されている。照明用反射面16aに入射した照明光は、照明用反射面16aにおいて照射口15bに向けて反射され、そして、照射口15bから透光性カバー13の円筒部13cを通して被写体に照射される。
The reflecting
照明用反射面16aの傾斜角は、照射口15bから照射される照明光の光軸が対物レンズ17のレンズ光軸と平行になるよう、あるいは外殻の外側に向うに従って対物レンズ17のレンズ光軸に接近するように適宜設定されている。照射口15bの開口径もまた適宜設定されている。それにより、照射口15bから被写体に照射された照明光が、対物レンズ17の視野範囲を包含する範囲を照明するようになっている。尚、照射口15bは、外殻の軸方向に対物レンズ17と隣り合う位置に配置されるのが好ましい。それによれば、極至近距離にある被写体を撮像する場合などに、対物レンズ17の視野範囲を包含する範囲を照明しやすくなる。
The inclination angle of the
このように、照明レンズ57、ミラー16の照明用反射面16a、照射口15bにより照明光学系が構成されている。ここで、対物光学系の対物用反射面16bおよび照明光学系の照明用反射面16aはいずれもミラー16に形成されており、対物光学系と照明光学系とで光学部材が共用されている。それによれば、部品点数の削減、それによる小型化が図られる。
Thus, the illumination optical system is configured by the
被駆動部33の外周面に形成された雄ネジ33bを本体部11の内周面に形成されたネジ溝11dに螺合させたレンズホルダ19は、本体部11の中心軸に沿って、換言すれば外殻の中心軸に沿って移動を案内されている。以下に、レンズホルダ19を外殻の中心軸に沿って移動させる駆動機構21について詳細に説明する。
The
本体部11内にはステッピングモータ61が固定されており、また、ステッピングモータ61のモータギア63とレンズホルダ19の被駆動部33に形成された内歯歯車33aとの間に介在して、両者にそれぞれ噛み合うアイドルギア65が設けられている。ステッピングモータ61の回転は、モータギア63、アイドルギア65を介してレンズホルダ19に伝達される。尚、レンズホルダ19を回転駆動する駆動手段としては、パルス駆動されるステッピングモータに限らず、エンコーダを有するサーボモータ等の各種モータ、あるいは他の動力源を用いることもできる。
A stepping
レンズホルダ19は、被駆動部33を本体部11に内嵌させており、よって、ステッピングモータ61の回転が伝達されたレンズホルダ19は、本体部11の中心軸を回転軸として回転する。同時に被駆動部33は、その外周面に形成された雄ネジ33bにおいて本体部11の内周面に形成されたネジ溝11dに螺合している。そのため、レンズホルダ19は、本体部11の中心軸を回転軸として回転するのに伴い、本体部11の中心軸に沿って移動(昇降)する。
The
例えば、レンズホルダ19が図3に示す上昇位置にある状態で、ステッピングモータ61を所定の方向に回転駆動し、モータギア63、アイドルギア65を介してレンズホルダ19を回転させる。図4にレンズホルダ19が半回転した状態を示す。図4に示すように、レンズホルダ19は、本体部11の中心軸を回転軸として回転しながら、本体部11の中心軸に沿ってΔhだけ下降する。そして、レンズホルダ19の回転に伴って対物レンズ17もまた回転され、それにより撮像視野が円周方向に移動する。レンズホルダ19は、回転しながら、本体部11の中心軸に沿って図5に示す最下降位置まで、すなわち被駆動部33の雄ネジ33bの下端が本体部11のネジ溝11dの下端に達する位置まで下降可能となっている。
For example, in a state where the
図6は、撮像ユニット37の機能ブロック図である。撮像ユニット37は、LED55を駆動するLED駆動回路85と、撮像素子23を駆動する撮像素子ドライバ87と、ステッピングモータ61を駆動するモータドライバ89と、このモータドライバ89に駆動パルスを供給するパルス発生器91と、これらLED駆動回路85、撮像素子ドライバ87、およびパルス発生器91の動作を制御する制御部(CPU)81と、を制御ユニット45に備えている。また、メモリ83には、制御ユニット45の制御プログラムが格納されている。尚、メモリ83は、制御プログラムを格納するとともに、画像データを格納し、またワークメモリとしても動作している。制御部81は、撮像素子23から読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ83に格納する。かかる構成によれば、電子内視鏡1単体で被写体の画像を取得・保存することができ、取り扱い性に優れる。
FIG. 6 is a functional block diagram of the
内視鏡1の電源スイッチ93が閉じられると、電源電池25および電池56からの電力が図示しない配線を通して内視鏡1の各部に供給され、撮像が行われる。電源スイッチ93は、例えば、本体部11の底部11aに設けられ、手操作により開閉される構成としても良い。あるいは、本体部11に磁力に応動するスイッチ端子を内蔵させ、内視鏡1の外部から、磁石を近づけたり離したりすることで、このスイッチ端子を開閉操作する構成としても良い。
When the
次に、内視鏡1の動作について説明する。
電源スイッチ93が投入され、電源電池25および電池56から内視鏡1の各部に電力が供給される。そして、LED55の照明光が、照射口15bから透光性カバー13の円筒部13cを通して側方に照射され、被写体が照明される。被写体からの反射光は、透光性カバー13の円筒部13cおよび対物レンズ17を通して内視鏡1内に取り込まれ、集光レンズ51によって撮像素子23の受光面上に結像される。光電変換により撮像素子23に蓄積された電荷は、制御ユニット45の制御部81により撮像信号として読み出される。制御部81は、読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ83に格納する。
Next, the operation of the
The
図7は、制御ユニット45の制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ93が投入されると、先ず、ステッピングモータ61が回転駆動され、レンズホルダ19が、内視鏡1の外殻の中心軸に沿って進み、原点位置にセットされる(ステップS1)。尚、原点位置とは、例えば図3に示す位置であって、対物レンズ17が内視鏡1の先端側となる位置として説明するが、これに限らず、対物レンズ17が反対の基端側となる位置(図5に示す位置)であってもよい。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the control program of the
レンズホルダ19が原点位置にセットされた後、撮像処理を行う(ステップS2)。撮像処理とは、LED55を駆動して照明光を照射し、被写体光を対物レンズ17から内視鏡1内に取り込んで撮像素子23の受光面に結像させ、そして、撮像素子23から読み出した撮像信号をもとに画像データを生成してメモリ83に格納する処理を含む。
After the
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ61を駆動し(ステップS3)、レンズホルダ19を所定距離だけ下降させる。レンズホルダ19が最下降位置に達するまでは(ステップS4)、その移動先で撮像処理(ステップS2)を行う。レンズホルダ19が最下降位置に到達したらレンズホルダ19の下降および撮像処理を終了する(ステップS4)。
Next, the stepping
図8は、上記ステップS2〜S4を繰り返し実行するときの撮像視野の移動を例示する図である。原点位置で行う初回の撮像処理では、「No.001」の視野で撮像が行われ、撮像素子23から読み出された撮像信号から「No.001」の視野の画像データが生成される。
FIG. 8 is a diagram illustrating movement of the imaging field when the above steps S2 to S4 are repeatedly executed. In the first imaging process performed at the origin position, imaging is performed in the field of view of “No. 001”, and image data of the field of view of “No. 001” is generated from the imaging signal read from the
この視野「No.001」での撮像処理が済んだ後、ステップS3で指定パルス数でのステッピングモータ61の駆動が行われ、レンズホルダ19が下降し、且つ回転する。それに伴い、レンズホルダ19に保持された対物レンズ17が移動され、視野は、図8の「No.002」に移動する。その際、レンズホルダ19に設けられた照射口15bもまた対物レンズ17と同様に移動され、移動する視野に追従し、「No.002」の視野を照明する。そして、この視野で撮像が行われ、撮像素子23から読み出された撮像信号から「No.002」の視野の画像データが生成されることになる。
After the imaging process in the field of view “No. 001” is completed, the stepping
ここで、レンズホルダ19は、外殻の軸方向に離間したLED55と固体撮像素子23との間で外殻の軸に沿って移動されていることから、LED55から固体撮像素子23に至る光路長は、レンズホルダ19の移動によらず略一定となる。例えば、レンズホルダ19が図3に示す原点位置にあるときに、照明光学系(LED55→照明レンズ57→ミラー16の照明用反射面16a→照射口15b)の光路長に比べ対物光学系(対物レンズ17→ミラー16の対物用反射面16b→集光レンズ51→固体撮像素子23)の光路長が長くなっている。これに対し、レンズホルダ19が図5に示す最下降位置にあるときは、照明光学系の光路長が伸び、その分だけ対物光学系の光路長が短くなっている。そこで、レンズホルダ19が原点位置にあるときのLED55から固体撮像素子23に至る光路長L1と、最下降位置にあるときのLED55から固体撮像素子23に至る光路長L2とは、ほぼ等しくなる。そのため、LED55から固体撮像素子23に至る間に拡散等で減衰する光量もまたほぼ等しくなり、固体撮像素子23に入射する光量は略一定に保たれる。
Here, since the
以後、視野を「No.003」→「No.004」→「No.005」・・・と移動させ、撮像処理を繰り返す。レンズホルダ19が原点位置から一周したときの撮像視野は図8の「No.011」となり、二周したときの撮像視野は図8の「No.021」となる。本実施形態では、メモリ83に格納された複数の画像データを図8に示す視野の移動例同様に配列して画像マップを作成している(ステップS5)。
Thereafter, the field of view is moved in the order of “No. 003” → “No. 004” → “No. 005”. The imaging field of view when the
尚、例えばステップS3においてステッピングモータ61に供給されるパルス数を適宜調節し、あるいは本体部11のネジ溝11dおよび被駆動部33の雄ネジ33bのネジピッチを適宜調節するなどして、円周方向に隣接する撮像視野同士の左右の端部が接し、あるいは若干重なる様に、また、軸方向に隣接する撮像視野同士の上下の端部が接し、あるいは若干重なる様にしてもよい。それによれば、軸方向および円周方向に被写体をもれなく撮影でき、隙間のない画像マップを得ることができる。
For example, in step S3, the number of pulses supplied to the stepping
上記の画像マップが作成された後は、この画像マップをメモリ83から外部に読み出すことになる。この読み出しは、無線を用いて行っても良く、また、転送用のケーブルを図1に示す管29内に挿通して撮像ユニット37に接続し、このケーブルを用いて読み出しても良い。あるいは、メモリ83を内視鏡1から取り出し可能に設けておき、取り出したメモリ83を別置のパーソナルコンピュータで読むようにしても良い。
After the image map is created, the image map is read out from the
また、本実施形態の内視鏡1は、画像データを外部モニタに送り、外部モニタで画像をオンラインで観察できるようにし、更に、外部から操作指示を入力する構成にもできる。その場合には、制御部81は画像処理を行うことなく、撮像素子23から取得した撮像信号をそのまま外部のビデオプロセッサに送り、ビデオプロセッサが画像処理した被写体画像を外部モニタに表示する。外部のビデオプロセッサや外部モニタと制御部81との間の通信は、有線でも無線でも良い。有線で通信を行う場合には、配線中に電源線を入れることで、外部電源を利用することも可能となる。
In addition, the
また、他の制御プログラム例として、図7のフローチャートに示す制御手順の他に、外部からの操作指示に従って、例えば対物レンズ17による視野範囲を、任意の位置に移動させる制御プログラムを用いてもよい。この場合には、撮像目的に応じて所望の部位を選択的に撮像することができ、注目したい部位をより詳細に観察することが可能となる。
As another example of the control program, in addition to the control procedure shown in the flowchart of FIG. 7, for example, a control program for moving the visual field range by the
以上、説明したように、本実施形態の内視鏡1は、孔に挿入された後に、レンズホルダ19に保持された対物レンズ17が駆動機構21によりレンズホルダ19とともに軸方向に移動され、それに伴って視野が軸方向に移動する。そのため、操作に熟練を要することなく孔の内周面を広範囲にわたって撮像することができる。
As described above, in the
そこで、例えば子宮頸部の検診に用いる場合に、被検者自ら内視鏡1を装着して検診を受けることができる。それにより、医師に体を見られることの抵抗感を払拭して、検診の普及に寄与することができる。
Therefore, for example, when used for cervical examination, the subject can wear the
そして、照明光学系の照射口15bをレンズホルダ19に設けることにより、視野の移動に追従して視野範囲を照明することができる。さらに、レンズホルダ19は、外殻の軸方向に離間したLED55と固体撮像素子23との間で外殻の軸に沿って移動され、LED55から固体撮像素子23に至る光路長は、レンズホルダ19の移動、即ち視野の移動によらず略一定となる。それにより、固体撮像素子23に入射する光量を略一定に保ち、撮像された画像の明るさを均一にすることができる。
By providing the
さらに、本実施形態の内視鏡1は、駆動機構21により対物レンズ17が円周方向にも移動され、それに伴って視野が軸方向および円周方向に移動する。それにより、視野が全周に満たない場合にも、内視鏡1を回転操作することなく、全方位を撮像することができ、孔の内周面をより広範囲にわたって撮像することができる。
Furthermore, in the
次に、上述した実施形態の内視鏡1の好適な使用例について説明する。
Next, a preferred use example of the
(i)子宮内視鏡としての使用例:
近年、女性が罹患する子宮頸ガンの若年齢化が進んでいるが、子宮頸ガンは発見が早ければ部分摘出で大事に至らないため、早期発見が重要である。しかし、女性の場合、自分の体を見られることに抵抗があり、検診人口が増えないという傾向がある。
(I) Example of use as a uterine endoscope:
In recent years, cervical cancer affecting women is becoming younger, but early detection is important because cervical cancer is not important by partial extraction if it is detected early. However, women tend to resist seeing their bodies and the screening population does not increase.
上述した各実施形態の内視鏡は、その寸法形状を適切な大きさに設計しておけば、子宮頸ガンの検診に有効である。各実施形態の内視鏡を女性の膣腔内に挿入し、一連の撮像視野が子宮頸部に達するように先端部から内視鏡を子宮頸部にまで挿入することで、子宮頸部の内周面の様子をもれなく撮像することが可能となる。 The endoscope of each embodiment described above is effective for screening for cervical cancer if the size and shape are designed to an appropriate size. By inserting the endoscope of each embodiment into the female vaginal cavity and inserting the endoscope from the tip to the cervix so that a series of imaging fields reach the cervix, It is possible to capture the entire inner peripheral surface.
例えば、診察室で内視鏡を患者自身の手によって子宮頸部にまで挿入してもらい、医師は別室で挿入位置を指示したり撮像画像をオンラインでモニタ観察するようにすれば、患者の心理的負担が軽減され、もって検診人口を増やすことが可能となる。 For example, if an endoscope is inserted into the cervix by the patient's own hand in the examination room and the doctor instructs the insertion position in another room or monitors the captured image online, the patient's psychology This reduces the burden on the patient and makes it possible to increase the screening population.
また、上述した内視鏡は、電源スイッチ93を閉じれば、対物レンズを保持するレンズホルダが自動的に原点位置に戻り撮像処理が自動的に行われるため、この内視鏡を患者に貸し出し、患者自身が自宅で自身の子宮頸部の画像を撮像することが可能となる。医者は、内視鏡を回収し、メモリ83内の撮像画像データを調べることで、診断が可能となる。
In addition, when the above-described endoscope is closed, when the
(ii)大腸用,直腸用の内視鏡としての使用例:
大腸や直腸の検診を行う場合、従来は、先端部に撮像素子が搭載された内視鏡で観察するため、患部を斜め上方向から観察することになる。しかし、上述した各実施形態の内視鏡を患部位置まで挿入し、撮像を行えば、患部を垂直上方位置から観察することが可能となり、より詳細に観察ができ、精度の高い診断が可能となる。
(Ii) Examples of use as colonos and rectal endoscopes:
When examining the large intestine or the rectum, conventionally, since the observation is performed with an endoscope having an image sensor mounted on the distal end, the affected area is observed obliquely from above. However, if the endoscope of each embodiment described above is inserted to the affected part position and imaged, it becomes possible to observe the affected part from the vertically upper position, and it is possible to observe in more detail and to make a highly accurate diagnosis. Become.
(iii)工業用内視鏡としての使用例:
例えば、細い配管内の微細なキズを観察するような工業用の内視鏡として上述した各実施形態の内視鏡を用いることができる。観察対象となる孔や隙間の開口の大きさや挿入する深さに応じた寸法形状の内視鏡を用意する。上記したように、キズ等に対して孔の内周面に対して垂直上方から観察できるため、より詳細な観察が可能となる。また、一度挿入すれば、広い範囲(レンズホルダ19の軸方向の移動可能長さにおける全周囲の範囲)の観察が可能となり、小さなキズなどの見逃し率も低下する。
(Iii) Example of use as an industrial endoscope:
For example, the endoscope of each embodiment described above can be used as an industrial endoscope that observes fine scratches in a thin pipe. An endoscope having a dimension and shape corresponding to the size of the hole to be observed and the opening of the gap and the depth of insertion is prepared. As described above, since it is possible to observe scratches and the like from the vertically upper side with respect to the inner peripheral surface of the hole, more detailed observation is possible. In addition, once inserted, it is possible to observe a wide range (a whole range in the axially movable length of the lens holder 19), and a missing rate of small scratches is also reduced.
本発明に係る内視鏡は、狭い孔内の内壁面に対しても、広い範囲にわたって詳細に撮像することが可能となる。また、患部や傷などに対して垂直上方から観察することが可能となる。そのため、より精度の高い診断を行うことができ、医療用内視鏡、工業用内視鏡として有用である。 The endoscope according to the present invention can capture images in detail over a wide range even on an inner wall surface in a narrow hole. In addition, it is possible to observe the affected part, the wound, and the like from vertically above. Therefore, diagnosis with higher accuracy can be performed, and it is useful as a medical endoscope and an industrial endoscope.
1 内視鏡
11 本体部(外殻)
11d ネジ溝
13 透光性カバー(外殻)
13c 円筒部(窓部)
15 支持部
15b 照射口
16 ミラー(光学部材)
16a 照明用反射面(第1反射面)
16b 対物用反射面(第2反射面)
17 対物レンズ
19 レンズホルダ(支持体)
21 駆動機構
23 固体撮像素子
25 電源電池
33 被駆動部
45 制御ユニット(制御手段)
51 集光レンズ
55 LED(光源)
56 電池
57 照明レンズ
61 ステッピングモータ(駆動手段)
83 メモリ
1
13c Cylindrical part (window part)
15
16a Reflective surface for illumination (first reflective surface)
16b Objective reflecting surface (second reflecting surface)
17
DESCRIPTION OF
51
56
83 memory
Claims (6)
前記外殻の内部に設けられた光源および固体撮像素子と、
前記窓部を通して前記光源の照明光を被写体に照射する照明光学系と、
前記窓部を通して被写体光を集光する対物レンズを含み、前記固体撮像素子に結像する対物光学系と、
前記対物光学系の少なくとも前記対物レンズを保持した支持体と、
前記支持体を前記外殻の軸に沿って移動させる駆動機構と、
を備え、
前記光源が、前記固体撮像素子とは前記外殻の軸方向に離間して配置されており、
前記支持体が、前記光源と前記固体撮像素子との間で前記外殻の軸に沿って移動され、
前記照明光学系の照射口が、前記支持体に設けられており、
前記照明光学系が、前記照明光を前記照射口に向けて反射する第1反射面を含み、
前記対物光学系が、前記被写体光を前記固体撮像素子に向けて反射する第2反射面を含んでおり、
前記光源および前記固体撮像素子が、同一の軸線上に配置され、
前記第1反射面および前記第2反射面が、前記軸線上に配置された単一の光学部材に形成されていることを特徴とする内視鏡。 An outer shell formed in a cylindrical shape and provided with a transparent window portion extending in the axial direction on the peripheral wall;
A light source and a solid-state imaging device provided inside the outer shell,
An illumination optical system that irradiates a subject with illumination light from the light source through the window;
An objective lens that focuses the subject light through the window, and forms an image on the solid-state imaging device; and
A support holding at least the objective lens of the objective optical system;
A drive mechanism for moving the support along the axis of the outer shell;
With
The light source is disposed apart from the solid-state image sensor in the axial direction of the outer shell;
The support is moved along the axis of the outer shell between the light source and the solid-state imaging device;
An irradiation port of the illumination optical system is provided in the support ,
The illumination optical system includes a first reflecting surface that reflects the illumination light toward the irradiation port,
The objective optical system includes a second reflecting surface that reflects the subject light toward the solid-state imaging device;
The light source and the solid-state imaging device are disposed on the same axis,
The endoscope, wherein the first reflecting surface and the second reflecting surface are formed on a single optical member disposed on the axis .
前記駆動機構が、前記支持体を前記外殻の軸を回転軸として回転させながら該外殻の軸に沿って移動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内視鏡。 The window is provided over the entire circumference of the peripheral wall of the outer shell,
It said drive mechanism, endoscope according to claim 1 or claim 2, characterized in that for moving the support member along the axis of the rotated while outer shell the axis of the outer shell as a rotation axis.
前記駆動機構が、前記外殻の軸を回転軸として前記支持体を回転駆動する駆動手段を備え、
前記支持体が、前記外殻の前記ネジ溝に係合していることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。 The outer shell is formed into a cylindrical shape, and a thread groove is formed on the inner peripheral surface of the peripheral wall,
The drive mechanism includes drive means for driving the support to rotate about the axis of the outer shell as a rotation axis;
The endoscope according to claim 3 , wherein the support is engaged with the screw groove of the outer shell.
前記光源及び前記固体撮像素子並びに前記駆動機構に電力を供給する電池を、前記外殻内にさらに備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡。 The drive mechanism is operated by electric power;
The endoscope according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a battery for supplying power to the light source, the solid-state imaging device, and the driving mechanism in the outer shell. .
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