JPH01105213A - 内視鏡器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は検査対象を観察する内視鏡器具で市って、特に
その光屈折手段の改良に関する。

（従来の技術） 従来の内視鏡器具は、先端カメラ型と光フアイバー型と
に大別される。

先ず、先端カメラ型は、内視鏡器具の先端部に超小型の
カメラを装着し、胃内壁等をこのカメラで撮影するよう
にしたものであり、高解像度の写真を得ることができる
という利点がある。

他方、光フアイバー型はファイバースコープとも称され
、太ざ略１０（μｍ）の光ファイバーを数万本束ねたも
のを内視鏡器具の内部に組み込み、これらの光ファイバ
ーを介して胃内壁等を観察しようとするものである。尚
、光フアイバー型の解像度は光ファイバーの太さに依存
することになる。

ところで、一般に内視鏡器具では、広い視野で上述した
ような臓器を観察する場合と、さらにこの臓器の関心部
位を拡大して観察したい場合がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の内視鏡器具では、レンズ手段の焦点距
離が固定されているので視野並びに像の拡大が望めなく
、その部位をざらに拡大して観察する際には、内視鏡の
先端部を観察部位に接近させるように操作しなければな
らないが、このような撮像をすると、臓器例えば胃では
、注入した空気により変形したり、あるいは、内視鏡管
の曲り、たるみ等のため内視鏡先端を一寸動かしただけ
でレンズがとんでもない方向を向き、患部が視野から外
れてしまい改めて患部を探すのに一苦労する。

他方、拡大内視鏡を挿入しなおすこともあるが、同内視
鏡は視野が極めて狭小で、かつ、焦点深度が極めて浅い
ため、患部を探し出すのが容易でない。

そこで本発明の目的とするところは、上記各問題点を解
決した内視鏡器具の提供におる。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための本発明の構成は、観察され
る対象物を捕え、前記観察像を収束させる互いに異なる
焦点距離を有する複数のレンズ手段と、これらの各レン
ズ手段にて収束されるそれぞれの観察像を入射させ、単
一の撮像手段にそれぞれ導く光屈折手段と、前記対象物
と前記＠像手段の間であって、前記各レンズ手段からの
各光路を択一的に遮断する遮光手段とを具備したことを
特徴としている。

（作　用） 上記構成を有する本発明の作用について説明する。

対象物の観察部位は互いに焦点距離の異なる複数のレン
ズ手段に４かれる。これらの各レンズにて収束される各
観察部位の像は、光屈折手段にてその先軸が互いに接近
するように屈折され、単一の撮像手段に入射される。そ
して、各光路に配置された遮光手段を任意に択一的に開
閉させ、異なる拡大率からなる観察像を容易に得るよう
にしている。

（実施例） 以下本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。

第１図において、例えば胃内の観察部位に挿入される内
視鏡１の先端部（図示上部）には第１の光屈折手段２を
構成する第１の屈折プリズム２し。

２Ｒとが配置されている。この第１の屈折プリズム２　
（２Ｌ、２Ｒ）（詳細な説明は後述する）は、観察部位
３の像をり、Ｒ像（以下図示左側光路を単にＬとし、同
様に右側光路をＲとする）に分離して捕え、Ｌ、Ｒそれ
ぞれの像の光軸１−ｉ、Ｒｉが互いに平行になるように
屈折させる。これら光軸１−ｉ、Ｒｉはそれぞれレンズ
５Ｌ、５Ｒ（レンズ手段）の中心光軸に入射され、そし
て次段の第２の屈折プリズム６に入射される。

レンズ５Ｌ、５Ｒは、それぞれ焦点距離の異なるレンズ
を採用している。ここで、レンズ５Ｌ。

５Ｒを段違いに配置したのは単一の撮像素子に対して各
光路の焦点を一致させるためである。本実施例ではレン
ズ５Ｌが長焦点レンズで視野角が小さく、観察部位３を
拡大して観察するものでおり、他方、レンズ５Ｒは短焦
点レンズで視野角が大きく、観察部位３を広範囲に観察
できるものでおる。

また、短焦点レンズ５Ｒを先に、長焦点レンズ５Ｌを後
に置く。これは、最初に広範囲を見て、病変を探してか
ら拡大観察するからである。

尚、各レンズはそれぞれ内視鏡に一体的に固定するよう
にしてもよく、取り換え可能に構成してもよい。但し、
取換える場合は、精度を確保する点に配慮が必要である
。また、第１の屈折プリズム２Ｌ、２Ｒは、観察距離に
より、適宜なプリズムを選択する。

第２の光屈折手段としての第２の屈折プリズム６は、定
位置におる固体暗像素子７への各光路を導くものである
。これにより、Ｌ、Ｒ像は観察部位３及び第１の光屈折
手段２間の光軸の経路を同様に巡り、固体搬像素子７の
受光面に導かれる。

尚、この固体撮像素子７としては、装置自体を小形化す
る上でＣＯＤ等を採用することが望ましい。

ところで、第２の屈折プリズム６及び固体比像素子７間
の各光軸上には、し側、Ｒ側を択一的に遮光する遮光手
段を構成する電子シャッタ８「。

８Ｒが設けられている。この電子シャッタ８Ｌ。

８Ｒには、切換スイッチ１２ａによってこれらを任意に
開閉駆動するための遮光手段を構成する「／Ｒ切換ユニ
ット１２が接続され、これにより、電子シャッタ８Ｌ、
８Ｒが開閉駆動されるようにしている。以上の電子シャ
ッタ８Ｌ、８Ｒ及びＬ／Ｒ切換ユニット１２で遮光手段
を構成している。

以上のようにして固体搬像素子７で搬像された観察像は
、信号線９を介して内視鏡１の把持部付近に設けられた
カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１０へ伝送され
、前記固体搬像素子７から得られる映像信号を表示用の
モニタ１１へ送出する機能を有している。

次に、第２図は前記第１の屈折プリズム２Ｌの具体的形
状を示す説明図であり、Ｒ側は略同様でおるので省略す
る。

ｆｉＡ察部位３と固体撮像素子７（図示しない）とを結
ぶセンターラインＣＬに対して、Ｌ側像の光軸１−ｉは
例えば３°としている。この片側の輻快角が３°の光軸
ｌｉが、第１の屈折プリズム２Ｌの入射面Ｓ１に対する
法線Ｖ１に対しθ１の角度で入射すると、空気の屈折率
ｎ１と第１の屈折プリズム２Ｌの屈折率ｎ２との相違に
より、θ２の角度に屈折する（このときθ１〉θ２）。

次に、第１の屈折プリズム２Ｌの出射面Ｓ２に対する法
線Ｖ２に対し、光軸１−ｉはθ３の角度で出射面Ｓ２を
出射すると、その後の光軸１−ｉはθ４の角度に屈折さ
れる（θ３〈θ４）。この場合、第１の屈折プリズム２
Ｌの傾斜角αを３°と設定すれば、第１の屈折プリズム
２Ｌ通過後の光軸１ｉはセンターラインＣＬに対し平行
となり、レンズ５Ｌへ垂直に入射する。

以上の関係を数値にて表現すると、屈折の法則により、 ｎ　１　ｓｉｎθ’１＝ｎ２ｓｉｎθ２　　　　　−（
１）ｎ２ｓｉｎθ３＝ｎ１ｓｉｎθ４　　　　　−（２
＞ｎ１＝１　（空気）なので、 く以下余白〉 （１ａ）、（２ａ＞式により、 （θ１．θ２．θ３．θ４）＜９０’　、ＣＬ／／Ｌｉ
１かつ、 θ１−６４．θ２＝０３と設定する。従って、α＝θ１
＝θ４−３゜ また、各部の角度（θ１乃至θ４）は、ｎ２＝１．５よ
り、（３）式を用いて適宜設定すれば良い。このように
、α−３°とし、かつ第１の屈折プリズム２Ｌから出射
した光軸ｌｉとセンターラインＣＬとの距離を１．５（
ｍ）とすると、第１の屈折プリズム２Ｌ乃至観察部位３
間の距離は３２（簡）となり、実用に供することが理解
できる。

ただし、αの値は必要に応じ適宜変更してもよい。

前記電子シャッタ８Ｌの具体的構成は第３図に示すとお
りである。

すなわち、この電子シャッタ８Ｌは表裏の両面透明電極
８１Ｌａ、８１Ｌｂが塗布された透光性セラミックＰＬ
ＺＴ　（ジルコン・チタン酸鉛手段のセラミックＰＺＴ
にランタン（Ｌａ）を添加した固溶体）と、この透光性
セラミックＰＬＺＴの両側に配置された９０’位相の異
なる偏光板８２Ｌａ、８２１ｂとから構成され、両透明
電極８１Ｌａ、８１１ｂに対し電極１４からスイッチ１
５を介して直流電圧を印加することによりこの透光性セ
ラミックＰＬＺＴは光を透過する状態となり、また、ス
イッチ１５を開き直流電圧の供給を停止すると、この透
光性セラミックＰＬＺＴの偏光特性が変わり光を遮断す
る状態となる光学的特性を有している。

他方の電子シャッタ８Ｒもこの電子シャッタ８Ｌと全く
同様に構成されている。尚、第１図に示す実施例におい
ては電源１４及びスイッチ１５の表示を省略している。

このような構成を有する内視鏡器具は、Ｌ／Ｒ切換ユニ
ット１２からのスイッチ１２ａの押下に伴なう切換信号
により電子シャッタ８Ｌ、８Ｒの光の透過、ｙｉ断状態
が交互に切換制御される。具体的には、最初のスイッチ
１２ａの押下による切換信号が入力されて電子シャッタ
８Ｌが光の透過状態にあるとき、観察部位３からの観察
像は第１の屈折プリズム２Ｌ、視野角の小ざい精密検査
用のレンズ５Ｌ、第２の屈折プリズム６、及び電子シャ
ッタ８Ｌを経て固体＠像素子７へ入射（Ｌ像）し、この
固体ｙａ＠素子７により電気信号に変換されてモニタ１
１に送られる。

これによって、モニタ１１上に観察部位３の任意の像が
表示されると共に、この像は図示ない映像記憶手段に記
憶される。

次のスイッチ１２ａの押下により電子シャッタ８Ｌが遮
断状態、電子シャッタ８Ｒが透過状態にそれぞれ切換ね
る。この状態では、観察部位３の像は第１の屈折プリズ
ム２Ｒ１視野角の大きいすなわち、広範囲観察用のレン
ズ５Ｒ，第２の屈折プリズム６、及び電子シャッタ８Ｒ
を経て、固体撮像素子７に入射し、この固体撮像素子７
により電気信号に変換され、以下上述したと同様モニタ
１１による表示と記憶が行われる。

モニタ１１上にはＬ／Ｒ切換ユニット１２及び設けられ
たスイッチ１２ａの押下により、狭視野のレンズ、すな
わち長焦点レンズであるＬ側のレンズ５Ｒを介して観察
部位３の拡大像が得られ、こうして広範囲観察と狭範囲
ながら拡大観察とを任意に行うことができる。

胃内を観察する場合、病変を探すには広視野である５Ｒ
のレンズを用い、第４図（ａ）の如く病巣２９がモニタ
ー１１の辺縁に表示されることが多く、これを内視鏡の
屈曲の角度を調整して視野の中心に表示させる。次に、
拡大して病変を観察するには、従来の内視鏡では、先端
を病巣２９に近づけるのであるが、この時、内視鏡管の
曲りや、たわみ等のため、病巣２９が視野から全く外れ
てしまうことが多く、改めて探し出さねばならない。

これが大変な苦労がおり、初心者にはむずかしい。

本実施例では、レンズ５Ｌ側に視野を切換えると、長焦
点レンズのため視野は狭くなるが拡大した像を観察でき
る。しかし、この際、第４図（ｂ）の如く病巣２９が視
野の辺縁に表示されることがあっても、従来の内視鏡の
如く極端に視野から外れることがない。

前記実施例の場合、第１の屈折プリズム２Ｌ。

２Ｒの作用により左右のレンズ５Ｌ、５Ｒの中心に対し
光軸を垂直に入射させることができるので、これらレン
ズへの入射による観察部位の像の歪は生じない。さらに
、観察部位の像を固体撮像素子へ導く際に反射する経路
を持たないため、鏡像反転を補正するような処理は必要
としない。

＠５図は本発明の第２の実施例を示すものでおる。尚、
同図において第１図に示す実施例と同一機能を有するも
のには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２の実施例が第１図に示すものと異なる点は、内祝＠
１内に組み込んだ固体ｗｉ像素子７の代りに光フアイバ
ー束１６を配置して電子シャッタ８Ｌ。

８Ｒを経た光を内視鏡１の終端まで導くようにしたこと
、及び光フアイバー束１６により導かれた光を内視鏡１
の外部に配置した固体＠像素子１７を介して電気信号に
変換しモニタ１１へ送出するようにしたことである。

尚、光フアイバー束１６の終端と固体撮像素子１７との
間に集束レンズ（図示せず）を配置して観察日影しても
よい。

上記構成からなる第２の実施例は、電子シャッタ８Ｌ、
８Ｒを経た被写体像を光フアイバー束１６を介して固体
＠像素子１７に導く点を除けば第１図に示すものと同様
に作用する。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上述の実施例では第２の光屈折手段を屋根形プ
リズムを用いて説明したが、第６図に示すようなＬ像、
Ｒ像用にそれぞれ別個の専用プリズム６Ｌ、６Ｒを用い
ても同様の効果を得られることは当然である。このよう
に構成することによって、内部反射や内部屈折（累月に
よる）を防止することができ、上述の実施例に対し明瞭
な像を得ることができる。また、詳述した第１及び第２
の実施例では、電子シャッタ８ｍ、８Ｒは第２の屈折プ
リズム６の以後に配置していたが、第１及び第２の光屈
折手段２及び６間でも良いし、おるいは第１の光屈折手
段の観察部位の像入射側に設けても良い。特に、各プリ
ズム間に配置することは、Ｌ、Ｒの各光軸間距離が最も
大きいため、実装上最も有効である。

また、本発明の変形例としてはこの仙第７図に示すもの
でもよい。

同図に示す装置は、固体搬像素子７で得られた映像を、
Ｌ／Ｒ切換ユニット１２により電子シャッタ８Ｌ、８Ｒ
と同期して切換制御される電子式信号切換器２５を介し
て第１．第２のフレームメモリ（フィールドメモリでも
よい。＞２６Ｒ。

２６Ｌへ入力すると共に、この第１．第２のフレームメ
モリ２６Ｒ，２６Ｌに第１．第２の表示手段（ＣＲＴ＞
２７Ｒ，２７Ｌを接続することにより構成したものであ
る。

また、前記実施例では２系統の観察像を得るようにして
いるが、これに限らず３系統あるいはそれ以上としても
よい。

更に、前記第１の光屈折手段としてのプリズム２Ｌ、２
Ｒは単に光を屈折させるためのものでおるから、本発明
の目的を達成するためには必ずしもなくてもよい。

上記構成の装置の作用を次に説明する。

電子シャッタ８Ｒを通過した光が固体搬像素子７におい
て映像信号として取り出されたときには電子式信号切換
器２５は端子２５Ｒ側に導通する。

この結果、第１のフレームメモリ２６Ｒに一旦映像信号
が記憶される。つぎにスイッチ１２ａが押下されると、
今度は電子シャッタ８Ｌを通過した光が固体搬像素子７
により映像信号に変換されるので、電子式信号切換器２
５は端子２５Ｌ側に導通する。この結果、第２のフレー
ムメモリ２６Ｌに一旦映像信号が記憶される。そして、
例えばつぎにスイッチ１２ａが押下された際にＣＲＴ２
７Ｒ，２７Ｌ上に両記憶画像を表示する。

以上の構成からなる変形例の装置でおれば、対象物の全
体の観察像と、要部の観察像とを同時に得ることができ
るので、検査効率の向上を図ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、１つの内視鏡で広
範囲な観察と、視野切換により拡大像の観察が行える内
視鏡器具の提供ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成図、第２図は第
１の光屈折手段の説明図、第３図は電子シャッタの構成
説明図、第４図（ａ＞、（ｂ）は表示部上に拡大／通常
の切換表示の際に観察部位がシフトすることの説明図、
第５図は本発明の第２実施例を示す概略構成図、第６図
及び第７図は本発明のそれぞれ変形例を示す概略構成図
。 １・・・内視鏡、 ２　（２Ｌ、２Ｒ）・・・第１の光屈折手段、３・・・
観察部位、　　５Ｌ、５Ｒ・・・レンズ手段、６・・・
第２の光屈折手段、 ８Ｌ、８Ｒ・・・電子シャッタ、 １２・・・Ｌ／Ｒ切換ユニット。 （Ｑ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 観察される対象物を捕え、前記観察像を収束させる互い
   に異なる焦点距離を有する複数のレンズ手段と、これら
   の各レンズ手段にて収束されるそれぞれの観察像を入射
   させ、単一の撮像手段にそれぞれ導く光屈折手段と、前
   記対象物と前記撮像手段の間であつて、前記各レンズ手
   段からの各光路を択一的に遮断する遮光手段とを具備し
   たことを特徴とする内視鏡器具。