JPH0445808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内視鏡に装着される撮影アダプタ若
しくは撮影装置側に、光源の照明光が伝達供給さ
れるライトガイドを装着することにより、簡単な
構成で、高精度の合焦検出を行うことのできる内
視鏡用合焦検出装置に関するものである。

近年、医療分野及び工業用分野において、内視
鏡が広く用いられている。特に医療分野において
は、内視鏡接眼部に目を近接して体腔内の臓器等
を直接観察、診断すると共に、カメラ、テレビカ
メラ等を装着して診断の要に供するため、写真撮
影等して記録することが広く行われている。

上述の場合、肉眼にて観察する場合には、術者
が自らの視度を調整して鮮明な光学像を結像す
る、つまり合焦状態（合焦点）にすることができ
るが、カメラ、テレビカメラ等の撮影装置を装着
した場合には、鮮明な撮影をするために撮影レン
ズを合焦点に調整しなければならない。上記撮影
レンズを合焦点にするには、該焦点であるか否か
を充分明確に検出し得る手段が臨ましい。

本出願人は先に撮影アダプタ内に合焦点用ラン
プを設け、このランプで照明した被写体からの反
射光を小さな開口部を設けた受光素子にて受光す
ることにより、合焦点であるか否かを検出する
（合焦点検出）手段を提出した。この場合のラン
プ光量は、小形の撮影アダプタ内に収容すると、
スペース等の関係からの比較的限られたものとな
り易く、受光素子に入力される光量が制限され
る。従つて、合焦点とそれ以外の場合との受光素
子の検出出力の差を充分大きくすることが難し
く、より確実な合焦検出を高精度且つ容易に行う
のには投光される光量を増大させなければならな
い。

一方、合焦検出用に投光される光量を増大させ
るために、大形のランプを収容すると、撮影アダ
プタが大形になると共に、重要も増大するので操
作上好ましいものとは言えない。

従つて撮影アダプタを大形することなく、充分
な光量の照明光を投光して、確実且つ高精度の焦
点検出する手段が久しく望まれていた。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、外部の光源からの照明光をライトガイドにて
撮影アダプタ若しくは撮影装置に伝達し、その照
明光の一部をフイルム等の結像面と光学的に共役
位置近傍に配設した開口部を形成した受光手段の
該開口部、若しくは受光手段に近接する開口部を
通して被写体に充分な強度を有する照明光を出射
することにより、暗い光学系をする内視鏡におい
ても受光素子による合焦点検出を確実且つ高精度
で検出できる内視鏡用合焦検出装置を提供するこ
とを目的とする。

以下、図面を参照して、本発明を具体的に説明
する。

第１図ないし第３図は、本発明の第１実施例に
係り、第１図は内視鏡用合焦検出装置の第１実施
例の光学系を示し、第２図は合焦点検出の原理を
説明する図を示し、第３図は被写体の位置に対す
る受光素子の出力特性を示す。

第１図において、先端に対物光学系の照明光学
系と配設収容した細長の挿入部１と、この挿入部
１の手元側後端部に前端部が接続され、その側部
にライトガイド口金部２が形成され、内部に接眼
光学系が収容された接眼部３とから構成される内
視鏡４の接眼部３後端側には、カメラアダプタ５
の前端側が着脱自在に装着されるように構成され
ている。このカメラアダプタ５の後端側には、さ
らにカメラ６又はテレビカメラが着脱自在に装着
できるようになつている。

上記カメラアダプタ５内には、本発明の（内視
鏡用）合焦検出装置の第１実施例が収容されてい
る。

即ち、内視鏡４が取付けられた際の光軸７上
で、内視鏡４の接眼レンズ系に対向する後方位置
に、（光軸７上を）矢符で示すように前後動可能
の撮影レンズ（若しくは結像レンズ）８が配設さ
れ、この撮影レンズ８の後方の光軸７上には該光
軸７と傾斜（例えば45度傾斜）して半透鏡（ハー
フミラー）で形成された合焦用ミラー９が配設さ
れている。

上記光軸７沿つて入射された光が合焦ミラー９
で反射された反射光軸７′上（第１図では上方位
置）に再結像レンズ１０、所定の波長のみを通す
フイルタ１１、受光手段としての受光素子１２と
が順次配設され、該受光素子１２の後方にはさら
にハーフミラー１３が配設されている。

上記ハーフミラー１３は、光軸７′と（例えば
45度）傾斜して配設され、その光軸７′後方のカ
メラアダプタ５外周部に、外部の光源１４の照明
光を伝達するライトガイド（ケーブル）１５の端
部が接続される口金部１６が形成されている。

この口金部１６は、内視鏡４のライトガイド口
金部２と、同一形状にしておけば、市販のライト
ガイドケーブルにてカメラアダプタ５に接続でき
る。この口金部１６に伝達供給された照明光は、
前記ハーフミラー１３を一部が透過すると共に、
前記ハーフミラー１３で残部が反射され、この反
射光軸上に位置するようなカメラアダプタ５外周
に、その端面が位置するように固定されたライト
ガイド１７に伝達され、この伝達された光はさら
に内視鏡４のライトガイド口金部２から内視鏡４
内の照明光伝達手段としての図示しないライトガ
イドフアイバに供給され、該ライトガイド（フア
イバ）の挿入部１先端側端面から被写体１８側に
出射されるように構成されている。上記ライトガ
イド１７についても市販のものを利用すれば、ラ
イトガイド口金部２に装着できる。この場合カメ
ラアダプタ５側に接続される構造は、光源装置に
接続される場合のものとすれば良い。

上記樹光素子１２は、中央部にピンホール１９
等の開口部が形成された円板形状（勿論正方形等
他の形状でも良い）をなし、この前面が感光する
素子、例えばＰ型半導体層とＮ型半導体層とを接
合して形成したフオトダイオード、フオトトラン
ジスタ等のように光によつて電流特性が変化する
素子とか、太陽電池のように光起電力が生じる素
子、CDSのように抵抗値が変化する素子等で光
電面２０が形成され、その裏面側は遮光面２１が
形成されている。

上記光軸７′に沿う合焦用ミラー９の裏面側に
はランプレンズ２２、合焦表示ランプ２３が順次
配設されている。

一方、前記カメラアダプタ５の後方から装着さ
れるカメラ６には、合焦用ミラー９の後方の光軸
７上に、光軸７と傾斜（例えば45度の傾斜面）し
たリターンミラー２４が配設され、さらにその後
方の所定の結像面となる位置に撮影フイルム２５
が配設されている。

上記リターンミラー２４の反射光軸上（図示で
は上方）に、左右反転して正立像に戻すペンタプ
リズム２６が配設され、このペンタプリズム２６
を経た光軸上の後方にフアインダーレンズ２７が
配設され、その後方に目を近接させて、フイルム
２５に結像されるのと同等の光学像ができるよう
に構成されている。上記リターンミラー２４は、
撮影の際には退避して入射された光がフイルム２
５面に結像されるように構成されている。

上記受光素子１２の光電面２０の位置は、前記
フイルム２５面の位置と光学的に共役となるよう
に配置されている。

即ち、撮影レンズ８を経た光が、後方のフイル
ム２５面に結像される場合の光路長と、合焦ミラ
ー９によつて反射され、再結像レンズ１０、フイ
ルタ１１を経て受光素子１２の光電面２０に結像
される場合の光路長が等しくなるように設定され
ている。

このように配設された光学系を有する内視鏡用
合焦検出装置の第１実施例を収容したカメラアダ
プタ５における合焦点検出機能について、先ずこ
れを直線状の光学系に簡略化した第２図を参照し
てその原理を説明し、その後に内視鏡用合焦検出
装置の動作を説明する。

第２図に示すように、光源１４からライトガイ
ドケーブル１５の一方の端面に照射された光は、
口金部１６に接続された他端側から出射される。
この光の一部は、ピンホール１９、撮影レンズ８
を経て被写体１８側に投光される。投光され、被
写体１８で反射された光は、再び撮影レンズ８を
経て受光素子１２側に戻るが、今仮に被写体１８
が符号ｂで示す位置の時フイルム２５面と共役な
位置に鮮明な光学像を結像する合焦（状態）であ
つて、被写体１８がそれより近すぎたり、（後方
位置）、それより遠すぎたりした場合（前方位置）
の位置をそれぞれ付号ａ、ｃで示す。

上記、符号ｂの位置で反射された光は、撮影レ
ンズ８を経てピンホール１９の位置b′が収束点
（結像点）となるので、このピンホール１９周囲
の光電面２０には、光が達しない。一方、符号ａ
の位置で反射された光は、上記ピンホール１９の
後方位置が収束点となるので、図示のようにピン
ホール１９外周の光電面２０に光が達し、この受
光された光量に応じた光電流等の信号が出力され
る。同様に符号ｃの位置で反射された光は、ピン
ホール１９の前方位置ですでに収束点となり、そ
の後拡開するので、光電面２０に光が達し、受光
素子１２からこの光に対する信号が出力される。

上述においては、光源１４による光が光軸７近
傍に沿つて出射された場合であり、実際には内視
鏡４内を挿通されたライトガイドによつても比較
的広範囲の被写体１８に向けて照明光が照射され
ている。従つて光軸７からずれた位置からの反射
光も一部入射されるので、受光素子１２の出力信
号は、上述の（外光の）分の出力レベルだけ崇上
げされ、第３図に示すようになる。ここでは横軸
は被写体１８の位置を示し、縦軸は受光素子１２
の検出出力レベルの一例を示す。

即ち、被写体１８が合焦の位置、つまり符号ｂ
の位置の時の受光素子１２の出力レベルPbが最
小となり、それより近すぎても、遠すぎてもそれ
ぞれ信号出力レベルPa、Pcが大きくなる。

上述においてはピンホール１９を通つて光源１
４の光が撮影レンズ８を経て被写体側１８に投光
され、外被写体１８で反射された光を撮影レンズ
８を経て受光素子１２にて受光されるよう構成さ
れた光学系について説明したが、上記合焦点検出
の原理は撮影レンズ８と被写体１８との間に内視
鏡４の観察光学系が入り、撮影レンズ８と受光素
子１２との間に合焦用ミラー９、再結像レンズ１
０、フイルタ１１とが配設された第１図の光学系
についても略同様のものとなる。

しかしながら、第１実施例においては、合焦点
検出用に投光される光はフイルタ１１によつて特
定の波長の光のみを通すように、例えば単色化さ
れているので、ハーフミラー１３で反射されて内
視鏡４内のライトガイドを経て出射される照明光
の影響は軽減される。つまり、この第１実施例の
場合には第３図における破線で示すように、受光
素子１２の被写体１８の位置に対する出力特性は
改善され、信号対雑音比（SN比）が向上する。
又、外部の光源１４を用いるので合焦検出用に充
分な光量の光を投光でき、暗い光学系においても
充分な出力レベルで検出できる。

このように信号出力が極小の位置が合焦点とな
るので、任意の距離における被写体１８に対し、
撮影レンズ８を移動し、受光素子１２の出力が極
小となる撮影レンズ８の位置において、写真等の
撮影を行えば、鮮明な（写真）撮影ができる。こ
の撮影レンズ８を移動する場合、移動する前より
出力レベルが小さくなる方向が合焦に近づいてい
ることを示すので、この方向に撮影レンズ８を手
動又は自動で動かせば良い。

しかして、例えば比較器の一方の入力端（例え
ば非反転入力端）に上記極小値に対応する信号レ
ベルの基準値を与えておき、他方を入力端（反転
入力端）に上記受光素子１２の出力を入力させる
構成にしておけば、撮影レンズ８が合焦点になる
と、上記比較器の出力は反転する（ローレベルか
らハイレベルとなる）で、ランプ２３を点灯させ
ることができる。

このランプ２３が点灯する状態のとき撮影すれ
ば、鮮明に結像された写真を得ることができる。

第４図は異る投光手段及び受光手段を用いた本
発明の第２実施例を示す。

即ち、再結像レンズ１０直後（直前でも良い）
のフイルタ１１後方には（図示では上方）二つの
三角プリズム３１Ａ，３１Ｂを接合する等して形
成されたビームスプリツタが配設されている。こ
られ三角プリズム３１Ａ，３２Ｂの接合面を透過
した光軸７′上及び反射した光軸上の後方となる
前記各三角プリズム３１Ａ，３１Ｂ面に、それぞ
れピンホール３２Ａ，３２Ｂが位置するように遮
光板３３Ａ，３３Ｂが接着され、該遮光板３３
Ａ，３３Ｂに形成した各ピンホール３２Ａ，３２
Ｂの後方にそれぞれ光電素子３４及び口金部１６
で接続されたカメラアダプタ５内のライトガイド
３５を分岐した（スポツト照明用）ライトガイド
３６の端面が位置するように配設されている。

上記ライトガイド３５の分岐された残部のライ
トガイド３７は他方の口金部３８にて接続された
照明用ライトガイド３９を経て内視鏡４のライト
ガイド口金部２に装着されるように構成されてい
る。

上記光電素子３４前方のピンホール３２Ａは、
フイルム２５面の位置と光学的に共役な位置とな
るように設定されている。

この実施例における合焦検出の原理図は、第５
図に示すようになる。

即ち、光源１４からライトガイド１５，３６等
によつて伝達された合焦検出用の照明光は、一方
の遮光板３３Ｂに設けたピンホール３２Ｂを通
り、プリズム３１Ｂ，３１Ａの接合面で反射され
て撮影レンズ８を経て被写体１８に向けて投光さ
れる。被写体１８で反射された光は、再び撮影レ
ンズ８を経てプリズム３１Ｂ，３１Ａを透過して
他方の遮光板３３Ａ側に入射され、撮影レンズ８
が合焦状態にあると、ピンホール３２Ａの位置が
収束点となるので、反射光は殆んどビンホール３
２Ａを通り、光電素子３４に届き、一方合焦状態
にないと、ピンホール３２Ａを通る光は少なくな
り、従つて光電子素子３４に届く光量も少くなる
ように構成されている。つまりこの場合の光電子
素子３４の検出出力特性は第６図の実戦に示すよ
うに合焦状態の時の出力レベルは極大値となる。
上述において、さらに特定の波長のみを通すフイ
ルタ１１を用いているので、合焦用（測光用）以
外の照明光の影響は軽減され、第４図に示す第２
実施例における出力特性は第６図の破線で示すよ
うになり、SN比が向上できる。

この第２実施例は、前述の第１実施例と略同様
の作用効果となるが、前述の実施例に比べ、受光
手段を構成する遮光板３３Ａにピンホール３２Ａ
状の開口部を設けるようにしてあるので、前述の
実施例のように比較的加工のしにくい受光素子１
２に開口部を設けなくても良いという利点があ
る。

上述の第２実施例におけるビームスプリツタと
して、プリズム３１Ａ，３１Ｂを用いないでハー
フミラーで構成することもできる。

尚、遮光板３３Ａ，３３Ｂに設けた各ピンホー
ル３２Ａ，３２Ｂは、他の形状の開口部でも良い
し、第１及び第２実施例における開口部は、光学
的に開口していれば良いので、開口部を光が透過
するガラス等で閉塞することもできる。

又、上記第２実施例における遮光板３３Ａの位
置に光電素子を貼着し、該光電素子の前面に、小
さな非感光部材を貼着して、若しくは遮光塗料等
を塗布して受光手段を形成することもできる。こ
の場合の出力特性は第３図の破線で示すものとな
る。

尚、上述における合焦状態か否かの検出におい
て、比較器で比較検出するよう構成してあるが、
撮影レンズ８の移動に連動して、その移動に対
し、微分等することにより、微係数が正負である
かと零となるかを検出することにより合焦か否か
の判断をさせることもできる。

又、第１実施例における受光手段を第２実施例
に応用できるし、第１実施例における投光手段、
つまりハーフミラー１３で分割する手段を第２実
施例に適用することもできる。これらの逆に組合
わせるものについても本発明の範疇に入るもので
ある。

尚、上述の各実施例において、フイルタ１１は
合焦検出をより確実に行うものであるが、必要不
可欠のものでなく、用いなくても充分行い得る場
合もある。

又、上述の各実施例は、撮影アダプタ５内に収
容されているがカメラ６若しくはテレビカメラ等
と一体化された撮影装置に対しても同様に適用で
きることは明らかである。

以上述べたように本発明によれば、光源の照明
光をライトガイドにて撮影装置若しくは撮影アダ
プタに導き、その一部を合焦検出に利用するよう
構成してあるので、簡単な構成で嵩ばることな
く、合焦検出に充分な強度の被写体側に撮影する
ことができ、暗い光学系を有する内視鏡において
も確実で高精度の合焦検出を行うことができると
いう利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は第１実施例における光学系を示す説
明図、第２図は第１図を簡略化して合焦検出を行
う原理を示す説明図、第３図は被写体の位置に対
する受光手段の出力特性を示す特性図、第４図な
いし第６図は第２実施例に係り、第４図は第２実
施例における光学系を示す説明図、第５図は、第
４図を簡略化して合焦検出を行う原理を示す説明
図、第６図は被写体の位置に対する受光手段の出
力特性を示す特性図である。 ２……ライトガイド口金部、４……内視鏡、５
……カメラアダプタ、６……カメラ、７，７′…
…光軸、８……撮影レンズ、９……合焦用ミラ
ー、１１……フイルタ、１２……受光素子、１３
……ハーフミラー、１４……光軸、１５……ライ
トガイドケーブル、１６，３８……口金部、１
７，３５，３６，３７……ライトガイド、１８…
…被写体、１９，３２Ａ，３２Ｂ……ピンホー
ル、２０……光電面、２１……遮光面、２３……
ランプ、２５……フイルム、３１Ａ，３１Ｂ……
プリズム、３３Ａ，３３Ｂ……遮光板、３４……
光電素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源からの照明光をライトガイドにて内視鏡
   の照明光伝達手段に接続し、該照明光伝達手段の
   先端面から被写体に投光し、該被写体で反射され
   た光を内視鏡接眼部に装着され、内部に可動でき
   る撮像レンズを介してフイルム等の所定の結像面
   に結像する内視鏡用撮影装置若しくは撮影アダプ
   タにおいて、前記結像面と光学的に共役な位置に
   配設され、被写体からの反射光を受光する中心部
   に開口を有する受光部若しくは遮光板の中心部の
   開口後方に設けた受光部を有する受光手段と、前
   記光源からの照明光を伝達するライトガイドを撮
   影装置若しくは撮影アダプタに接続し、前記開口
   と同じ軸上に設けられ、伝達された照明光を分割
   して撮影レンズを介して被写体に投光する手段
   と、該撮影装置若しくは撮影アダプタと内視鏡の
   照明伝達手段とを接続する手段と、前記受光手段
   の検出出力にて被写体が鮮明に結像されるか否か
   を検出する手段とを有することを特徴とする内視
   鏡用合焦検出装置。 ２ 前記伝達された照明光を分割して撮影レンズ
   を介して被写体に投光する手段は、特定の波長の
   みの光を通すフイルタを具備することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の内視鏡用合焦検出
   装置。 ３ 前記伝達された照明光を分割して撮影レンズ
   を介して被写体に投光する手段は、ハーフミラー
   を用いるか、分岐したライトガイドによつて伝達
   された照明光を用いることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の内視鏡用合焦検出装置。