JPH0998943A - 電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な配光を確保すると共に、飛び込みフレア
ーを防止する広角画像用の電子内視鏡を提供する。 【解決手段】電子内視鏡１の先端部５を構成する第１湾
曲駒１５内には、四隅を面取りした固体撮像素子１６が
配設されている。この固体撮像素子１６の四角形形状の
撮像面１７の中心と、対物レンズカバー１８を含む対物
光学系の光軸とが一致するように芯だしされて配設され
ている。そして、固体撮像素子１６の撮像面１７の右
辺，左辺及び下辺の外側にはそれぞれライトガイドバン
ドル１９Ｒ，１９Ｌ，１９Ｄを配置している。すなわ
ち、ライトガイドバンドル１９は、固体撮像素子１６の
３辺の外側を通って先端面の照明レンズカバーに臨まれ
ている。ライトガイドバンドル１９Ｒの直径とライトガ
イドバンドル１９Ｌの直径とは略同形で、且つ、ライト
ガイドバンドル１９Ｄの直径より小径に形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端部に固体撮像
素子を内蔵した電子内視鏡に関し、特に、前記固体撮像
素子に光学像を結像させる光学系が広角対物光学系であ
る電子内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、細長の挿入部を体腔内に挿入する
ことにより、体腔内臓器などを観察したり、必要に応じ
て処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治
療・処置のできる内視鏡が広く利用されている。また、
これら内視鏡は、医療用のみならず工業用においてもボ
イラや機械及び化学プラントなどの管内、或いは、エン
ジン内部の観察及び検査などに用いられている。

【０００３】上述のように用いられる内視鏡には挿入部
の先端部に電荷結合素子（以下ＣＣＤと記載）などの撮
像素子を配設した電子内視鏡がある。この電子内視鏡を
用いることにより、対物光学系を通してＣＣＤの撮像面
に結像した観察像を電気信号に変換し、この電気信号を
信号処理装置に伝送して映像信号を生成してモニタ画面
に映し出して観察が行える。

【０００４】このように、前記ＣＣＤの撮像面には対物
光学系を通った被写体像が結像するようになっているの
で、このＣＣＤの前面に配設する対物光学系を適宜選択
することによって、広角画像用の内視鏡や拡大画像用の
内視鏡など、内視鏡の用途に応じて種々の光学スペック
を持たせたものを提供することができる。

【０００５】例えば、主に大腸など下部消化管内の観察
を行なう内視鏡としては、ひだの多い管腔内を観察する
ため、一度にひだの裏まで観察をすることによって病変
部の見落としを無くすため、広角画像用のものを用いて
いた。

【０００６】特開平４−１０２４３２号公報には、視野
角が１４０°以上の広角で、フレアーやゴーストのな
い、十分な照明配光を確保する超広角の内視鏡が提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−１０２４３２号公報の超広角の内視鏡は、主に
ファイバースコープのように視野方向によって画角差の
ない視野が円形用のものであり、観察視野範囲が略四角
形形状になるＣＣＤを配設した電子内視鏡を考慮した技
術ではなかった。

【０００８】一般的に、電子内視鏡では結像面が主に略
四角形形状のＣＣＤを用いることが多いため、対辺方向
と、対角方向とでは視野角が異なってしまう。特に、視
野角を広角に設定した広角画像用の電子内視鏡の場合に
は対辺方向と対角方向とで視野角が大きく異なる。この
ため、照明光が固体撮像素子の対辺方向と対角方向との
両方に対してすみずみまで十分に行き渡らず、明暗差が
できて観察に支障をきたすおそれがあった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、良好な配光を確保すると共に、飛び込みフレアー
を防止する広角画像用の電子内視鏡を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡は、
内視鏡先端部に配設されたライトガイド端から出射する
照明光で照らされた被写体をとらえる内視鏡先端部に配
設した広角対物光学系と、この広角対物光学系でとらえ
た被写体像が結像する略四角形の撮像面を前記広角対物
光学系の光軸後方に垂直に配置した固体撮像素子とを備
える電子内視鏡であって、前記ライトガイドを前記固体
撮像素子の撮像面の少なくとも３辺の外側を通して内視
鏡先端部の先端側に延出し、このライトガイド先端部を
内視鏡先端部に配設している。

【００１１】この構成によれば、固体撮像素子の結像面
の上辺、下辺、左辺、右辺のうち、少なくとも３辺以上
の外側を通って、ライトガイドの出射端が内視鏡先端部
に配置されるので、この出射端から出射される照明光に
よって、固体撮像素子の撮像面の対辺方向及び対角方向
に対して照明光がくまなく行き渡って、十分な照明光の
元での被写体の観察が行える。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１及び図２は本発明の第１実施形
態に係り、図１は電子内視鏡の概略構成を示す図、図２
は電子内視鏡先端部の第１湾曲駒内に配置された内蔵物
の配置状態を説明する長手方向に対し直交する断面図で
ある。

【００１３】図１に示すように電子内視鏡１は、細長な
挿入部２と、この挿入部２の手元側にあって術者が把持
する操作部３と、この操作部３の側部から延出してライ
トガイドケーブルや信号系ケーブルや電気系ケーブルな
どを内蔵する可撓性のユニバーサルコード４とを備えて
いる。

【００１４】前記挿入部２は、ＣＣＤなどの固体撮像素
子を内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒を回動自在に連
接して上下・左右方向に湾曲自在な湾曲部６と、細長で
可撓性を有する軟性管７とを順次連接して構成されてい
る。

【００１５】前記操作部３には前記湾曲部６を上下・左
右方向に湾曲させる湾曲操作ノブ８や体腔内に鉗子など
の処置具を挿通するための処置具挿入口９や信号処理装
置や制御装置あるいは送気・送水・送ガス手段などの周
辺機器の操作を行う複数の押釦スイッチ１０，１
０．．．が設けられている。

【００１６】前記ユニバーサルコード４の手元側端部に
はコネクタ部１１が設けられており、このコネクタ部１
１には固体撮像素子で光電変換した被写体像の電気信号
を映像信号処理回路に伝送する電気接点部１２や先端部
のノズルに空気などを送るための送気口金１３や光源装
置に接続されるライトガイド口金１４が設けられてい
る。

【００１７】図２に示すように前記電子内視鏡１の先端
部５を構成する第１湾曲駒１５内の略中央上部には四隅
に面取りを施した略四角形形状の固体撮像素子１６が配
設されている。この固体撮像素子１６の四角形形状の撮
像面１７は、下方向に寄せられて、内視鏡先端面に配設
されている対物レンズカバー１８を含む対物光学系の光
軸と、前記撮像面１７の中心とが一致するように芯だし
されて配設されている。

【００１８】前記固体撮像素子１６の撮像面１７の右
辺，左辺及び下辺の外側にはそれぞれライトガイドバン
ドル１９Ｒ，ライトガイドバンドル１９Ｌ，ライトガイ
ドバンドル１９Ｄが挿通しており、これらライトガイド
バンドル１９Ｒ，１９Ｌ，１９Ｄは固体撮像素子１６の
３辺の外側を通って内視鏡先端部５の先端面に配設され
ている照明レンズカバーに臨まれている。

【００１９】前記ライトガイドバンドル１９Ｒの直径と
ライトガイドバンドル１９Ｌの直径とは略同形で、且
つ、前記ライトガイドバンドル１９Ｄの直径より小径に
形成し、前記ライトガイドバンドル１９Ｒ，１９Ｌを、
視野角の狭い対辺方向に配置することにより、ライトガ
イドバンドル１９Ｒ，１９Ｌからレンズカバー１８に漏
れこむ光によって発生するフレアー、いわゆる飛び込み
フレアーの発生する可能性を著しく小さくしている。

【００２０】また、前記ライトガイドバンドル１９Ｒ，
１９Ｌ，１９Ｄは、電子内視鏡１の先端部５，湾曲部
６，軟性管７から操作部３内の間では１本づつ分かれて
いるが、ユニバーサルコード４及びコネクタ部１１にお
いては１本のライトガイドケーブルとして各バンドル１
９Ｒ，１９Ｌ，１９Ｄがひとまとめにされている。

【００２１】なお、前記撮像面１７の上辺の外側には内
視鏡先端面に配設されている送気・送水ノズル２０に連
通する送気・送水チューブ２１が挿通している。また、
前記撮像面１７の左隅方向には処置具を挿通する鉗子挿
通チャンネル２２が挿通している。さらに、本実施形態
の内視鏡先端部５の先端面は電子内視鏡１の長手挿入方
向に対して垂直な平面であり、この平面に前記送気・送
水ノズル２０，対物レンズカバー１８，鉗子挿通チャン
ネル２２の先端開口、各ライトガイドバンドル１９の先
端面に臨まれる照明レンズカバーがフラットに配置され
ている。同図で符号２３Ｕ，２３Ｄ，２３Ｌ，２３Ｒは
湾曲部６を上下左右の所望の方向に湾曲させるときに牽
引される湾曲操作ワイヤである。

【００２２】このように、被写体を照明するライトガイ
ドバンドルを固体撮像素子の四角形の撮像面の３辺の外
側を挿通させて内視鏡先端部に配置することにより、広
視野角を有する対物光学系に対応して、被写体をすみず
みまで十分に行き渡る良好な配光で照射することができ
る。このことにより、固体撮像素子の撮像面の対辺方向
及び対角方向まで照明光がくまなく行き渡るので、十分
な照明光の観察像が得られる。

【００２３】また、電子内視鏡の視野角の狭い対辺方向
にライトガイドバンドルを配置することにより、ライト
ガイドバンドルからレンズカバーに漏れこむ光によって
発生するフレアーの発生を抑えることができる。

【００２４】さらに、固体撮像素子の対辺方向に対して
ライトガイドバンドルを配置しているので、ライトガイ
ドバンドルを固体撮像素子に対して最も近づけて配設す
ることができるため、先端挿入部の外径の細径化を行な
うことができる。

【００２５】又、鉗子挿通チャンネルを固体撮像素子の
対角方向に配置したことにより、鉗子挿通チャンネル先
端開口から鉗子が少し突出しただけで、すぐに観察視野
内に鉗子をとらえることができるので安全性が大幅に向
上する。

【００２６】更に、送気・送水ノズルが対辺方向で撮像
面にかからないように配置しているので観察画像がけら
れることがなくなる。

【００２７】また、ライトガイドの外径寸法を適宜設定
することにより、効率よく内蔵物を収納することができ
る。

【００２８】なお、前記実施形態においてライトガイド
バンドルを固体撮像素子の四角形の撮像面の３辺の外側
を挿通させて内視鏡先端部に配置したもので説明した
が、ライトガイドバンドルを撮像面の４辺の外側を挿通
させて内視鏡先端部に配置するようにした電子内視鏡で
も同様の作用及び効果を得ることができる。

【００２９】また、図３に示すように前記先端部５の先
端面５ａに、前記対物レンズカバー１８の両側面に、こ
の対物レンズカバー１８の斜め左上上方を向く平面５Ｒ
及び斜め右上上方を向く平面５Ｌを形成し、これら平面
５Ｒ，５Ｌに前記ライトガイドバンドル１９Ｒ，１９Ｌ
の先端面を配設し、このライトガイドバンドル１９Ｒ，
１９Ｌにそれぞれ臨むように照明レンズカバー２４Ｒ，
２４Ｌを配設することによって広範囲を良好な配光で照
射することができるので、より広角の視野角を有する対
物光学系を備えた内視鏡に対応する。符号２４Ｄはライ
トガイドバンドル１９Ｄの先端面に臨むように配設され
ている照明レンズカバーである。

【００３０】図４ないし図７は本発明の第２実施形態に
係り、図４は対物光学系に広角ズーム機構を備えた内視
鏡先端部の長手方向に沿った断面図、図５は図４のＡ−
Ａ断面図、図６はズーム機構に連動した可変照明機構の
説明図である。

【００３１】図４に示すように本実施形態の電子内視鏡
１は、対物光学系３１に広視野角に切替え可能な広角ズ
ーム機構３０を備えている。

【００３２】まず、広角ズーム機構３０について説明す
る。前記広角ズーム機構３０は、対物光学系３１に配設
した移動レンズ３２をステッピングモータ（以下モータ
と略記）３３で駆動させ、長手方向先端側から後方側に
移動させることによって、対角視野角を例えば１２０°
から１７０°まで可変するようにしている。

【００３３】前記モータ３３は、このモータ３３の回転
軸をモーター伝達軸３４に嵌合、圧入しているため、前
記モータ３３が図示しない駆動装置からの電源信号をモ
ータ駆動ケーブル３５を通して受けとることにより回転
駆動するようになっている。そして、このモータ３３の
回転を、モーター伝達軸３４、移動レンズ枠３６を通し
て直線運動に変換して、前記移動レンズ３２を長手方向
の先端側、または後方側に移動させて対角視野角を所望
の角度に設定することができるようになっている。

【００３４】なお、前記モーター３３を保持するモータ
ーホルダ３７は、対物光学系３１を保持しており、前記
移動レンズ枠３６移動の際にガイドの役割をも兼ねてい
る。そして、前記モーターホルダ３７とステッピングモ
ータ３３とは図のように接着部３８によって接着固定さ
れており、前記モーターホルダ３７とモーターカバー３
９及びモーターホルダ３７と固定レンズ枠４０及び固定
レンズ枠４０とモーターカバー３９が、全て接着剤で固
定・密封されている。

【００３５】また、各光学系とレンズ及びレンズ枠どう
しも全て接着剤で固定されているので、移動レンズ枠３
６、移動レンズ３２を含む空間部は第１湾曲駒１５内、
及び外部と隔絶されて湿気の侵入が防止されている。

【００３６】図５に示すように固体撮像素子１６は、上
下左右方向の位置決めをしてモーターホルダ３７に取付
け固定されている。前記固体撮像素子１６の撮像面１７
の上辺，下辺，左辺，右辺のそれぞれ外側にはライトガ
イドバンドル１９Ｕ，１９Ｄ，１９Ｌ，１９Ｒが各辺に
対応するように１本づつ配置されている。

【００３７】前記ライトガイドバンドル１９Ｕ，１９
Ｄ，１９Ｌ，１９Ｒのそれぞれの直径寸法は、下辺，右
辺，左辺，上辺に対応して配置されているライトガイド
１９の順に直径寸法が細径になっている。

【００３８】なお、前記ライトガイドバンドル１９は前
記第１実施形態同様、先端部５，湾曲部６，軟性管７か
ら操作部３内の間では１本づつ分かれているが、ユニバ
ーサルコード４及びコネクタ部１１においては１本のラ
イトガイドケーブルとして１本のライトガイドケーブル
に束ねられている。

【００３９】また、前記固体撮像素子１６の対角方向に
は副送水チューブ４１、ステッピングモータ３３、鉗子
挿通チャンネル２２が配置されている。そして、送気送
水ノズル２０は固体撮像素子１６に対して上方向で、且
つライトガイドバンドル１９Ｕに隣接して配置されてい
る。

【００４０】次に、前記ズーム機構３０に連動した可変
照明機構について説明する。図６に示すように先端部５
に配設されるライトガイドレンズ枠４４には、後方側開
口からライトガイド凸レンズ４３及びライトガイドバン
ドル１９が挿入され、前方側開口から板ガラス４５及び
変形レンズ４６が挿入され、前記ライトガイド凸レンズ
４３，ライトガイドバンドル１９及び変形レンズ４６が
ライトガイドレンズ枠４４に接着固定されている。

【００４１】前記ライトガイドレンズ枠４４の固定磁石
４６可動部には電磁石４７が取付けられており、前記板
ガラス４５端部に配置されている固定磁石４６との間で
可動するようになっている。

【００４２】前記ライトガイドレンズ枠４４には前記モ
ータ駆動ケーブル３５から引き出されたライトガイド可
変ケーブル３５ａが接続されている。このため、前記モ
ータ駆動ケーブル３５からの駆動信号に対応する電流
が、前記ライトガイド可変ケーブル３５ａからライトガ
イドレンズ枠４４を通して電磁石４７に通電されること
により、板ガラス４５が拡大観察の際に実線に示す位置
に配置され、広角観察する際に破線に示す位置に配置さ
れる可変照明機構を構成している。

【００４３】従って、この照明レンズカバー２４から被
写体に向かって出射される照明光は、広角観察時、板ガ
ラス４５を点線に示す位置に配置して変形レンズ４６を
通過して点線に示すように光軸に対して対称に広がって
出射されていく。

【００４４】一方、拡大観察時には、板ガラス４５が実
線に示すように傾き、変形レンズ４６を通過して実線に
示すように光軸に対して内側よりに照明範囲を狭めて出
射されていく。その他の構成は前記第１実施形態と同様
であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。

【００４５】このように、広角ズーム機構に対応させて
可変照明機構を構成する板ガラスを移動させることによ
り、視野角に応じた効率の良い照明光を被写体に照射す
ることができる。

【００４６】また、拡大と広角との中間画角において
も、それに応じた傾きで板ガラスを止めることによっ
て、各画角に対応した良好な照明光で被写体を照らすこ
とができる。さらに、観察に直接関係のないチャンネル
や、可変照明機構であるモータなどの内蔵物を対角方向
に配置することよって内部スペースを効率良く利用する
ことができる。

【００４７】又、移動レンズ部を密閉したので、水蒸気
の侵入及び内視鏡内へ水分が侵入したとき、対物光学系
への水分の侵入が無くなるで常に良好な画像を得ること
ができる。更に、ズーム機構に連動した可変照明機構を
採用することにより、広角ズーム機構において良好な配
光を得ることができる。特に、広角ズームにおいては、
必要な範囲に全光量を集中することができるため配光効
率が良くなり、必要以上のライトガイドが必要無いの
で、挿入部の細径化が可能になる。その他の作用及び効
果は前記第１実施形態と同様である。

【００４８】なお、図７に示すように前記広角ズーム機
構が高拡大ズーム機構の場合には前記ライトガイドレン
ズ枠４４内に、ライトガイドバンドル１９、接合レンズ
５１、カバーレンズ５２を挿入している。前記接合レン
ズ５１は、第１レンズ５１ａ，第２レンズ５１ｂ，第３
レンズ５１ｃと３枚に分割されており、レンズ５１ａと
レンズ５１ｂとの間及びレンズ５１ｂとレンズ５１ｃと
の間には液晶フィルタ５０が挟持されている。この液晶
フィルタ５０は通電されることにより光を全反射し、通
常状態では光を全透過する。

【００４９】前記高拡大ズーム機構の場合、例えば拡大
４５°と広角１２０°という２焦点切換えのとき、拡大
時には実線に示すようにライトガイドバンドル１９から
の出射光が液晶フィルタ４０に屈折されることにより、
レンズカバー１８の光軸中心に対して集中的な配光とな
る。

【００５０】逆に、広角時には点線で示すようにライト
ガイドバンドル１９からの出射光が液晶フィルタ４０を
透過して広範囲を照明する配光になる。

【００５１】なお、液晶フィルタ４０への通電は、前記
第２実形態と同様、モータ駆動ケーブル３５に連動して
ライトガイド可変ケーブル３５ａを通して行なわれる。
その他の構成は第２実施形態と同様であり、同部材には
同符号を付して説明を省略する。

【００５２】この構成によれば、狭視野角時に照明不足
とならず、広視野角時にも良好な配光となる電子内視鏡
とすることができる。その他の作用及び効果は前記第２
実施形態と同様である。

【００５３】［付記］ １．内視鏡先端部に配設されたライトガイド端から出射
する照明光で照らされた被写体をとらえる内視鏡先端部
に配設した広角対物光学系と、この広角対物光学系でと
らえた被写体像が結像する略四角形の撮像面を前記広角
対物光学系の光軸後方に垂直に配置した固体撮像素子と
を備える電子内視鏡において、前記ライトガイドを前記
固体撮像素子の撮像面の少なくとも３辺の外側を通して
内視鏡先端部の先端側に延出し、このライトガイド先端
部を内視鏡先端部に配設する電子内視鏡。

【００５４】２．送気、送水用ノズルを前記固体撮像素
子の対辺位置側に配置する付記１記載の電子内視鏡。

【００５５】３．鉗子挿通チャンネルを前記固体撮像素
子の対角位置側に配置する付記１記載の電子内視鏡。

【００５６】４．前記広角対物光学系に可動レンズを設
け、この可動レンズを駆動させる駆動機構を前記固体撮
像素子の対角位置側に配置する付記１記載の電子内視
鏡。

【００５７】５．前記広角対物光学系に設けた可動レン
ズの移動に対応する可変照明機構を設けた付記４記載の
電子内視鏡。

【００５８】６．前記可変照明機構がライトガイドレン
ズ枠に設けた固定磁石を有する板ガラスと電磁石とで構
成される付記５記載の電子内視鏡。

【００５９】７．前記可変照明機構がライトガイドレン
ズ枠に設けた複数の接合レンズと各接合レンズの間に配
設した液晶フィルタとで構成される付記５記載の電子内
視鏡。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、良
好な配光を確保すると共に、飛び込みフレアーを防止す
る広角画像用の電子内視鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は本発明の第１実施形態に係り、
図１は電子内視鏡の概略構成を示す図

【図２】電子内視鏡先端部の第１湾曲駒内に配置された
内蔵物の配置状態を説明する長手方向に対し直交する断
面図

【図３】第１実施形態の応用例であり、先端部の先端面
の概略構成を説明する図

【図４】図４ないし図７は本発明の第２実施形態に係
り、図４は対物光学系に広角ズーム機構を備えた内視鏡
先端部の長手方向に沿った断面図

【図５】図４のＡ−Ａ断面図

【図６】ズーム機構に連動した可変照明機構の説明図

【図７】対物光学系に高拡大ズーム機構を備えた内視鏡
のズーム機構に連動した可変照明機構の別の構成を示す
説明図

【符号の説明】

１…電子内視鏡 ５…先端部 １６…固体撮像素子 １７…撮像面 １９…ライトガイドバンドル（１９Ｕ，１９Ｄ，１９
Ｒ，１９Ｌ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡先端部に配設されたライトガイド
   端から出射する照明光で照らされた被写体をとらえる内
   視鏡先端部に配設した広角対物光学系と、この広角対物
   光学系でとらえた被写体像が結像する略四角形の撮像面
   を前記広角対物光学系の光軸後方に垂直に配置した固体
   撮像素子とを備える電子内視鏡において、 前記ライトガイドを前記固体撮像素子の撮像面の少なく
   とも３辺の外側を通して内視鏡先端部の先端側に延出
   し、このライトガイド先端部を内視鏡先端部に配設する
   ことを特徴とする電子内視鏡。