JPH08254659A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精度の良いオートフォーカスが可能な内視鏡
装置などの撮像装置を提供すること。 【構成】電子内視鏡３２のライトガイド３７には光源部
３３のランプ３８からの光が絞り４１の開口を介して供
給され、先端部側の端面から照明レンズ４２を経て物体
４３を照明し、対物レンズ４４により物体像が固体撮像
素子４６に結像される。固体撮像素子４６の出力信号は
マトリックス回路４８を経てＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号と
なり、ライトガイド３７の入射端面の光量を検出する受
光素子５４の出力信号Ｉと共に、演算回路５５に入力さ
れ、物体４３の反射率に殆ど依存することなく物体まで
の距離に対応する信号Ｌが生成され、レンズ駆動回路５
６を介してソレノイド４５を駆動し、対物レンズ４４の
一部を移動してフォーカス制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像手段を備えた電子
内視鏡装置等の撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡の観察光学系は、固定焦点
のものが多く、物体までの距離が変わるとピントがボケ
てしまう欠点があった。そこで、図１９の如く、オート
フォーカス式の内視鏡装置１が考えられる。この内視鏡
装置１は内視鏡２と、この内視鏡２が接続され、内部に
光源部３を備えたカメラコントロールユニット（以下Ｃ
ＣＵと略記）４と、このＣＣＵ４に接続され、映像信号
を表示するＴＶモニタ５とから構成される。

【０００３】内視鏡２は細長の挿入部６を有し、この挿
入部６内にはライトガイド７が挿通され、このライトガ
イド７の手元側の端部は光源部３に接続され、光源部３
内のランプ８の照明光がコンデンサレンズ９及び絞り１
１を介して供給される。そして、挿入部６の先端部の端
面から照明レンズ１２を経て物体（又は被写体）１３を
照明する。

【０００４】照明された物体１３は観察窓に設けた対物
レンズ１４により結像する。この対物レンズ１４を構成
するレンズはソレノイド１５により、光軸方向に移動可
能であり、結像位置をある範囲可変でき、この範囲内に
固体撮像素子１６が配置されており、撮像面に結像され
た像を光電変換する。

【０００５】この光電変換された撮像信号はＣＣＵ４内
のサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路と略記）１７を経
てマトリックス回路１８により入力され、このマトリッ
クス回路１８からＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号を出力する。
この３原色信号は更に次段のマトリックス回路１９によ
って輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換
され、マトリックス回路１９から出力される信号は、コ
ンポジット信号合成回路２１に入力され、ＮＴＳＣまた
はＰＡＬ等の映像信号となり、ＴＶモニタ５に出力さ
れ、画像として表示される。

【０００６】マトリックス回路１９の輝度信号Ｙは絞り
駆動回路２２に入力され、固体撮像素子１６の１画面の
ある領域について平均した平均値を算出し、この平均値
で絞り１１を回転角を変えて、開口量を変え、ランプ８
からの光の透過光量を制御する。

【０００７】この絞り１１の回転角はエンコーダ２３に
より検出され、このエンコーダ２３の出力信号はレンズ
駆動回路２４に入力され、このエンコーダ２３の検出量
に応じてレンズ駆動回路２４はソレノイド１５を駆動し
て対物レンズ１４の一部のレンズを光軸方向に駆動し、
フォーカス調整を行う。

【０００８】この図１９の従来例の動作は次のとおりで
ある。対物レンズ１４で撮像された物体１３の像は、固
体撮像素子１６（この例では入射側に色符号化用のカラ
ーモザイクフィルタを備えたＣＣＤイメージセンサ）に
結像され、固体撮像素子１６からの信号は、Ｓ／Ｈ回路
１７を通り、マトリックス回路１８でＲ．Ｇ．Ｂの３原
色信号に分解され、次段のマトリックス回路１９とで輝
度信号Ｙと２つの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換され
る。

【０００９】マトリックス回路１９からの信号は、コン
ポジット信号合成回路２１でＮＴＳＣまたはＰＡＬ等の
映像信号となり、ＴＶモニタ５に出力され、画像として
表示される。

【００１０】次に、自動調光の動作は次のとおりであ
る。物体１３と内視鏡２の先端との距離が遠くなると、
マトリックス回路１９から出力される輝度信号Ｙのレベ
ルは小さくなるが、輝度信号Ｙは、光源部３内の絞り駆
動回路２２に入り、絞り１１を開く。するとランプ８か
らの光の透過光量が大きくなり、この明るくなった光は
ライトガイド７に入り、物体１３を明るく照らすので、
輝度信号Ｙは基準レベルまで復帰する。

【００１１】これが、自動調光の動作である。

【００１２】次に、オートフォーカスの動作を説明する
と、内視鏡２と物体１３との距離が遠くなると、絞り１
１が回転する。その回転角をエンコーダ２３で検出し、
絞り１１が開かれた時には、レンズ駆動回路２４により
ソレノイド１５を動かし、対物レンズ１４のピントを遠
方に合わせる。つまり、エンコーダ２３で検出した絞り
１１の回転角が、絞り１１を開く場合には遠方に、絞り
１１を閉じる場合には近点にピントを合わせるのであ
る。（実開昭６３−７８９１５号参照）

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このオ
ートフォーカスの方法には、次の欠点がある。まず、物
体１３の色が白色に近い場合はよいとしても、メチレン
ブルーなどで青く染色された生体などを見る場合には、
物体での反射率が下がるために、絞り１１は大きく開か
れ、実際の物体距離よりも遠方にピントが合ってしま
う。これが第１の欠点である。

【００１４】また、ランプ８の明るさが、経時変化で暗
くなると、物体１３が同じでも絞り１１はより開かれる
ため、物体距離が実際より遠方にあるようにレンズ駆動
回路２４が動作し、対物レンズ１４のピントが実際より
遠方に合ってしまう。これが第２の欠点である。

【００１５】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、精度の良いオートフォーカスが可能な内視鏡装置な
どの撮像装置及び測距方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】照明手段により
照明された被写体を撮像する撮像手段と、照明光の光量
と前記撮像手段から得られる色情報とに基づいて被写体
までの距離を求める演算を行う測距手段と、を備え、前
記距離に対応する情報により前記撮像手段のフォーカス
制御を行うことにより、被写体の反射率が低い場合等に
も精度の良いオートフォーカスを可能にしている。ま
た、色情報を用いることにより被写体の反射率が異なる
場合にも精度の良い距離測定を可能にしている。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図１は本発明の第１実施例の撮像装置と
しての内視鏡装置３１を示す。図１に示す内視鏡装置３
１は、電子内視鏡３２と、この電子内視鏡３２が着脱自
在で接続され、光源部３３を内蔵したＣＣＵ３４と、こ
のＣＣＵ３４に接続され、映像信号を表示するＴＶモニ
タ３５とから構成される。

【００１８】電子内視鏡２は可撓性を有する細長の挿入
部３６を有し、この挿入部３６内にはライトガイド３７
が挿通され、このライトガイド３７は操作部２５から延
出されたユニバーサルケーブル２６内をさらに挿通さ
れ、その末端の端部はＣＣＵ３４に設けた光源部３３に
接続され、光源部３３内のランプ３８の照明光がコンデ
ンサレンズ３９及び絞り４１を介して供給される。そし
て、挿入部３６の先端部の端面から照明レンズ４２を経
て物体４３を照明する。

【００１９】照明された物体４３は観察窓に設けた対物
レンズ４４により結像する。この対物レンズ４４を構成
するレンズはソレノイド４５により、光軸方向に移動可
能であり、結像位置を可変でき、この範囲内に固体撮像
素子４６が配置されており、撮像面に結像された像を光
電変換する。

【００２０】この光電変換された撮像信号はＣＣＵ３４
内のＳ／Ｈ回路４７を経てマトリックス回路４８により
入力され、このマトリックス回路４８からＲ，Ｇ，Ｂの
３原色信号を出力する。この３原色信号は更に次段のマ
トリックス回路４９によって輝度信号Ｙと２つの色差信
号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換され、マトリックス回路４９か
ら出力される信号は、コンポジット信号合成回路５１に
入力され、ＮＴＳＣまたはＰＡＬ等の映像信号となり、
ＴＶモニタ３５に出力され、画像として表示される。

【００２１】マトリックス回路４９の輝度信号Ｙは絞り
駆動回路５２に入力され、固体撮像素子４６の１画面の
ある領域について平均した平均値を算出し、この平均値
で絞り４１を回転角を変えて、開口量を変え、ランプ３
８からの光の通過光量、つまり物体側を照明する照明光
の光量を自動制御する。

【００２２】この実施例では、前述の第２の欠点を除く
ために、エンコーダ１６の代わりにレンズ５３と受光素
子５４とを設け、ライトガイド３７の入射端面からの入
射光で反射される反射光を把え、ライトガイド３７へ入
射され光量を精度良く検出し、ランプ３８の経時変化に
伴う劣化がある場合においても真のライトガイド３７へ
の入射光量を検出することが出来るようにして、物体４
３までの距離をより正確に知ることが出来る構成にし
た。

【００２３】また、前述の第１の欠点を除くために、演
算回路５５を設け、照明光の光量と被写体の色情報とか
ら撮像手段から物体４３までの距離を測定する演算を行
い、この距離に対応する距離情報により撮像手段のフォ
ーカス制御を行う。

【００２４】具体的にはこの演算回路５５は、（照明光
の光量に対応する）受光素子５４の出力信号Ｉと、（被
写体の色情報に対応する）マトリックス回路４８からの
Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号とからソレノイド１５を駆動し
て対物レンズ１４のフォーカスを行うレンズ駆動回路５
６を制御する信号Ｌを作り出すもので、この信号Ｌは、
物体距離におよそ比例するものとなるような演算を行
う。従って、出力信号Ｉの例えば√Ｉに比例するものと
する。ここで、√ＩはＩの平方根を意味する。

【００２５】また信号Ｌは、物体４３の色が青い場合に
は出力信号Ｉの値が見掛上大きくなるのを防ぐため小さ
く、被写体の色が赤い場合には出力信号Ｉの値が見掛上
やや大きくなるのを防ぐため、やや小さくなるように
Ｒ，Ｇ，Ｂの関数として決定される。信号Ｌは、被写体
の色が白の場合には出力信号Ｉに比例定数を掛けたもの
を与える。従って、信号ＬはＩ、Ｂ，Ｇ，Ｒの関数であ
る。

【００２６】ここで、Ｌの引数となるＲ，Ｇ及びＢは、
画像の特定領域（例えば画像の中央部）について平均し
た値を採用するものとする。この平均化操作は演算回路
５５で行われる。

【００２７】このように、物体４３の色に対応して、物
体色の輝度への寄与が小さい場合には、出力信号Ｉで与
えられる物体距離を小さく調整し、被写体色の輝度への
寄与が大きい場合には出力信号Ｉで与えられる物体距離
を大きく調整する機能を演算回路５５は持つ。つまり、
この第１実施例では物体４３を照明する光量と、物体４
３の色情報とから物体４３までの距離を測定する距離測
定方法（測距方法とも言う）を採用している。

【００２８】信号Ｌの関数型の１例と演算回路５５の動
作の例を、以下に揚げる。 Ｌ＝ √｛Ｉ／(Ｂ^1.5+Ｇ^3+Ｒ^2）｝ … （１） ここで、√｛…｝は｛…｝の平方根を表す。また、例え
ばＢ^1.5はＢの1.5 乗を意味する。表１に、演算回路５
５の動作の例を示した。

【００２９】 表１ Ｌの関数のとる値 物体距離＝１の時 物色 Ｉ Ｂ Ｇ Ｒ Ｂ^1.5 Ｇ^3 Ｒ^2 Ｌ Ｌ* Ｌ2 白 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 青 27.3 9.09 0 0 27.4 0 0 0.998 1 1.73 緑 5.08 0 1.69 0 0 4.827 0 1.026 1 1.78 赤 10 0 0 3.33 0 0 11.09 0.9496 1 1.73

【００３０】 ただし、Ｙ＝0.11Ｂ＋0.59Ｇ＋0.3Ｒ … （２） であり、輝度信号ＹがＹ＝１となるように自動調光が常
に働くものとする。そしてこれにより出力信号Ｉの値が
決まる。

【００３１】出力信号Ｉは受光素子５４の出力であり、
距離１の白色物体を観察した時、電子内視鏡３２の値を
出力する。距離１の青色物体を観察した時は Ｙ＝0.11Ｂ＋０＋０ ＝１ より Ｂ＝９．０９ 従って Ｉ＝３×９．０９ ＝２７．３ となる。

【００３２】物体色が変わっても距離が同じなら同一の
Ｌの値を演算回路５５は出力すべきであり、Ｌ*は、そ
の理想値を示してある。式１で与えるＬの値がＬ*に非
常に近いことに注目してほしい。これにより正しい距離
の値が算出でき、レンズ駆動回路５６に入力されるので
正確なオートフォーカスが実現できるようにしているの
である。

【００３３】この第１実施例の動作は次のとおりであ
る。対物レンズ４４で撮像された物体４３の像は、固体
撮像素子４６（この例ではカラーモザイク単板ＣＣＤ）
に結像され、固体撮像素子４６からの信号は、Ｓ／Ｈ回
路４７を通り、マトリックス回路４８でＲ，Ｇ，Ｂの３
原色信号に分解され、次段のマトリックス回４９路７と
で輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換さ
れる。

【００３４】マトリックス回路４９からの信号は、コン
ポジット信号合成回路２１でＮＴＳＣまたはＰＡＬ等の
映像信号となり、ＴＶモニタ５に出力され、画像として
表示される。

【００３５】次に、自動調光の動作は次のとおりであ
る。物体４３と電子内視鏡３２の先端との距離が遠くな
ると、マトリックス回路４９から出力される輝度信号Ｙ
のレベルは小さくなるが、輝度信号Ｙは、光源部３３内
の絞り駆動回路５２に入り、絞り４１を開く。するとラ
ンプ３８からの光の透過光量が大きくなり、この明るく
なった光はライトガイド３７に入り、物体４３を明るく
照らすので、輝度信号Ｙは基準レベルまで復帰する。こ
れが、自動調光の動作である。

【００３６】次に、オートフォーカスの動作を説明する
と、電子内視鏡３２と物体４３との距離が遠くなると、
絞り４１が回転し、通過光量を大きくしてライトガイド
３７の入射端面での光量を大きくする。その光量をレン
ズ５３を経て受光素子５４で検出し、その出力信号Ｉを
演算回路５５を経てレンズ駆動回路５６に出力すること
により、遠くの物体４３にピントが合うようにフォーカ
ス調整を行う。

【００３７】この場合、ライトガイド４４の入射端面か
らの入射光の反射を把え、ライトガイド４４へ入射する
光量を検出しているランプ４３の経時変化に伴う劣化を
除いて真のライトガイド４４への入射光量を検出するこ
とが出来るので、物体４３までの距離を正確に知ること
が出来る。

【００３８】また、物体４３の色に影響されないよう
に、光量に比例する出力信号Ｉと物体４３の色情報に対
応するＢ，Ｇ，Ｒの色信号から演算回路５５は式１の演
算を行うことにより物体４３までの距離に比例する信号
Ｌを算出し、この信号Ｌにより撮像手段を構成する対物
レンズ４４を光軸方向に移動してオートフォーカス制御
を行う。演算回路５５ではＬの算出にあたってＲ，Ｇ，
Ｂ信号を画像の特定領域について平均化することも行わ
れる。物体４３の色に殆ど左右されることなく、精度の
良い距離算出を行うことができることは上述した通りで
ある。

【００３９】なお、上記第１実施例ではＬの関数型とし
て式１に示したものを採用したが、この式１の場合に限
定されるものでなく、例えば Ｌ2＝√｛Ｉ／(Ｂ+Ｇ^2+Ｒ）｝ … （３） 程度でもよい。

【００４０】表１にＬ2の値も示したが、Ｌ*との差はあ
るものの、対物レンズ４４の被写界深度が深い場合に
は、Ｌ*に対して、０．５〜２倍程度の距離が算出され
ても実用になりうる。

【００４１】この他、Ｌの関数型としては、物体の色の
違いで生ずる輝度信号Ｙへの寄与を補正し、ほぼ正しい
距離を与えるものであればどんなものでもよい。

【００４２】また、式２に示した輝度信号Ｙ以外のも
の、例えば Ｙ′＝0.2Ｂ＋0.5Ｇ＋0.3Ｒ …（４） を絞り駆動回路５２の制御に用いてもよく、その場合Ｌ
の式も、式１、式３以外のものを選んでもよい。Ｙ′と
しては、およそ物体の輝度を与えるものであればよいの
である。

【００４３】つまり、 Ｂ，Ｇ，Ｒは正、且つｂ＋ｇ＋ｒ＝１．０ …（５） をみたすとき、 Ｙ′＝ｂＢ＋ｇＧ＋ｒＧ …（６） で与えられるＹ′に対して（Ｙ′の単位は適当に選んで
よい）、 Ｙ′＝１ …（７） で、自動調光を制御する時、ライトガイド３７への入射
光強度がＩに比例するとすれば、 Ｌ′≒ｃ√Ｉ／√（Ｂ^x＋Ｇ^y＋Ｒ^z） …（８） で得られるＬ′を物体距離と見なしてオートフォーカス
あるいは手動でフォーカスを行えばピントの合った物体
像が得られるのである。

【００４４】輝度を上げるには、次式のいずれか又は全
てを追加条件として加えるとよい。 ｇ≧ｂ … （９） ｇ≧ｒ …（１０） ｙ≧ｘ …（１１） ｙ≧ｚ …（１２） ｚ≧ｘ …（１３） ｒ≧ｂ …（１４） なお、式（８）でｃは比例定数である。

【００４５】図２は、本発明の第２実施例の内視鏡装置
６１で、図１の電子内視鏡３２の代わりに硬性内視鏡６
２に外付けのＴＶカメラ６３を取り付けた外付カメラ装
着内視鏡６４を用いたものである。

【００４６】硬性内視鏡６２は硬質のパイプで挿入部６
５が形成され、この挿入部６５の後端に術者が把持する
把持部６６が形成され、この把持部６６の後端に接眼部
６７が形成されている。挿入部６５内にはライトガイド
６８が挿通され、このライトガイド６８は把持部６６の
口金部に接続されるライトガイドケーブル６９を介して
ＣＣＵ３４の光源部３３に接続される。

【００４７】挿入部６５の先端部の観察窓には対物レン
ズ７０が取り付けてあり、この対物レンズ７０による物
体４３の像は、この対物レンズ７０に対向して挿入部６
５内に挿通されたリレーレンズ系７１により後方側に伝
送される。リレーレンズ系７１により伝送された最終像
は接眼部６７の接眼窓に取り付けた接眼レンズ７２を介
して拡大観察することができる。また、図３のように接
眼部６７にＴＶカメラ６３を取り付けることもできる。

【００４８】このＴＶカメラ６３内には撮像レンズ７３
が、光軸方向に移動自在で配置され、ソレノイド７４に
電流を流すことにより、撮像レンズ７３を光軸方向に移
動することができる。この撮像レンズ７３の後方に固体
撮像素子７５が配置され、リレーレンズ系７１により伝
送された対物レンズ７０による像を接眼レンズ７２、撮
像レンズ７３を経て固体撮像素子７５に結像する構成に
している。

【００４９】ＴＶカメラ６３から延出されたカメラケー
ブル７６はＣＣＵ３４に接続され、固体撮像素子７４の
出力信号はＳ／Ｈ回路４７に入力される。また、レンズ
駆動回路５６の出力信号はソレノイド７４に印加され
る。

【００５０】第１実施例においては対物レンズ１４を光
軸方向に移動してフォーカス制御を行うのに対し、この
実施例では撮像レンズ７３を光軸方向に移動してフォー
カス制御を行う構成であり、その他の作用は第１実施例
と同様である。

【００５１】この実施例では挿入部６５内に対物レンズ
７０を光軸方向に移動する駆動機構を設けなくてもオー
トフォーカスを行うことができる利点がある。また、こ
の実施例では硬性内視鏡６２自体は既存の硬性内視鏡を
利用できる利点もある。その他は第１実施例と同様の効
果を有する。図３は、本発明の第３実施例の内視鏡装置
８１で、電子内視鏡８２の先端側に照明光源して赤、
緑、青３色のＬＥＤ８３を内蔵している。このＬＥＤ８
３の前の照明窓には照明レンズ８４が取り付けてある。
ＬＥＤ８３は電源線を介してＣＣＵ８５内のＬＥＤ駆動
回路８６と接続され、ＬＥＤ駆動回路８６からの電源に
より発光し、照明レンズ８４はこのＬＥＤ８３の光の配
光を広げて物体４３を照明する。ＬＥＤ駆動回路８６は
ＬＥＤ８３の発光量に対応した出力信号Ｉを演算路５５
に出力する。

【００５２】また、この実施例の対物レンズ８７は、液
晶を用いた可変焦点レンズ８８が用いて形成されてい
る。この可変焦点レンズ８８は駆動線を介してＣＣＵ８
５内のレンズ駆動回路８９と接続され、このレンズ駆動
回路８９から出力される駆動信号は可変焦点レンズ８８
に印加される。

【００５３】そして、可変焦点レンズ８８への印加電圧
を変化させることにより、液晶分子の配向を変え、複屈
折特性を変化させることで、可変焦点レンズ８８の焦点
距離を変え、対物レンズ８７のピント合わせを行うこと
が出来る。この可変焦点レンズ８８としては、例えば特
開平２−４６４２３号に開示されたものを採用できる。

【００５４】上記レンズ駆動回路８９は演算回路５５か
ら出力信号Ｌが入力され、この信号Ｌにに対応した駆動
信号を可変焦点レンズ８８に印加する。その他の構成は
図１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付けて
その説明を省略する。

【００５５】この実施例では、自動調光は以下のように
働く。物体距離が変わった時、マトリックス回路４９か
らの輝度信号Ｙのレベルが変化すると、ＬＥＤ駆動回路
８６はＬＥＤ８３を増光させるべく駆動電流を増加させ
る。すると、物体像が明るくなり輝度信号Ｙは、基準値
まで復帰する。この時、輝度信号Ｙを画面のある領域で
平均した平均値でＬＥＤ駆動回路８６からの駆動電流が
決定され、この平均値の算出はＬＥＤ駆動回路８６の中
で行われるものとしている。

【００５６】オートフォーカスの動作は、次の様にな
る。ＬＥＤ駆動回路８６からＬＥＤ８３の明るさに比例
した信号Ｉが演算回路５５に入力される。演算回路５５
では、図１の例と同じ様に、Ｌ′，Ｌ等を演算し、物体
距離を算出しレンズ駆動回路８９に出力する。レンズ駆
動回路８９では物体距離に応じた焦点距離に可変焦点レ
ンズ８８を調整するので対物レンズ８７のピントが合
い、オートフォーカスが実現できる。

【００５７】このように、信号Ｉは物体４３の照明光強
度に対応するものであれば何でもよいのである。照明強
度と相関があれば必ずしも比例しなくてもよく、比例す
る信号に演算回路５５で信号Ｉを置きかえてから、Ｌ，
Ｌ′等を演算すればよい。

【００５８】この第３実施例で、電子内視鏡８２を通常
のテレビカメラとし、ＬＥＤ８３、照明レンズ８４をテ
レビカメラの夜間撮影用の照明ランプで置きかえれば、
通常のテレビカメラのオートフォーカスにも利用出来
る。もちろん電子スチルカメラにも利用できる。

【００５９】なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号からＬを求める場
合、式１等を用いる以外に、ルックアップテーブル等の
数表を参照してＬを求めても良い。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂ
を引数とし、Ｌの値を求めることができる数表（例えば
表１のようなもの）をメモリに用意しておき、Ｌを求め
ても良いのである。

【００６０】さて、ここで図１のライトガイド３７の前
方の照明レンズ４２、図３のＬＥＤ８３の前の照明レン
ズ８４を改良した実施例について説明する。内視鏡の画
角は１００°〜１４０°と広いので、ライトガイド３７
のみでは視野周辺の配光が充分でなく、図１では球面凹
レンズ等を照明レンズ４２として配置していた。

【００６１】しかしながら、図１のような電子内視鏡３
２の場合、表示画面の形は長方形又は角を取った長方
形、正方形の場合が多く、丸断面のライトガイド３７の
前方に球面凹レンズ３７を配置したのでは、視野外を照
明する光量が多く、照明光がムダになってしまう。

【００６２】そこでこれを改良し、四角形又は四角形類
似形状の撮像範囲に合わせて、照明光が主に撮像範囲の
みを照らすようにしたのが以下に述べる第４実施例にお
ける照明光学系である。

【００６３】図４は第４実施例に使用される照明光学系
を示し、図５は図４の側面方向からの断面を示し、図６
は正面側からみた出射端面を示す。図４に示すようにこ
の実施例では、ほぼ円形のライトガイド９０の物体側に
は、入射端がほぼ円形、出射端が長方形の筒状反射体９
１が配置され、そのさらに物体側にレンズ９２を配置し
た構成にしている。

【００６４】ライトガイド９０のライトガイド部分の直
径と筒状反射体９１の出射端の対角長とはほぼ等しい。
図５に示すように筒状反射体９１は、コア９１Ａと、ク
ラッド９１Ｂからなるファイバ状の構造をしている。あ
るいは、前述の形状をした透明光学体の側面に反射コー
ティングをしたものでもよい。

【００６５】コアの屈折率をＮｃｏｒｅ クラッドの屈折率をＮｃｒａｄとすれば、 √｛（Ｎｃｏｒｅ）^2ー（Ｎｃｒａｄ）^2｝≧ＮＡ …（２０） に設定している。

【００６６】ここで、ＮＡはライトガイド９０のＮＡで
ある。ライトガイド９０の代わりにＬＥＤ等の発光素子
を用いるならば、ＮＡは発光素子の出射光の角度の正弦
を表わすものとする。

【００６７】図４、図５のような構造にすれば、筒状反
射体９１の出射端は撮像範囲の形状と類似なので、照明
光の配光は、およそ長方形の範囲に広がることになり、
円形の範囲を照明する従来の照明に比べムダがない。

【００６８】なお、図５では、レンズ９２は凸レンズで
示しているが、凹レンズでもよいし、アナモルフィック
レンズでもよい。アナモルフィックレンズというのは回
転非対称なレンズで、例えば、ｘ方向の焦点距離の絶対
値がｙ方向の焦点距離の絶対値より長いレンズを配置す
るとよい。ｙ方向は、テレビ画面の垂直方向に対応する
ものとする（例えば特開Ｈ５−１０３２７１参照）。

【００６９】次に第４実施例の変形例を図７及び図８を
参照して説明する。図７は図５と同様の断面で示し、図
８は筒状反射体９３をライトガイド９０側から見た場合
の形状を示す。

【００７０】この変形例では図７及び図８に示すように
ライトガイド９０の出射端面には図４等で示した筒状反
射体９１の代わりに出口側の面積が大きく、かつ入射側
の形はライトガイド９０の形とほぼ同じの筒状反射体９
３を設けている。この筒状反射体９３の出口側の形は撮
像範囲に類似の長方形である。この筒状反射体９３も屈
折率が高いコア９３Ａと、このコア９３Ａの側面を覆う
屈折率が低いクラッド９３Ｂとから構成されている。こ
の変形例は図４等に示す第４実施例とほぼ同じ作用及び
効果を有する。

【００７１】図９及び図１０は第５実施例における照明
光学系を示す。図９は図４と同様に照明光学系の構造を
断面で示し、図１０は物体側から見た筒状反射体９４の
断面を示す。

【００７２】この実施例ではライトガイド９０の出射端
面側に筒状反射体９４を配置し、この筒状反射体９４の
物体側に、非球面凹レンズ９５を配置したものである。
この筒状反射体９４は図１０に示すように断面が横長の
楕円形状を有し、この筒状反射体９４も屈折率が高いコ
ア９４Ａと、このコア９４Ａの側面を覆う屈折率が低い
クラッド９４Ｂとから構成されている。この筒状反射体
９４の物体側に配置される非球面凹レンズ９５として
は、前述のアナモルフィックレンズを用いてもよい。

【００７３】この実施例では図４の実施例或いは図７の
変形例に比べて筒状反射体９４の断面形状が入射側と出
射側とで等しいので作りやすいのが特徴である。その他
は第４実施例と同様の作用及び効果を有する。

【００７４】図１１は第６実施例における筒状反射体９
１′を示す。この筒状反射体９１′は図４〜図６に示し
た筒状反射体９１の変形例に相当するもので、出射端の
形を糸巻状にしたものである。その他は筒状反射体９１
と同じである。

【００７５】対物レンズに負の歪曲収差がある場合、固
体撮像素子が長方形ならば撮像範囲は糸巻状の形になる
ので、図４の実施例よりさらに照明光の利用効率が上が
り、有効である。

【００７６】図１２は第７実施例における照明光学系を
示し、図１３は物体側から見たライトガイドの断面形
状、或いは端面形状を示す。この実施例では長方形の断
面をもつライトガイド９７の物体側に非球面凹レンズ９
８を配置したもので、筒状反射体を設けない構成にして
いる。従って、筒状反射体が必要ない分、安価に製造で
きる。

【００７７】図１４は第７実施例の第１の変形例におけ
るライトガイドを示す。第７実施例では長方形の断面を
もつライトガイド９７を用いているが、この第１の変形
例ではライトガイド口金９９の光入射端側の断面形状が
ほぼ円形のライトガイド９７′の物体側の端面付近での
断面形状を糸巻形にしたものである。

【００７８】図１５も第７実施例の第２の変形例を示
し、この第２の変形例は、図１２、図１３のライトガイ
ド９７の光入射端の断面形状を丸みを帯びた四角形のラ
イトガイド９７″にしたものである。第１及び第２の変
形例とも、第７実施例の場合と同様に筒状反射体が必要
ないので、安価にできる。

【００７９】なお、画面形状に応じて、効率のよいライ
トガイド９７、９７′、９７″の断面形状を選ぶように
してもよい。又、第７実施例及びその第２の変形例にお
いて、ライトガイド口金９９の光入射端側の断面形状を
ほぼ円形としても良い。

【００８０】なお、レンズ９２、筒状反射体９３の形状
も、図１６に示す撮像範囲８９に合わせて長方形、横長
の楕円、弓形（図１７、図１８）等の形状のレンズ９
２′、筒状反射体９３′にすると、内視鏡先端部の形状
の小型化がはかられ、なお良い。

【００８１】本発明は、ハイビジョン等、横長のテレビ
モニタをもつ撮像装置で特に有効である。上述した実施
例などを部分的等で組み合わせて異なる実施例を構成し
ても良い。

【００８２】［付記］ １．ライトガイドの入射端面に入射された照明光を伝送
し、出射端面から被写体に出射し、照明された被写体の
像の明るさを略一定に保つ調光機能を備えた内視鏡装置
において、前記ライトガイドの入射端面での反射光強度
と、被写体の色情報とから距離を求め、撮像手段のオー
トフォーカス制御を行う内視鏡装置。

【００８３】２．内視鏡の挿入部内に挿通されたライト
ガイドにより伝送し、前記挿入部の末端側の照明窓から
伝送された照明光を物体側に出射し、撮像手段による撮
像範囲を照明する内視鏡照明光学系において、光が透過
する面の形状が前記撮像範囲に類似する形状である面
を、前記ライトガイドの末端側及びライトガイドの末端
に対向配置される筒所反射体との少なくとも一方に設け
た内視鏡照明光学系。

【００８４】３．ほぼ式８を満たす付記１記載の内視鏡
装置。ただし、Ｉは物体を照明する照明光に相関のある
量である。 ４．ライトガイド、またはライトガイド前方に配設され
た筒状反射体の前面に光学素子を配設した付記２記載の
内視鏡照明光学系。 ５．観察光学系の撮像範囲と照明光学系の照明範囲とが
ほぼ一致する付記２記載の内視鏡照明光学系。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、照明手段により照明さ
れた被写体を撮像する撮像手段と、照明光の光量と前記
撮像手段から得られる色情報とに基づいて被写体までの
距離を求める演算を行う測距手段と、を備え、前記距離
に対応する情報により前記撮像手段のフォーカス制御を
行うようにしているので、被写体の反射率が低い場合等
にも精度の良いオートフォーカスを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の内視鏡装置の全体構成
図。

【図２】本発明の第２実施例の内視鏡装置の全体構成
図。

【図３】本発明の第３実施例の内視鏡装置の全体構成
図。

【図４】第４実施例における照明光学系の斜視図。

【図５】図４の断面図。

【図６】物体側から見た筒状反射体の形状を示す図。

【図７】第４実施例の変形例における照明光学系を示す
断面図。

【図８】入射側から見た筒状反射体の形状を示す図。

【図９】第５実施例における照明光学系を示す断面図。

【図１０】物体側から見た筒状反射体の形状を示す図。

【図１１】第６実施例における筒状反射体を物体側から
見た形状で示す図。

【図１２】第７実施例における照明光学系を示す断面
図。

【図１３】ライトガイドの端面形状を示す図。

【図１４】第７実施例の第１の変形例におけるライトガ
イドの端面形状を示す図。

【図１５】第７実施例の第２の変形例におけるライトガ
イドの端面形状を示す図。

【図１６】撮像範囲を示す図。

【図１７】レンズの他の形状を示す図。

【図１８】筒状反射体の他の形状を示す図。

【図１９】従来例の全体構成図。

【符号の説明】 ３１…内視鏡装置 ３２…電子内視鏡 ３３…光源部 ３４…ＣＣＵ ３５…ＴＶモニタ ３６…挿入部 ３７…ライトガイド ３８…ランプ ４１…絞り ４２…照明レンズ ４３…物体 ４４…対物レンズ ４５…ソレノイド ４６…固体撮像素子 ４８、４９…マトリックス回路 ５２…絞り駆動回路 ５４…受光素子 ５５…演算回路 ５６…レンズ駆動回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段により照明された被写体を撮像
   する撮像手段と、 照明光の光量と前記撮像手段から得られる色情報とに基
   づいて被写体までの距離を求める演算を行う測距手段
   と、を備え、 前記距離に対応する情報により前記撮像手段のフォーカ
   ス制御を行う撮像装置。
2. 【請求項２】 照明手段により照明された被写体を撮像
   手段により撮像する撮像装置において、 被写体を照明する照明光の光量と、前記撮像信号からの
   色情報とから演算を行い、被写体までの距離を求める測
   距方法。
3. 【請求項３】 被写体の像の明るさをおよそ一定に保つ
   調光機能を有する内視鏡装置において、 被写体を照明する照明光の光量と被写体の色情報とから
   距離情報を求め、前記距離情報により撮像手段のオート
   フォーカスを行うオートフォーカス手段を設けた内視鏡
   装置。