JPH0685024B2

JPH0685024B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0685024B2
Application number: JP59225313A
Authority: JP
Inventors: 久雄矢部
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: US4667656A; DE3537995A1; JPS61103115A; DE3537995C2

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、固体撮像素子により観察部位を撮像し観察す
るようにした内視鏡装置に関する。

〔発明の技術分野とその問題点〕

近年、内視鏡装置において、固体撮像素子により観察部
位を撮像し観察するようにしたものが提案されている
（たとえば特開昭53−90685号公報参照）。ところで、
この種の固体撮像素子にあってはその受光エリア内の一
部分に強い入射光を受けると、発生した信号電荷が画素
部分から溢れ出して周囲の画素に入り、広がったハイラ
イト部が現れたり、筋状の画像不良部分を形成したりす
る現象、いわゆるブルーミング現象が発生する。

一般に、内視鏡先端面における観察窓１と照明窓２と
は、第１図で示すように並んで設置されており、また、
その観察窓１は、送気送水ノズル３から送水、続いて送
気がなされることによって洗浄されるようになってい
る。しかし、この洗浄後に上記観察窓１と照明窓２との
間に水滴３が残ると、その水滴３を通して照明窓２から
の照明光が直接に観察窓１に入射し、超オーバーになる
だけでなく、上述したような、いわゆるブルーミング現
象を発生させる。すなわち、第２図で示すように、モニ
タ４の画面では、オーバー部分５がその画面の一部にあ
ってもその走査方向の全域６がブルーミング範囲とな
り、この第２図の場合、モータ４の画面における観察可
能範囲７は、わずかな範囲になってしまう。しかも、残
水によるボケ８も生じる。

これまでは、これに対する対策が全く考えられていなか
った。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目
的とするところは、固体撮像素子により観察部位を撮像
し観察するようにした内視鏡装置において、観察窓と照
明窓との間に残る水滴によって発生する、いわゆるブル
ーミング現象の範囲を極力少なくして観察可能範囲を広
げることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、固体撮像素子により観察部位を撮像し観察す
るようにした内視鏡装置において、上記固体撮像素子上
での走査方向を、観察窓の中心と照明窓の中心とを結ん
だ直線に対応する上記固体撮像素子の受光エリア上の仮
想直線に対して50゜以上で90゜以下にしたものである。

なお、ここで、上記走査方向とは、CCD型固体撮像素子
（電荷結合素子）においては、受光エリア内における各
CCD列により電荷転送方向であり、MOS型やCMD（電荷変
調素子）等のマトリックス型固体撮像素子においては過
剰入射光による電荷溢出方向（一般的にはCCD型固体撮
像素子における垂直電荷転送方向と等しくなる。）のこ
とを指す。

〔発明の実施例〕

以下本発明の各実施例を図面にもとづいて説明する。

第３図ないし第８図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。

第３図は、内視鏡装置の要部を概略的に示す構成図であ
る。すなわち、同図中11は、内視鏡挿入部の先端部を示
し、この先端部11の先端面12には、第４図でも示すよう
に、観察窓13と照明窓14が上下に並んで設置されている
とともに、その側方には、吸引口15が設けられている。
観察窓13は、照明窓14に対して上方側に位置している。
さらに、先端部11の先端面12には、観察窓13の表面に向
けた送気送水ノズル16が設けられている。そして、上記
送気送水ノズル16は、観察窓13の表面に向けて送水しさ
らに送気することによりその観察窓13の表面を洗浄する
ようになっている。また、照明窓14には、ライトガイド
17が連結されていて、光源18から照明光を照明窓14に導
くようになっている。吸引口15は、吸引路19を介して吸
引ポンプ20に接続されている。また、送気送水ノズル16
には、送気源としての送気ポンプ22と送水源としての送
水ポンプ23が接続されている。そして、図示しない制御
手段により吸引ポンプ20、送気ポンプ22、送水ポンプ23
をそれぞれ制御することにより、選択的に吸引、送気、
送水を行うようになっている。

一方、観察窓13の内側には、対物レンズ24が設けられ、
この対物レンズ24の結像位置には、固体撮像素子25が設
けられている。この固体撮像素子25には、観察窓13から
の観察視野像を対物レンズ24により結像し、これを電気
信号に変換する。そして、この電気信号をビデオプロセ
ス回路26により、画像処理してCTRなどからなるモニタ2
7に写し出すようになっている。

上記固体撮像素子25の走査方向Ｓは、第４図で示すよう
に、観察窓13の中心と照明窓14の中心とを結ぶ直線に対
して90゜をなして配置されている。また、第５図で示す
ように、固体撮像素子25の走査方向Ｓとモニタ27の水平
走査方向MSとは、平行になっている。

ところで、固体撮像素子25は、走査方向ＳがCTRにおけ
る垂直走査方向と逆向きになるようにするのが普通であ
る。そこで、第５図で示すように、固体撮像素子25の走
査方向Ｓとモニタ27の水平走査方向MSとを平行にする
と、通常のビデオプロセス処理をしただけでは、モニタ
27上の画像が90゜回転して表示されてしまう。このた
め、第３図で示すようにフレームメモリ28を設け、制御
回路29によりこのフレームメモリ28からの読み出し順を
変えることによって画像を電気的に90゜回転させてい
る。フレームメモリ28からの読み出し順は、メモリ30に
記憶されている。

しかして、第４図で示すように、上記観察窓13と照明窓
14との間に水滴31が残っても、第４図で示すように、モ
ニタ27の画面においては、その水滴31を通して照明窓14
からの照明光が直接に観察窓13に入射し、超オーバー部
分32になる箇所は、モニタ27の走査方向（固体撮像素子
25の走査方向）に沿った細長い部分であり、したがっ
て、上述したような、いわゆるブルーミング現象を発生
させる範囲33は、下側の僅かな部分である。すなわち、
第５図で示すように、モニタ27の画面では、超オーバー
部分32がその画面の一部にあってもその走査方向の僅か
な領域33がブルーミング範囲となり、モニタ27の画面に
おける観察可能範囲は、充分に広い範囲になる。しか
も、残水によるボケも生じない。

なお、固体撮像素子25は、MOS形、CCD、CPDなどがあ
る。このうちCCDは、構造上ブルーミングが起こりやす
いが、ライン転送方式のものは、そのCCDチップを小さ
くできるので、内視鏡装置には適している。これに対し
MOS形およびCPDは、縦に走るブルーミングが基本的にお
きにくく、また、CCDであっても、オーバーフロードレ
インを設けたものは、ブルーミングがおきにくい。

しかし、MOS形、CCD、CPDともオーバーフロードレイン
の電極の電圧の調整の不備や、電圧変動およびきわめて
強力な光が入射したときは、ブルーミングの発生が考え
られるので、上記構成は望ましいのである。なお、オー
バーフローレベルを低めに設定すると、ブルーミング防
止効果は大きいが、ダイナミックレンジが低下していま
う。なお、第６図ないし第８図は、固体撮像素子25の受
光エリアと送気送水ノズル16との関係を示したものであ
る。すなわち、固体撮像素子25の受光エリアが第６図で
示すように角形の場合で表示視野形状も角形の場合、そ
の視野角は対角と対辺とでは大きく異なる。たとえば第
６図で示すように正方形のとき、対角が140゜あって
も、対辺は80゜前後しかならない。

一方、送気送水ノズル16は、観察窓13になるべく近付け
た方が送気力も大きくなるし、内視鏡挿入部の外径を小
さくできるが、あまり近づけすぎて送気送水ノズル16が
視野に入ってはいけない。その際、第７図で示すよう
に、送気送水ノズル16を対角線上に置いたときは、光線
高さが高く、かつ視野角も大きいので、その送気送水ノ
ズル16を観察窓13に近付けることができない。そこで、
この実施例は、第４図で示すように送気送水ノズル16を
対辺方向に設置させている。したがって、送気送水ノズ
ル16を観察窓13に近付けることができ、水きりもよく、
観察窓13と照明窓14との間にまたがる水滴31を除去しや
すい。また、先端面12における各部材の配置がコンパク
トになり、挿入部の細径化を図ることができる。なお、
ここで、対辺方向は、走査方向Ｓと平行でも直角でもよ
い。また、視野形状が長方形のときは、送気送水ノズル
16をその長辺に向けて設けた方が、送気送水ノズル16を
観察窓13に近付けることができる。また、受光エリアの
角を面取り、またはアールをつけてもよい。

第９図は、本発明の第２の実施例を示すものである。こ
の実施例は、先端面12において、観察窓13と照明窓14と
を内視鏡の左右方向に並べて配置し、送気送水ノズル16
を観察窓13の上側に配置したものである。そして、固体
撮像素子25の走査方向は、内視鏡の上方向に向ける。さ
らに、送気方向をその走査方向Ｓと平行な向きにした。
このようにすれば、フレームメモリ28を設けなくても固
体撮像素子25から読み出し順をCTRの走査順と等しくで
きる。

第10図ないし第12図は、本発明の第３の実施例を示すも
のである。この実施例は、先端面12における部材の配置
は、上記第２の実施例と同様であるが、固体撮像素子25
の設置箇所が異なる。すなわち、観察窓13の対物レンズ
24に連結したイメージガイド40を用いて肉眼観察が可能
な内視鏡の接眼部41に、カメラ42を着脱自在に装着して
なり、このカメラ42に固体撮像素子25を内蔵するように
したものである。ただ、イメージガイド40からでた光像
は、イメージガイド40のファイバーバンドルの断面形状
が円形であるため、第12図で示すように受光エリア内に
円形に受光する。

第13図は、本発明の第４の実施例を示すもので、これ
は、送気ノズル50の開口先端を斜めにカットし、送気方
向は上記実施例と同様であるが、その送気ノズル50の開
口端面が斜めになっている。

第14図は、本発明の第５の実施例を示すものであり、こ
の実施例は、先端面12に観察窓13、照明窓14および送気
送水ノズル16を内視鏡の左右方向にほぼ一直線上に並べ
て設置したものである。このため、送気方向には、観察
窓13および照明窓14が順にあるから、水滴31が観察窓13
と照明窓14とにわたって残り難い。なお、この実施例で
その視野形状は、円でも角でもよい。

第15図は、本発明の第６の実施例を示すものである。こ
の実施例は、観察窓13の左右にそれぞれ照明窓14を配設
するとともに、送気ノズル51と送水ノズル52とを別々に
設けたものである。そして、送気ノズル51は、その水き
り性をよくするため観察窓13の上側（対辺側）に配置
し、かつ観察窓13に近づけた。また、送水ノズル52は、
観察窓13から離しても洗浄力の低下は弱いので、受光エ
リアの対角側に設けた。

第16図ないし第18図は、本発明の第７の実施例を示すも
のである。この実施例において、CCDからなる固体撮像
素子25の受光エリアは第18図で示すように正方形からな
っており、そして、この固体撮像素子25に撮像された画
像情報は、一旦すべての画素について第17図に示すフレ
ームメモリ28に格納される。そして、制御回路29により
その読み出し順を制御してフレームメモリ28から読み出
されるのは、第18図における円形の表示エリアの部分の
みである。なお、フレームメモリ28から読み出される順
番は、メモリ30に記憶されている。しかして、上記表示
エリアは、円形となっているので、上下、左右、斜め方
向とも均等な視野角が得られる。その他の構成は、上記
実施例とほぼ同様である。

第19図ないし第21図は、本発明の第８の実施例を示すも
のである。

この実施例は、表示エリアの範囲を切り換え自在にした
ものである。すなわち、モニタ27の表示エリアを第20図
で示すように、受光エリアに対応する範囲内において複
数に分け、観察窓13の状況に応じてその表示エリアの範
囲を選択するものである。上記表示エリアは、中央部分
の第１のエリア部61と、この第１のエリア部61の上下に
配設したそれぞれの第２の表示エリア部62とからなり、
第１のエリア部61のみを使用する場合と、この第１のエ
リア部61を含め第２のエリア部62も同時に使用する場合
とを選択するようになっている。なお、第21図は、その
電気回路であり、上記表示範囲の切り換えは、切換えス
イッチ63により制御回路29を制御して行なう。

ところで、観察窓13の表面における水切りの善し悪し
は、一検査中にも変化する。すなわち、検査直前は、観
察窓13の表面をきれいに拭かれている状態では、その表
面の溌水性は最も最大になり、このときは、水切れはよ
い。しかし、内視鏡挿入部を体腔内に挿入すると、唾液
などが付着するに従い観察窓13の表面の親水性が高まっ
ていく。特に、胃液を吸引した後は、特に、親水性が高
くなる。そして、その観察窓13の表面を洗浄するとき、
送気送水ノズル16の送水方向に当る部分は、比較的よく
洗浄されて水切りもよいが、その周辺の水切りが悪くな
る。特に、一旦胃液が付着した後は、その周辺の水切り
が悪くなる。また、経時的にも水切り状況は変化する。
すなわち、使用していくにつれ、観察窓13の表面は、水
焼けを起こして親水化され、あるいは水道水中のカルシ
ウムなどが折出して付着し、より水を除去しにくくな
る。

そこで、この実施例は、観察窓13の状況に応じてその表
示エリアの範囲を選択するものである。すなわち、観察
窓13の表面の水切り状態がよいときには、表示エリアを
範囲を最も広い範囲で使用する。すまり、第１のエリア
部61と、この第１のエリア部61下に配設したそれぞれの
第２の表示エリア部62との両方を使用する。観察窓13の
表面の水切り状態が悪くなったとき、すなわち、観察窓
13と照明窓14との間に水滴31が残るようになってきた
ら、表示エリアのうち第１のエリア部61の範囲で使用す
る。このようにすれば、観察画像から不要の高輝度部分
を取り除くことができる。したがって、見易くなった。

なお、この実施例に限らず、自動調光（AGCを含む。）
を行なう場合の側光範囲64は、第20図で示すように照明
窓14がない方に偏心させたほうが、観察窓13と照明窓14
との間の残る水滴31による強力光の局所的入射の影響を
受けにくい。また、観察可能範囲の調光状態を適正なも
のに保ちやすい。このときも走査方向が本発明のように
設定すれば、ブルーミングが明るさに影響を与えない
が、従来形式だと、そのブレーミングの部分を側光して
しまう。

第22図および第23図は、本発明の第９の実施例を示すも
のである。この実施例は、上記第８の実施例とほぼ同様
であるが、観察窓13の中心と照明窓14の中心とを結ぶ仮
想直線に対して固体撮像素子25の走査線が約50゜になっ
ている。この場合でもその効果は、相当に大きい。ま
た、この実施例は、送気送水ノズル16が見えるのを防止
するため、第23図で示すようにその視野形状を非対称と
した。また、第23図で示すようにその側光エリアを同図
中左側にずらしているが、これはブルーミングの影響を
逃れるためである。

第24図と第25図とは、観察窓13の中心と照明窓14の中心
とを結ぶ仮想直線と、固体撮像素子15の走査線とのなす
角度によってブルーミングの範囲がどのように変化する
かを示したものである。まず、第24図において示すよう
に受光エリアを角形として観察視野における有効部分70
を、一辺が2dの正方形と仮定する。これに対して半径ｄ
の水滴31が残留したとして走査方向と観察窓13の中心と
照明窓14の中心とを結ぶ仮想直線（ただし、ここでは、
観察窓13と水滴31とを結ぶ直線で代用）の角度によって
ブルーミング範囲33がどのように変わるかを第25図のグ
ラフに現わした。

ここで見ると、ブルーミングの範囲33は、水滴31の大き
さだけでなく、水滴31の観察窓13における径方向の位置
も大きな要因となることがわかる。そこで、水滴31が0.
6dおよび0.8dになるまで、達している２通りの場合を例
示した。つまり、第25図において、0.6dのとき、最大80
％に達するブルーミング範囲33が半分の40％になるの
は、48゜のときであり、0.8dのとき最大63％が半分の3
1.5％になるのは47゜のときである。つまり、ブルーミ
ング範囲が半分にするためには、50゜弱以上の角度をも
たせればよいことがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、固体撮像素子により観察
部位を撮像し観察するようにした内視鏡装置において、
上記固体撮像素子上での走査方向を、観察窓の中心と照
明窓の中心とを結んだ直線に対応する上記固体撮像素子
の受光エリア上の仮想直線に対して50゜以上で90゜以下
にしたものであるから、観察窓や照明窓に残る水滴等に
よって発生するブルーミング現象の現れる範囲を極力少
なくして明瞭に観察可能な範囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内視鏡先端面の正面図、第２図は同じく
従来の内視鏡における受光面の状態図、第３図は本発明
の第１の実施例の内視鏡装置の概略的な構成図、第４図
は第１の実施例の内視鏡装置における挿入部先端面の正
面図、第５図は本発明の第１の実施例の内視鏡装置のモ
ニタ表示面の説明図、第６図は本発明の第１の実施例の
内視鏡装置における固体撮像素子の受像面の説明図、第
７図は第１の実施例の内視鏡装置における観察窓付近の
構成図、第８図は同じく第１の実施例の内視鏡装置にお
ける観察窓付近の構成図、第９図は第２の実施例の内視
鏡装置における挿入部先端面の正面図、第10図は本発明
の第３の実施例の内視鏡装置の概略的な構成図、第11図
は第３の実施例の内視鏡装置における挿入部先端面の正
面図、第12図は本発明の第３の実施例の内視鏡装置のモ
ニタ表示面の説明図、第13図は第４の実施例の内視鏡装
置における挿入部先端面の正面図、第14図は第５の実施
例の内視鏡装置における挿入部先端面の正面図、第15図
は第６の実施例の内視鏡装置における挿入部先端面の正
面図、第16図は第７の実施例の内視鏡装置における挿入
部先端面の正面図、第17図は第７の実施例の内視鏡装置
における画像回路の構成図、第18図は第７の実施例の内
視鏡装置におけるモニタの表示面の説明図、第19図は第
８の実施例の内視鏡装置における挿入部先端面の正面
図、第20図は第８の実施例の内視鏡装置におけるモニタ
の表示面の説明図、第21図は第８の実施例の内視鏡装置
における画像回路の構成図、第22図は第９の実施例の内
視鏡装置における挿入部先端面の正面図、第23図は第９
の実施例の内視鏡装置におけるモニタの表示面の説明
図、第24図は本発明における走査方向と仮想線との関係
でブルーミング範囲がどのように変わるかを説明する
図、第25図はその変化をグラフに現わした図である。 11……先端部,12……先端面,13……観察窓,14……照明
窓,16……送気送水ノズル,25……固体撮像素子,26……
ビデオプロセス回路,27……モニタ,31……水滴,32……
超オーバー部分,33……ブルーミング範囲。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子により観察部位を撮像し観察
するようにした内視鏡装置において、上記固体撮像素子
上での走査方向を、観察窓の中心と照明窓の中心とを結
んだ直線に対応する上記固体撮像素子の受光エリア上の
仮想直線に対して50゜以上で90゜以下にしたことを特徴
とする内視鏡装置。