JP5663707B2 - 内視鏡 - Google Patents

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Description

この発明は、前方視野と側方視野を同時に観察し得る内視鏡に関するものである。
近年、内視鏡は、医療分野及び工業用分野において広く利用されている。内視鏡は、細長い挿入部を被検体内に挿入することによって被検体内を観察することができる。そして、このような内視鏡のタイプとしては、例えば挿入部の先端側に設けられた先端部の先端面に観察用レンズや照明用レンズを設けた直視型の内視鏡や、挿入部の先端部の側面の一部に観察用レンズや照明用レンズを設けた側視型の内視鏡等、各種のタイプの内視鏡が提案され実用化されている。
また、近年、観察範囲を広げるために挿入部の先端部よりも前方の視野だけではなく、先端部の外周側面の周囲に沿って側方に位置する周囲方向の視野も同時に観察し得るようにした内視鏡が、例えば日本国特許公開2011−152202号公報,日本国特許公開2008−228810号公報等によって種々のものが提案され実用化されている。
この種の内視鏡においては、前方視野範囲を照明するための前方照明手段と、側方全周囲の視野範囲を照明するための側方照明手段とを有して構成される。上記側方照明手段としては、例えば光源からライトガイドファイバ等を用いて内視鏡挿入部の長手方向先端側に導光した照明光を挿入部の径方向に向けて散乱させることによって側方全周囲を照明するといったものが提案されている。
一方、従来の内視鏡においては、観察対象物からの反射光量を測定し、観察対象物の輝度分布を検出する手段を有するものがある。そうして検出された輝度分布情報は、例えば日本国特許公開2011−019692号公報等によって開示されている内視鏡においては、挿入部先端部と観察対象物との間の撮影距離を算出するために用いられる。
ところが、従来の広視野内視鏡においては、前方視野と側方視野との広範囲に渡って広い範囲にむらなく照明することが難しく、例えば取得画像にハレーションや黒潰れ等が発生してしまう等によって良好な観察画像を得ることができないという問題点があった。
一般に、医療用の内視鏡を用いて行われる観察は管腔臓器を観察する場合が多い。また、工業用内視鏡においても管腔内観察を行う場合が多々ある。そして、管腔内環境は暗所であることが多い。
したがって、一般的な内視鏡によって取得される撮像画像をモニター等に表示させる場合には、画面周辺部には受光面から至近距離にある壁面等が表示され、画面中心部には前方の観察対象物が表示されることになる。また、広視野内視鏡の場合にも、画面中央領域に前方観察画像が表示されるのと同時に、画面周縁領域に側方観察画像が表示されるのが一般である。
一般に、至近距離にある壁面等の観察対象物には、照明手段からの照明光が多く照射されるので、画面周辺部の画像は比較的明るく表示される傾向がある。これに対して、画面中心部は前方の管腔中心が観察対象となっており、対象物までの距離が遠くなることから、照明光が到達し難くなり、よって中央部の表示画像は暗くなる傾向がある。つまり、表示画像の明るさ分布は、モニター画面上において同心円状に周辺部から中央部に向けて徐々に暗くなるように不均一に表示されることになる。
したがって、暗部に合わせて照明手段を設定すると、明部でハレーション等が発生し、至近の観察が困難になる。また、明部に合わせて照明手段を設定すると、暗部で黒潰れ等が発生し、遠方の観察が困難になる。このように、例えば大腸等の管腔臓器等の内視鏡観察を行う場合に想定される種々の状況を考慮すると、従来の内視鏡では、画面全体で常に良好な明るさを維持することは困難であった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、前方視野への照明光と側方視野への照明光の光量バランスを適切に配光し、常に良好な内視鏡画像を得ることができる内視鏡を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡は、管腔内に挿入する挿入部に配置され、第1の観察方向にある観察対象の像を結像させる第1の対物レンズと、前記挿入部に配置され、前記第1の観察方向とは異なる第2の観察方向にある観察対象の像を結像させる第2の対物レンズと、光源から出射される照明光を前記挿入部に導くライトガイドと、前記ライトガイドからの光を前記第1の観察方向と前記第2の観察方向とに分配する光分配部材と、前記光分配部材が分配する前記第1の観察方向に射する照明光と前記第2の観察方向に射する照明光との光量の割合を変化させる光量可変手段と、前記第2の対物レンズと前記第2の観察方向にある観察対象との第2の距離を測定する距離検出部と、前記距離検出部から出力される前記第2の距離に関する信号に基づいて前記光量可変手段を制御する制御部とを備えてなる。
本発明によれば、前方視野への照明光と側方視野への照明光の光量バランスを適切に配光し、常に良好な内視鏡画像を得ることができる内視鏡を提供することができる。
本発明の第1の実施形態の内視鏡の全体的な構成を示す概略構成図 図1の内視鏡の挿入部先端部を拡大して示す要部拡大斜視図 図2の挿入部先端部の正面図 図3の[4]−[4]線に沿う断面図 図1の内視鏡システムの表示装置の表示画面の概念図 図1の内視鏡における照明ユニットの作用を示し、側方照明用レンズを用いて一部の照明光を前方に照射する際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成図 図1の内視鏡における照明ユニットの作用を示し、側方照明用レンズを用いて通常の側方照射を行う際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成図 本発明の第2の実施形態の内視鏡における先端部近傍の断面図 本発明の第3の実施形態の内視鏡における側方照明ユニットの概略構成を示し、通常の側方照射を行う際のライトガイドの配置を示す概略構成概念図 図9の側方照明ユニットを用いて一部の照明光を前方にも照射する際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成概念図
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。なお、以下の説明に用いる各図面においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これらの図面に記載された構成要素の数量,構成要素の形状,構成要素の大きさの比率及び各構成要素の相対的な位置関係は、図示の形態のみに限定されるものではない。
[第1の実施形態]
まず、本発明の第1の実施形態の内視鏡の概略構成について、以下に簡単に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の内視鏡の全体的な構成を示す概略構成図である。図2は、図1の内視鏡の挿入部先端部を拡大して示す要部拡大斜視図である。図3は、図2の挿入部先端部の正面図である。図4は、図3の[4]−[4]線に沿う断面図である。図5は図1の内視鏡システムの表示装置の表示画面の概念図である。図6,図7は、図1の内視鏡における照明ユニットの作用を示す図である。このうち図6は側方照明用レンズを用いて一部の照明光を前方に照射する際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成図である。図7は側方照明用レンズを用いて通常の側方照射を行う際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成図である。
図1に示すように、内視鏡1は、体腔内等に挿入される細長の挿入部2と、この挿入部2の基端側に連設される操作部3と、この操作部3から延出されるユニバーサルコード4と、このユニバーサルコード4の末端部設けられるコネクタ部12等によって主に構成されている。
なお、本実施形態の内視鏡1は、図2〜図4等に示すように、挿入部2の先端部6の先端面に直視用の前方観察用対物レンズ21や前方照明用レンズ31,33を前方に向けて設けると共に、前方観察用対物レンズ21の近傍に側方観察用対物レンズ22や側方照明用レンズ32を設けた形態からなり、前方視野と側方視野とを同時に観察し得るようにした広視野観察型の内視鏡である。
ここで、前方観察用対物レンズ21は、挿入部2の前方の観察対象物を結像させる第1の対物レンズであり、管腔内に挿入する挿入部2の先端側に配置されている。また、側方観察用対物レンズ22は、挿入部2の側方の観察対象物を結像させる円周状の第2の対物レンズであり、前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)よりも挿入部2の基端側に配置されている。
図1に戻って、挿入部2は、最先端部に設けられる硬性の先端部6と、この先端部6の基端側に連設される湾曲部7と、この湾曲部7の基端側に連設され可撓性を有する長尺の管状部材からなる可撓管部8とによって構成されている。
挿入部2の先端部6の内部には、図4に示すように、例えば撮像ユニット20や複数の照明ユニット等が配設されている。先端部6の先端面には、図2,図3に示すように、例えば処置具チャンネル開口16や前方観察用対物レンズ21、照明用レンズ31,32,33、送水ノズル17a,17b等が配設されている。
挿入部2の内部には、処置具チャンネル(不図示),複数のライトガイド(31a,32a,33a;図4参照),信号ケーブル40(図4参照)等が挿通されている。処置具チャンネルは、先端面の処置具チャンネル開口16から挿入部2内を挿通し操作部3の処置具挿入口15(図1参照)に連通している。また、複数のライトガイド(31a,32a,33a)及び信号ケーブル40は、挿入部2の先端部6内の各構成ユニットより延出され、挿入部2を挿通し、操作部3の内部を経てユニバーサルコード4の内部を挿通して、最終的にユニバーサルコード4の末端のコネクタ部12まで連通している。なお、複数のライトガイド(31a,32a,33a)は、照明光を伝送するための多数のライトガイドファイバを束ねて形成されるファイババンドルである。これら複数のライトガイド(31a,32a,33a)は、光源から出射される照明光を挿入部2の先端側へと導光する導光手段である(詳細は後述する)。
そして、コネクタ部12を介して外部装置である制御プロセッサ9,光源装置10,表示装置11等が接続されることによって、本実施形態の内視鏡1を含む内視鏡システムが構成される。
操作部3は、使用者が当該内視鏡1を使用する際に把持する部位であり、その外装表面上には、湾曲操作ノブ5やその他各種の動作に対応する複数の操作部材が配設されている。ここで、例えば湾曲操作ノブ5は、使用者が手指等を用いて回動操作することによって、挿入部2の湾曲部7を上下左右の任意の方向に湾曲させることができるようにする操作部材である。
操作部3の先端寄りの部位であって、挿入部2との接続部位近傍には、処置具等(不図示)を挿入する処置具挿入口15が形成されている。この処置具挿入口15は、挿入部2の内部を挿通する処置具チャンネル(不図示)に連通している。
上記光源装置10は照明光を発光させる装置である。上記制御プロセッサ9は、本内視鏡システム全体を統括的に制御する信号処理装置である。上記表示装置11は、本内視鏡1によって取得された撮像信号に基づいて内視鏡画像を表示させる表示部であって、例えばLCDパネル等が適用される。
制御プロセッサ9,光源装置10,表示装置11と内視鏡1とは、上記コネクタ部12を介して接続される。これにより、制御プロセッサ9は、内視鏡1内を挿通する信号ケーブル40(図4参照)を介して制御信号や各種の検出信号,取得した画像信号等の伝送を行う。そして、処理済みの画像信号を表示装置11へと伝達して、これに内視鏡画像や各種の情報等を表示させる。また、光源装置10は、内視鏡1内を挿通する複数のライトガイド(31a,32a,33a)が接続される。これにより、光源装置10からの照明光はコネクタ部12を介してユニバーサルコード4,操作部3,挿入部2内の複数のライトガイド(31a,32a,33a)に導かれて、挿入部2の先端部6内に設けられる複数の照明ユニットへと導かれ、先端面の各照明用レンズ31,32,33を介してそれぞれ所定の方向へと出射されるように構成されている。
ここで、複数の照明ユニットは、複数の照明用レンズ(31,32,33)と、複数のライトガイド(31a,32a,33a)等によって構成される。複数の照明用レンズ(31,32,33)のうち、照明用レンズ31は、本内視鏡1の先端面に対向する側、即ち前方を照明するための照明光を出射させる前方照明光学系であり前方照明用レンズであり前方照明用の導光体である。照明用レンズ32は、本内視鏡1の先端面に直交する方向、即ち側方を照明するための照明光を出射させる側方照明光学系であり側方照明用レンズであり側方照明用の導光体である。照明用レンズ33は、本内視鏡1の前方を補助的に照明するための補助照明光を出射させる前方補助照明光学系である。
各照明用レンズ31,32,33のそれぞれには、各対応する複数のライトガイド(31a,32a,33a)の末端が接続されており、上述したように光源装置10から導かれた照明光が入射し得るように構成されている。なお、上記複数のライトガイドのうちライトガイド31aは前方照明用の第1のライトガイドであり、第2ライトガイド32aは側方照明用の第2のライトガイドであり、ライトガイド33aは前方補助照明用の第3のライトガイドである。
ここで、照明用レンズ31と第1ライトガイド31aは前方照明ユニットを構成する。また、照明用レンズ32と第2ライトガイド32aは側方照明ユニットを構成する。そして、照明用レンズ33と第3ライトガイド33aは前方補助照明ユニットを構成する。
複数の照明用レンズのうち前方用の照明用レンズ(以下、前方照明用レンズと略記する)31は、図2,図3に示すように、挿入部2の先端部6の前面において、前方観察用対物レンズ21の近傍にあって、かつ同前方観察用対物レンズ21と略同一面に同方向に向けて配置されている。この前方照明用レンズ31の後方には、図4に示すように第1ライトガイド31aの先端側端面が接続されており、同第1ライトガイド31aから出射される照明光を入射させて、先端部6の前方の所定の範囲(図4の符号F1で示す範囲)に照明光を照射するように構成される。第1ライトガイド31aは、上述したように内視鏡1の挿入部2内に挿通されているため、内視鏡1の長手方向であり軸方向に沿って平行に配設されている。
なお、図2,図3に示すように、先端部6の前面において前方観察用対物レンズ21及び前方照明用レンズ31の近傍には、送水ノズル17aが配設されている。送水ノズル17aは両レンズ21,31の前面を洗浄するための液体等を吐出する構成部である。使用者が操作部3の所定の操作部材を操作すると、これに連動して不図示の送水タンク等から送出された液体等が、ユニバーサルコード4,操作部3,挿入部2に挿通される送水路(不図示)を経て送水ノズル17aより出射されるように構成されている。また、後述する側方観察用対物レンズ22の近傍には複数の送水ノズル17bが設けられている(図2参照)。この送水ノズル17bも略同様の構成及び機能によって側方観察用対物レンズ22の前面の洗浄を行なうことができるように構成されている。なお、送水ノズル17a,17b等の構成は、従来の内視鏡において一般的に適用されるものと同様のものである。
さらに、前方照明用レンズ31の近傍には、図2〜図4に示すように、前方にある観察対象物からの反射光を受光して光量を測定する測光センサ41が設けられている。この測光センサ41は、先端部6の前面にあって前方に向けて配設されている。測光センサ41は、挿入部2,操作部3,ユニバーサルコード4の内部を挿通しコネクタ部12まで到達する信号ケーブル40を介して、コネクタ部12に接続される制御プロセッサ9内の検出回路9aと電気的に接続されている。そして、制御プロセッサ9内の検出回路9aは、測光センサ41によって検出された前方視野の測光情報に基づいて前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)と、この前方観察用対物レンズ21の前方にある観察対象物との間の距離(第1の距離)を算出するための演算を行う。これにより、検出回路9aと測光センサ41とは、第1の距離検出部を構成する。
また、複数の照明用レンズのうち前方を補助的に照明するための前方補助照明用レンズ33は、上記前方照明用レンズ31と略同様に構成されて、略同方向に向けて先端部6の先端面に配設されている。前方補助照明用レンズ33の後方には、第3ライトガイド33aの先端側端面が配置されている。これにより、前方補助照明用レンズ33は第3ライトガイド33aから出射される照明光を入射させて、先端部6の前方の所定の範囲(図4の符号F2で示す範囲)に補助照明光を照射するように構成される。
一方、複数の照明用レンズのうち側方用の照明用レンズ(以下、側方照明用レンズと略記する)32は、図2,図3に示すように、挿入部2の先端部6において、前方観察用対物レンズ21よりも基端側に設けられる側方観察用対物レンズ22よりもさらに基端寄りの部位に配置されている。この側方照明用レンズ32は、第2ライトガイド32aから導かれた照明光について、その出射方向を変えて挿入部2の側方に向けて出射させたり、同照明光の一部を挿入部2の前方に向けて出射させ得るように形成されたプリズム等の透明部材等によって構成されている。つまり、上記側方照明用レンズ32は、第2ライトガイド32aからの光を前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方と側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方とに分配する光分配部材として機能する。
そのために、側方照明用レンズ32は、図6,図7に示すように、光入射面32dと、前方出射面32cと、側方出射面32eと、光散乱面32bとを少なくとも有する多面体からなるプリズムにて構成される。
詳述すると、側方照明用レンズ32においては、当該挿入部2の先端部6の軸方向に直交する面と平行に光入射面32dが設けられている。この光入射面32dには、第2ライトガイド32aの出射端面が当接している。したがって、第2ライトガイド32aの照明光は、光入射面32dを透過して側方照明用レンズ32の内部に入射する。図6,図7において、光入射面32dとこれに対向する面(前方出射面32c)との間の底面側には、光入射面32dの側に向けて傾斜を有する光散乱部である光散乱面32bが形成されている。この光散乱面32bには、上記光入射面32dから入射した照明光を当該側方照明用レンズ32の内部に向けて反射させ散乱させ得るような表面処理がその内表面に施されている。光散乱面32bの表面処理としては、例えば円環表面に凹凸を形成するいわゆる梨地処理等を施し、当該処理面上にさらに光反射性の高い反射塗料等のコーティング材を塗布するといった形態で形成する。光分配部材32において光散乱面32bは、第2ライトガイド32aからの光の入射角度によって照明光を前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方と側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方とに分配する割合を変化させる光散乱部である。
そして、側方照明用レンズ32には、内視鏡1の前方に向けて傾斜を有する上記前方出射面32cと、内視鏡1の側方に向く側方出射面32eが形成されており、上記ライトガイド32aからの照明光のうち側方出射面32eから出射される光は側方照明光となる。一方、一部の照明光は前方出射面32cから前方に向けて出射されるように構成されている。 側方照明用レンズ32の後方には、図4,図6,図7等に示すように第2ライトガイド32aの先端側端面32aaが対向配置されており、第2ライトガイド32aから出射される照明光を入射させて、先端部6の側方の所定の範囲(図4の符号S1で示す範囲)及び前方の所定の範囲(図4の符号S2で示す範囲)に照明光を照射し得るように構成されている。
第2ライトガイド32aは、第1ライトガイド31a,第3ライトガイド33aと同様に内視鏡1の挿入部2内に挿通されているため、内視鏡1の長手方向であり軸方向に沿って平行に配設されている。
一方、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaは、軸方向に対して所定の角度で斜めにカットされた形状となっている。したがって、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaから出射される照明光は、通常の端面形状(軸に直交する面に平行にカットされた端面形状)を有するライトガイドに比べて、その出射角度が異なるように形成される。そして、この端面32aaに形成された斜面の向きを変化させることによって出射角度を自在に変化させることができる。
具体的には、後述するように、本実施形態の光量可変機構45においては、駆動源43の駆動力によって第2ライトガイド32aを軸周りに回転させることによって、側方照明用レンズ32の光入射面32dに対する第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの向きを変化させて、照明光の出射角度を変化させることができるように構成されている。
そのために、第2ライトガイド32aの少なくとも先端側端面32aaを含む先端部近傍の所定領域は、軸周りに回動自在に形成されている。なお、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaから出射される照明光の軸方向に対する出射角度を変化させる手段として、先端部端面32aaを斜めカットした形状としているが、これに限らず他の手段を用いてもよい。例えば、第2ライトガイド32aの先端部端面を、軸方向に対して直交方向にカットした通常の端面形状で構成し、この先端部端面に対しロッドレンズ等を配置する形態としても全く同様に対応できる。
そして、第2ライトガイド32aの先端部近傍には、同第2ライトガイド32aの先端部近傍の所定領域を所定のタイミングで所定の回動量だけ回動させることによって、第2ライトガイド32aから側方照明用レンズ32へ入射させる照明光の出射角度を変化させ、これによって前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方に出射させる照明光と側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方に出射させる照明光の光量の割合を変化させる光量可変手段である光量可変機構45が配設されている。
光量可変機構45は、図4に示すように、モータ,アクチュエータ等の駆動源43と、複数の歯車等からなる駆動力伝達機構等によって構成される。駆動力伝達機構は、例えば駆動源43の駆動軸43aに固設されるピニオンギア43bと、第2ライトガイド32aの先端側の所定領域に一体に配設され該第2ライトガイド32aの先端側の所定領域を回動させるべく上記ピニオンギア43bが噛合するギアー44等からなる。そして、駆動源43は、信号ケーブル40を介して電気的に接続される制御プロセッサ9内の制御部である制御回路9bによって駆動制御されるように構成されている。
他方、側方照明用レンズ32の近傍には、図2,図4に示すように、側方にある観察対象物からの反射光を受光して光量を測定する測光センサ42が設けられている。この測光センサ42は、先端部6の側方に向けて配設されている。測光センサ42は、上記測光センサ41と同様に、内視鏡1を挿通する信号ケーブル40を介してコネクタ部12を経て制御プロセッサ9内の検出回路9aと電気的に接続されている。そして、制御プロセッサ9内の検出回路9aは、測光センサ42によって検出された側方視野の測光情報に基づいて側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)と、この側方観察用対物レンズ22の側方にある観察対象物との間の距離(第2の距離)を算出するための演算を行う。これにより、検出回路9aと測光センサ42とは、第2の距離検出部を構成する。
そして、制御プロセッサ9の制御回路9bは、検出回路9aから出力される第1の距離及び第2の距離に関する信号とに基づいて光量可変機構45の駆動源43を駆動制御して、側方照明用レンズ32の光入射面32dに対する第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの角度を変化させて、第2ライトガイド32aから側方照明用レンズ32への照明光の入射角度を変化させる制御を行う。
ここで、図6は、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの斜面が内向き(同図において下向き)となるように設定された状態を示している。この状態にあっては、第2ライトガイド32aから出射し側方照明用レンズ32に入射した照明光は、一部が光入射面32dから前方出射面32cへと進み、この前方出射面32cにおいて屈折して、当該内視鏡1の先端部の前方へと照射される。
これに対し、図7は、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの斜面が外向き(同図において上向き)となるように設定された状態を示している。この状態にあっては、第2ライトガイド32aから出射し側方照明用レンズ32に入射した照明光は、光入射面32dから側方出射面32eへと進み、この側方出射面32eから当該内視鏡1の先端部の側方へと照射される。
撮像ユニット20は、図4に示すように前方観察用対物レンズ21と、側方観察用対物レンズ22と、複数の光学レンズ及びレンズ保持枠からなる後群光学系23と、電荷結合素子等の光電変換素子である撮像素子24等によって構成される。この構成により、前方視野の観察像は、前方観察用対物レンズ21、後群光学系23を介して撮像素子24の受光面上の所定の領域に結像する。これと同時に、側方視野の観察像は、側方観察用対物レンズ22、後群光学系23を介して撮像素子24の受光面上の所定の領域に結像する。これを受けて、撮像素子24は、所定の光電変換処理を行う。そうして得られた撮像信号は信号ケーブル40を介して制御プロセッサ9へと入力される。制御プロセッサ9は、入力された撮像信号に対し、各種の信号処理を施し、これによって生成された画像信号を表示装置11へと出力する。これを受けて表示装置11は対応する内視鏡画像を表示する。
図5は、本実施形態の内視鏡1によって得られる画像信号によって表示装置11に表示される内視鏡画像の表示例を示す図である。図5に示すように、表示装置11の表示モニター上には、内視鏡画像が表示される画像表示領域11cと、各種の情報等が表示される情報表示領域11d等がある。このうち画像表示領域11cには略円形状の内視鏡画像が表示される。内視鏡画像は、内側の円形領域11aに前方視野の観察像が表示され、その周縁部の環状領域11bに側方視野の観察像が表示される。
なお、その他の詳細構成については、従来の同タイプの内視鏡において適用されているものと同様の構成が採用されているものとして、それらの説明及び図示を省略する。
このように構成された本実施形態の内視鏡1を用いて大腸等の管腔臓器等の内視鏡観察を行う場合の作用の概略を、主に図4を用いて以下に説明する。
まず、通常の手順で内視鏡1の挿入部2を管腔臓器等へ挿入したとする。そして、内視鏡1の先端部6が図4に示すような位置にあるものとする。この状態において、制御プロセッサ9の検出回路9aは、測光センサ41,42からの信号を受信して、検出された各測光情報に基づいて前方観察用対物レンズ21から前方の観察対象物との間の距離(第1の距離)と、側方観察用対物レンズ22から側方の観察対象物との間の距離(第2の距離)とを演算により算出する。ここで、測光センサ41から前方の観察対象物までの距離をLAとし、測光センサ42から側方の観察対象物までの距離をLBとする。
続いて、制御回路9bは、検出回路9aによって算出された距離情報(LA,LB)に基づいて光量可変機構45を駆動制御して、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの軸周りにおける回動位置を設定する。
例えば、距離LA/LBが所定の閾値T(Threshold)よりも大となる場合には、前方観察用対物レンズ21と前方観察対象物101aとが離れた位置にある一方、側方観察用対物レンズ22と側方観察対象物101bとが近接した位置にあると考えられる。この場合、図5に示す表示装置11の表示画面上にあっては、前方視野の観察像11aの画像領域の方が側方視野の観察像11bの画像領域よりも暗い画像になる。そこで、
LA/LB>T
となる場合には、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの斜面が内向き(図6に示す状態)となるように、光量可変機構45を駆動制御して、第2ライトガイド32aを回動制御する。これにより、前方へ照射される照明光の光量を、側方へ照射される照明光の光量よりも増加させることによって、前方視野の観察像11aの明るさが向上する。したがって、前方視野への照明光と側方視野への照明光との光量バランスが適切となるように配光し得るので、表示画面上の観察像11a,11bの画像領域で略均一な画像が表示される。
また、例えば、距離LA/LBが所定の閾値T(Threshold)よりも小となる場合には、前方観察用対物レンズ21と前方観察対象物101aとが近接した位置にある一方、側方観察用対物レンズ22と側方観察対象物101bとが離れた位置にあると考えられる。この場合、図5に示す表示装置11の表示画面上にあっては、前方視野の観察像11aの画像領域よりも側方視野の観察像11bの画像領域の方が暗い画像になる。そこで、
LA/LB<T
となる場合には、第2ライトガイド32aの先端側端面32aaの斜面が外向き(図7に示す状態)となるように、光量可変機構45を駆動制御して、第2ライトガイド32aを回動制御する。これにより、側方へ照射される照明光の光量を、前方へ照射される照明光の光量よりも増加させることによって、側方視野の観察像11bの明るさが向上する。したがって、前方視野への照明光と側方視野への照明光との光量バランスが適切となるように配光し得るので、表示画面上の観察像11a,11bの画像領域で略均一な画像が表示される。
このように、制御部である制御回路9bは、第1の距離と第2の距離との比率に基づいて前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方に出射させる照明光と、側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方に出射させる照明光の光量の割合を決定し、光量可変機構45が(光量可変手段)を制御する。
なお、上記閾値Tは、予め設定されたデータとして、例えば制御プロセッサ9の内部に設けられるデータ記憶手段である保存部(不図示)等に記憶されているものを用いる。ここで、保存部は、観察対象と各対物レンズ21,22との各距離の比に関する閾値を記憶する構成部である。
以上説明したように上記第1の実施形態によれば、前方の観察対象物からの反射光を受光して光量を測定する測光センサ41と、この測光センサ41による検出結果(前方測光情報)に基づいて前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)と、前方観察用対物レンズ21の前方にある観察対象物との間の距離(第1の距離)を算出する検出回路9aとからなる第1の距離検出部と、側方の観察対象物からの反射光を受光して光量を測定する測光センサ42と、この測光センサ42による検出結果(側方測光情報)に基づいて側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)と、側方観察用対物レンズ22の側方にある観察対象物との間の距離(第2の距離)を算出する検出回路9aとからなる第2の距離検出部と、を設けると共に、光源装置10から出射される照明光を内視鏡1の挿入部2の先端側に導く複数のライトガイドのうちの第2のライトガイド32aからの光を前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方と、側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方とに分配して照射し得るような形状に形成された側方照明用レンズ32(光分配部材)と、前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方に出射させる照明光と側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方に出射させる照明光の光量の割合を変化させる光量可変手段である光量可変機構45と、を設け、さらに、測光センサ41に基づいて検出回路9aによって算出され出力される第1の距離(前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)と、前方観察用対物レンズ21の前方にある観察対象物との間の距離)に関する信号と、測光センサ42に基づいて検出回路9aによって算出され出力される第2の距離(側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)と、側方観察用対物レンズ22の測方にある観察対象物との間の距離)に関する信号と、に基づいて光量可変機構45を制御する制御回路9bと、を設けて構成している。
これにより、第2ライトガイド32aの先端部近傍の所定領域を、所定のタイミングで所定の回動量だけ回動制御し、第2ライトガイド32aから側方照明用レンズ32へ入射させる照明光の出射角度を変化させ、よって前方視野と側方視野とに出射する照明光の光量制御を行なうことができる。したがって、これにより、表示装置11の表示画面上に表示される内視鏡画像について、前方視野の観察像と側方視野の観察像とを常に均一な明るさによって表示させることができる。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態の内視鏡について、以下に説明する。本実施形態の基本的な構成は、上述の第1の実施形態と略同様である。本実施形態においては、複数の照明ユニットのうち前方照明ユニット及び側方照明ユニットの構成が、上述の第1の実施形態と異なる。したがって、上述の第1の実施形態と同様の構成については、同じ符号を用いる。また、上述の第1の実施形態と同様の構成についての詳細説明及び図示は省略し、異なる構成要素についてのみ以下に詳述する。なお、省略した図面については、上述の第1の実施形態の説明に用いた図面を参照する。
図8は、本発明の第2の実施形態の内視鏡における先端部近傍の断面図である。なお、図8は、上述の第1の実施形態における図4に相当する図面であって、本実施形態の内視鏡において、上述の第1の実施形態における図3の[4]−[4]線に沿う部位に相当する部位の断面を示している。
本実施形態の内視鏡及びこの内視鏡を含む内視鏡システム全体の構成は、上述の第1の実施形態と略同様である(図1参照)。
本実施形態の内視鏡の挿入部2の先端部6Aの内部には、図8に示すように、主に撮像ユニット20と、複数の照明ユニット、即ち前方照明ユニット,側方照明ユニット,前方補助照明ユニット等が配設されている。
ここで、撮像ユニット20と、前方補助照明ユニット(33,33a)の構成は、上述の第1の実施形態と全く同様である。
一方、本実施形態の内視鏡において、前方照明ユニットは、前方照明用レンズ31と、第1ライトガイド31aと、光量可変手段である調光部材46等によって構成される。
調光部材46は、前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)による観察方向(即ち先端部6Aの前方)に照射される光の光路中、即ち前方照明用レンズ31と第1ライトガイド31aとの間に配設されている。この調光部材46は、ライトガイドから出射される照明光を透過させる割合を変化させ調光する部材であって、例えば調光ガラスであるエレクトロクロミック素子等が適用される。
調光部材46は、信号ケーブル40を介して制御プロセッサ9内の制御回路9bと電気的に接続されている。
また、制御プロセッサ9内には輝度検出回路9cが設けられている。この輝度検出回路9cは、撮像ユニット20からの出力信号(画像信号)に基づいて各対物レンズ(21,22)によって取得され表示装置11のモニター画面上に表示される画像のうち、上記各対物レンズ(21,22)によって結像された各画像領域の輝度データを算出する。
例えば、輝度検出回路9cは、特に図示していないが、前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方に出射する照明光の反射強度(輝度)を検出する第1の光量検出部と、側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方に出射する照明光の反射強度(輝度)を検出する第2の光量検出部とを備えている。そして、第1の光量検出部は、内視鏡が撮像する前方及び側方の各観察対象の像を画像として表示させた時の内視鏡画像(表示装置11の画像表示領域11cに表示される円形状画像;図5参照)における略中心領域11a(即ち前方画像の領域)の光量を検出する。また、第2の光量検出部は、同内視鏡画像の中心領域よりも外側の所定の領域、例えば外縁領域11b(即ち側方画像の領域)の光量を検出する。
このようにして、輝度検出回路9cによって取得された輝度データに基づいて上記制御回路9bは調光部材46を駆動制御する。即ち、第1ライトガイド31aからの照明光のうち、調光部材46を透過させる光量の調整を行う。
換言すると、制御回路9bは、第1の光量検出部が検出した第1の光量(前方画像の光量,輝度)と、第2の光量検出部が検出した第2の光量(側方画像の光量,輝度)とに基づいて、前方観察用対物レンズ21(第1の対物レンズ)の前方に出射する照明光と側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)の側方に出射する照明光の光量の割合を決定し、光量可変手段である調光部材46を駆動制御する。
また、本実施形態の側方照明ユニットは、プリズム等からなる側方照明用レンズ32Aと、第2ライトガイド32Aaとによって構成される。第2ライトガイド32Aaは先端部6Aの軸方向と平行に設けられており、この第2ライトガイド32Aaの先端側端面から照明光が出射される。ここで第2ライトガイド32Aaの先端側端面は、軸方向に対して略直交する面で形成されている。
第2ライトガイド32Aaの先端側端面に対向する部位には、側方照明用レンズ32Aの光入射面が先端側端面に略平行に設けられている。この側方照明用レンズ32Aに入射した照明光は、内部の光散乱面によって進行方向が変更させられて、先端部6Aの側方に向けて、所定の照射範囲Sで出射するように構成されている。
なお、本実施形態においては、上述の第1の実施形態における光量可変機構45、測光センサ41,42及びその検出回路9c等を省いて構成している。その他の構成は、上述の第1の実施形態と略同様である。
このように構成された本実施形態においては、輝度検出回路9cによって、例えば前方視野の平均輝度(第1の光量)=A,側方視野の平均輝度(第2の光量)=Bが測定されたときに、
A/B>閾値T2
である場合には、前方視野の観察対象物の方が側方視野の観察対象物よりも近接した位置にあるものと考えられる。そこで、この場合には、制御回路9bは、電圧制御を行って調光部材46の透過率を下げる制御を行う。これにより、前方視野への照明光の光量が減少することによって、前方視野と側方視野との光量バランスが適正化される。
一方、
A/B>閾値T2
である場合には、前方視野の観察対象物の方が側方視野の観察対象物よりも遠方の位置にあるものと考えられる。そこで、この場合には、制御回路9bは、電圧制御を行って調光部材46の透過率を上げる制御を行う。これにより、前方視野への照明光の光量が増加して、前方視野と側方視野との光量バランスが適正化される。
このように、本実施形態においては、第1の光量Aと第2の光量Bとの比(A/B)と閾値T2との大小に基づいて調光部材46の駆動制御を行う。
なお、本実施形態においても、上記閾値T2は、予め設定されたデータとして、例えば制御プロセッサ9の内部に設けられるデータ記憶手段である保存部(不図示)等に記憶されているものを用いる。つまり、保存部は、第1の光量と第2の光量との比に関する閾値を記憶する構成部である。
以上説明したように上記第2の実施形態によれば、上述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態においては、調光部材46を照明用レンズとライトガイドとのあいだに配置し、これを駆動制御する制御回路を設けるのみの簡略な構成としている。したがって、組立性の改善及び製造コストの低減に寄与することができる。
なお、本実施形態においては、調光部材46は前方照明用レンズ31と第1ライトガイド31aとの間に配設した例を示したが、この形態に限ることはなく、例えば、側方観察用対物レンズ22(第2の対物レンズ)による観察方向(即ち先端部6Aの側方)に照射される光の光路中に、調光部材46を設ける構成としても、略同様の作用により同様の効果を得ることができる。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態の内視鏡について、以下に説明する。本実施形態の基本的な構成は、上述の第1,第2の実施形態と略同様である。本実施形態においては、複数の照明ユニットのうち側方照明ユニットの構成が、上述の第2の実施形態と異なる。したがって、上述の第1,第2の実施形態と同様の構成については、同じ符号を用いる。また、上述の第1,第2の実施形態と同様の構成についての詳細説明及び図示は省略し、異なる構成要素についてのみ以下に詳述する。なお、省略した図面については、上述の第1の実施形態の説明に用いた図面を参照する。
図9,図10は、本発明の第3の実施形態の内視鏡における側方照明ユニットを取り出してその概略構成を示す概念図である。このうち図9は側方照明用レンズを用いて通常の側方照射を行う際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成概念図である。図10は側方照明用レンズを用いて一部の照明光を前方にも照射する際のライトガイドの配置を示す側方照明ユニットの概略構成概念図である。
本実施形態の内視鏡及びこの内視鏡を含む内視鏡システム全体の構成は、上述の第1,第2の実施形態と略同様である(図1参照)。また、内視鏡挿入部の先端部の内部構成も、上述の第1,第2の実施形態と略同様である。なお、本実施形態においては、上述の第1の実施形態における光量可変機構45、測光センサ41,42及びその検出回路9c等を省いて構成している。
また、本実施形態の内視鏡の挿入部の先端部内部に設けられる側方照明ユニットは、図9に示すように、側方照明用レンズ32Bと、第2ライトガイド32Aaと、光量可変手段である光量可変機構47等によって構成される。
側方照明用レンズ32Bは、上述の第1の実施形態と同様に、光入射面32dと、前方出射面32cと、側方出射面32eと、光散乱面32bとを少なくとも有する多面体からなるプリズムにて構成される。
第2ライトガイド32Aaは、上述の第2の実施形態と同様に、内視鏡挿入部の先端部の軸方向に平行に設けられており、この第2ライトガイド32Aaの先端側端面から照明光が出射される。ここで第2ライトガイド32Aaの先端側端面は、軸方向に対して略直交する面で形成されている。そして、第2ライトガイド32Aaは、光量可変機構47の作用(後述する)を受けて、内視鏡挿入部の先端部の軸方向に直交する方向(図9,図10に示す矢印J方向)に移動可能に配設されている。つまり、第2ライトガイド32Aaの先端側端面は、側方照明用レンズ32Bの光入射面に沿って、上記矢印J方向に移動可能に構成されている。
第2ライトガイド32Aaの先端側端面に対向する部位には、側方照明用レンズ32Bの光入射面32dが先端側端面に略平行に設けられている。この側方照明用レンズ32Bに入射した照明光は、光量可変機構47が通常状態にあるとき(図9に示す状態)の照明光は、内部の光散乱面32bによって進行方向が変更させられて、側方出射面32eから出射して内視鏡の側方の照射範囲に出射するように構成されている。また、光量可変機構47が作用した状態にあるとき(図10に示す状態)の照明光は、内部の光散乱面32bによって進路変更させられて側方出射面32eより出射する照明光以外に、一部の照明光は直進して前方出射面32cより出射するように構成されている。
光量可変機構47は、図9,図10に示すように、固定ピン47aと、複数のジョイント(47b,47c)と、これらの複数ジョイント(47b,47c)によって連設される2本のリンク軸(47f,47g)と、駆動リンク47dと、駆動源48と、その制御回路(制御プロセッサ9に含まれる)等によって構成される。
光量可変機構47の作用は、次の通りである。制御プロセッサ9に含まれる制御回路によって駆動源48の駆動制御がなされる。ここで、駆動源48の駆動制御は、例えば上記第2の実施形態における輝度検出回路9cによって取得された輝度データに基づいて決定される制御条件と同様の条件にしたがって行われる。
通常の場合においては、光量可変機構47は、図9に示す状態にある。この状態にあっては、第2ライトガイド32Aaから出射される照明光は、側方照明用レンズ32Bを介して内視鏡挿入部の先端部の側方のみに向けて出射される。
一方、所定の条件下において、上記駆動源48が駆動制御されて、駆動リンク47dが図10に示す矢印F3方向へ押圧される。すると、ジョイント47cを介して駆動リンク47dと連設される基端側リンク47f及びこの基端側リンク47fとジョイント47bを介して連設される先端側リンク47gは、図10に示すように、ジョイント47bを矢印F4方向に移動させる。これにより、ジョイント47bは、第2ライトガイド32Aaを矢印J方向に沿う方向において、矢印F5方向へ移動させる。
制御回路によって駆動源48を駆動制御することによって、図9に示す状態、即ち第2ライトガイド32Aaから出射される全ての照明光を側方へ照射する状態に対し、照明光の一部を前方照射に配分する状態とすることができ、さらに第2ライトガイド32Aaの矢印J方向における位置を制御することによって、前方照射の光量配分の加減を制御することができるように構成されている。その他の構成は、上述の第1,第2の実施形態と略同様である。
以上説明したように上記第3の実施形態によれば、上述の第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態においては、光量可変機構47を単純なリンク機構を用いて構成している。これにより、装置の小型軽量化に寄与し得ると同時に、製造コストの低減化及び製造技術の向上に寄与することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本出願は、2012年11月5日に日本国に出願された特願2012−243699号を優先権主張の基礎として出願するものである。上記基礎出願により開示された内容は、本願の明細書と請求の範囲と図面に引用されているものである。
本発明は、医療分野の内視鏡制御装置だけでなく、工業分野の内視鏡制御装置にも適用することができる。

Claims (13)

  1. 管腔内に挿入する挿入部に配置され、第1の観察方向にある観察対象の像を結像させる第1の対物レンズと、
    前記挿入部に配置され、前記第1の観察方向とは異なる第2の観察方向にある観察対象の像を結像させる第2の対物レンズと、
    光源から出射される照明光を前記挿入部に導くライトガイドと、
    前記ライトガイドからの光を前記第1の観察方向と前記第2の観察方向とに分配する光分配部材と、
    前記光分配部材が分配する前記第1の観察方向に出射する照明光と前記第2の観察方向に出射する照明光との光量の割合を変化させる光量可変手段と、
    前記第2の対物レンズと前記第2の観察方向にある観察対象との第2の距離を測定する距離検出部と、
    前記距離検出部から出力される前記第2の距離に関する信号に基づいて前記光量可変手段を制御する制御部と、
    を備えてなることを特徴とする内視鏡。
  2. 前記距離検出部は、前記第1の対物レンズと前記第1の観察方向にある観察対象との第1の距離をさらに測定し、
    前記制御部は、前記距離検出部から出力される前記第1の距離に関する信号と、前記距離検出部から出力される前記第2の距離に関する信号とに基づいて前記光量可変手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
  3. 前記制御部は、前記第1の距離と前記第2の距離との比率に基づいて前記第1の観察方向に出射させる照明光と前記第2の観察方向に出射させる照明光の光量の割合を決定し、前記光量可変手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の内視鏡。
  4. 前記距離検出部は、
    前記第1の対物レンズと前記第1の対物レンズの前方にある観察対象との第1の距離を測定する第1の距離検出部と、
    前記第2の対物レンズと前記第2の対物レンズの側方にある観察対象との第2の距離を測定する第2の距離検出部と、
    を具備することを特徴とする請求項2に記載の内視鏡。
  5. 前記第1の対物レンズは、前記挿入部の先端側に配置されて前記挿入部の前方にある観察対象の像を結像させ、
    前記第2の対物レンズは、前記挿入部の側方側に配置されて前記挿入部の側方にある観察対象の像を結像させることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
  6. 前記光分配部材は、前記ライトガイドからの光を前記第1の対物レンズの前方と前記第2の対物レンズの側方とに分配することを特徴とする請求項5に記載の内視鏡。
  7. 前記第2の対物レンズは、前記第1の対物レンズよりも前記挿入部の基端側に配置される円周状のレンズを含むことを特徴とする請求項5に記載の内視鏡。
  8. 前記制御部は、観察対象と前記各対物レンズとの各距離の比に関する閾値を記憶する保存部を備え、
    前記第1の距離をLA、前記第2の距離をLB、閾値の値をTとすると、LA/LBとTとの大小に基づいて前記光量可変手段を制御することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。
  9. 前記光分配部材は、前記ライトガイドからの光の入射角度によって前記照明光を前記第1の観察方向と前記第2の観察方向とに分配する割合を変化させる光散乱部を備え、
    前記光量可変手段は照明光を出射させる角度を変化させた前記ライトガイドを回動させるアクチュエータを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
  10. 前記第1の観察方向にある観察対象からの反射光である第1の反射光の光量を測定する第1の光量検出部と、
    前記第2の観察方向にある観察対象からの反射光である第2の反射光の光量を測定する第2の光量検出部と、
    をさらに備え、
    前記第1の距離検出部は、前記第1の光量検出部によって検出された前記第1の反射光の光量である第1の光量に関する情報に基づき前記第1の距離を測定し、
    前記第2の距離検出部は、前記第2の光量検出部によって検出された前記第2の反射光の光量である第2の光量に関する情報に基づき前記第2の距離を測定し、
    前記制御部は、前記第1の距離検出部からの前記第1の距離に関する情報と前記第2の距離検出部からの前記第2の距離に関する情報とに基づいて前記第1の観察方向に出射する照明光と前記第2の観察方向に出射する照明光の光量の割合を決定し前記光量可変手段を制御することを特徴とする請求項に記載の内視鏡。
  11. 前記制御部は、前記第1の光量と前記第2の光量との比に関する閾値を記憶する保存部を備え、
    前記第1の光量/前記第2の光量と前記閾値との大小に基づいて前記光量可変手段を制御することを特徴とする請求項10に記載の内視鏡。
  12. 前記光分配部材は、前記ライトガイドから前記照明光が入射する位置によって前記照明光を前記第1の観察方向と前記第2の観察方向とに分配する割合を変化させる光散乱部を備え、
    前記光量可変手段は、前記光分配部材に対する前記ライトガイドの位置を移動させる機構と、前記機構を駆動させる駆動源と、該駆動源を駆動制御する制御回路とを含むことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
  13. 前記第1の光量検出部は、前記内視鏡が撮像する前記各観察対象の像を画像にした内視鏡画像の中心領域の光量を検出し、
    前記第2の光量検出部は、前記内視鏡画像の中心領域よりも外側の所定の領域の光量を検出することを特徴とする請求項10に記載の内視鏡。
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