JPS58121012A - 内視鏡用焦点検出装置及び内視鏡用合焦設定装置 - 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】 本発明は、ライトガイドに設けたスホット光ライトガイ
ドによって光源内の照明光を伝達して被写体に照射し、
この反射光を微小で感光しない非感光部を設けた受光素
子で検出することによって合焦点を検出可能とする内視
鏡用焦点検出装置と、該内視鏡用焦点検出装置によって
撮影レンズを自動的に合焦点に移動設定する内視鏡用合
焦設定装置に関するものである１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、っまり合焦状
ＩＩ（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、合焦点であるか否
かを充分明確に検出し得る手段が望ましい。

本出願人は先に撮影アダプタ内に合焦用ランプを設け、
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（焦点検出）手段を提出した。こ
の場合のランプ光量は、アダプタ内に収容するスペース
等の関係から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。従って、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
に行い得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、内視
鏡内を挿通されるライトガイドの一部を他の部分と分離
して照明光を伝達してその端面から出射できるスポット
光ライトガイドを設け、前記スポット光ライトガイドに
て照射された被写体からの反射光を受光する微小な非感
光部を設けた受光素子と、この受光素子の出力の極値を
検出する検出装置とを設けることにより、容易に確実な
合焦点の検出を可能にする内視鏡用焦点検出装置と、該
内視鏡用焦点検出装置と撮影レンズを合焦点に移動設定
する駆動装置とを設けた内視鏡用合焦設定装置とを提供
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第１図ない
し第４図は本発明の一実施例に係り、第１図は、内視鏡
用焦点検出装置の一実施例を用いた内視鏡用合焦設定装
置の光学系を示し、第２図及び第３図は、無点検出の原
理を説明する図で、第４図は、内視鏡用合焦設定装置の
電気回路系の構成をブロック図にて示す。

第１図において、先端に対物光学系と照明光学系とを配
設収容した細長の挿入部１と、この挿入部ｌの手元側端
部に先端側が接続され、その側部にライトガイトロ金部
２を有し、内部に接眼光学系が収容された接眼部３とが
ら構成される内視鏡４の接１１１１３後端側には、カメ
ラアダプタ５が着脱自在に装着されている。このカメラ
アダプタ５の後端側には、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っている。

上記カメラアダプタ５内には、この発明における（内視
鏡用）焦点検出装置を用いて、撮影レンズを自動的に合
焦点に移動設定できる内視鏡用合焦設定装置が収容され
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度の傾斜）して半透鏡で形成された合
焦用ミラー９が配設されている。

上記光軸７に沿って入射された光が合焦用ミラー９で反
射された反射光軸上（第１図では上方位置）に再結像レ
ンズ１０　、光電素子１１が順次配設され、上記光軸７
に対し、前記合焦用ミラー９の裏面側における反射光軸
上（第１図においては下方位置）に、ランプレンズ１３
．合焦を表示する合焦表示ランプ１４が順次配設されて
いる。

上記光電素子１１は、中央部にピンホール１５、又はス
リット状角孔等光に感光しない非感光部が設けられた円
板形状（もちろん正方形又は長方形でも良い）をなし、
この円板前面が感光する素子、例えばフォトダイオード
、フォトトランジスタ等のように光によって電流特性が
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
１７が形成されている。

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度の傾斜函）したリターンミラー２
１が配設され、さらにモの後方に撮影フィルム２２が配
設されている。

上記リターンミラー２１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２３が配
設され、このペンタプリズム２３を経た光軸上にファイ
ンダーレンズ２４が配設され、その後方に目を近接させ
て、フィルム２２に結像されるのと同等の光学像を観察
できるように構成されている。上記リターンミラー２１
は、撮影の際には退避して入射された光がフィルム２２
藺に結像されるように構成されている。

上記光電素子１１の光電面１７の位置は、前記フィルム
２２面の位置と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、後方のフィルム２２面
に結像される場合の光路長と、合焦ミラー９によって反
射され、再結像レンズｌＯを経て光電素子１１の光電面
】７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。

一方、前記内視鏡４の挿入部１内を挿通されたライトガ
イド３１において、このライトガイド３１＠に成するラ
イトガイドファイバ内で光軸７上又はこの光軸７に最も
近接して挿通されたライトガイドファイバはスポット光
ライトガイド３１ａとされ、このライトガイド３１の端
部となるライトガイトロ金部２において、ユニバーサル
コード３２を介して光源３３の照明光が伝達されるよう
に構成されている。上記ユニバーサルコード３２を構成
するう゛イトガイドファイバにおいて、前記スポット光
ライトガイド３］Ｊｌとライトガイトロ金部２において
連結される部分はスポット光ライトガイド３２ａとされ
、光源３３に近接する絞り３４（を調整すること）によ
って、照明光がスポット光ライトガイド３２ａの端面の
みに供給され、この光は挿入部ｌ内を挿通されたスポッ
ト光ライトガイド３１ａによってその先端面から被写体
２５に向けて照射されるように構成されている。

このように配設された光学系を有する内視鏡用焦点検出
装置及びこの装置を用いた内視鏡用合焦設定装置を収容
したカメラアダプタ５における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１理を説明し、その後に内視鏡用焦点検出装置及
び内視鏡用合焦設定装置の動作を説明する。

第１ｆｆｉに示すように、光源３３の照明光は絞り３４
によってスポット光ライトガイド３２ａのみに供給され
、この光は、挿入部１内のスポット光ライトガイド３１
ｍに伝達され、挿入部ｌ先端から被写体２５に向けて投
光される。投光され、被写体２５で反射された光は、撮
影レンズ８を経て充電素子１ｌ１１に戻るが、今、仮り
に被写体２５が符号すで示す位置の待合焦であって、そ
れより近すぎたり、それより遠すぎたりした場合の位置
をそれぞれ符号ａ、ｃで示す。

上記の場合には、符号す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１５の位置が収束点（結像点
）となるので、このピンホール１５周囲の光電面１７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１５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１５外周の光電面１７に光が
達し、この光に対する信号が出力される。

同様に符号Ｃの位置で反射された光は、ピンホール１５
の前方位置ですでに収束点となり、モの後拡開するので
、光電面１７に光が達し、光電素子１１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３３による光が光軸７近傍に沿っ
て出射された場合であり、実際には光軸７近傍からずれ
た位置からも反射光が一部入射されるため、光電素子１
１の出力信号は上述の外光による出力レベル分電上げさ
れ、第３図に示すようになる。ここで横軸は被写体２５
の位置を示し、縦軸は光電素子１１の検出出力レベルの
一例を示す。

即ち、被写体２５が合焦の位置、つまり符号すの位置の
時の充電素子１１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Ｐ
ａ　、　Ｐｃが大きくなる。

このようにして信号出力が極小（光電素子によっては逆
に極大となる場合もある。）の位置が合焦となるので、
任意の距離における被写体部に対し、撮影レンズ８を移
動し、光電素子１１の出力が極小となる撮影レンズ８の
位置が合焦となるので、その位置において、写真尋の撮
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。

自動的に設定する場合撮影レンズ８の移動に対し、出力
レベルが大きくなり始めるか、変化しなくなる点で移動
を停止すれば、任意の距離の被写体２５　　に対し、撮
影レンズ８を合焦の位置に設置することができる。

上述の原理は、撮影レンズ８の後方の光電素子１１に至
る間に再結像レンズ１０　、合焦用ミラー９が配設され
、撮影レンズ８の前方の被写体２５に至る間に内視鏡４
が配設されていることを除いて、第１図に示すカメラア
ダプタ５内の光学系に対しても全く同様に適用できるも
のである。

第１図に示すカメラアダプタ５においては、合焦となっ
た場合後述するように合焦表示ランプ１４が点灯し、こ
の光は、ランプレンズ１３で集光されて合焦用ミラー９
で反射され、光軸７後方に進行し、リターンミラー２１
　、ペンタプリズム２３さらにファインダーレンズ２４
を経て観測者の目に入射されるので、上記合焦表示ラン
プ１４が点灯した場合に撮影すれば、鮮明な（写真）撮
影ができるようになっている。

上述における合焦検出における照明光は、外部の光源３
３からユニバーサルコード３２を介して供給できるため
、スペース等に制限されることなく充分な光量のランプ
を使用でき、照射ビームを充分強くして検出感度及び信
号対雑音比（ＳＮ比）の向上を図ることができることに
なる。

第４図は、上述の焦点検出装置を用いて撮影レンズ８を
合焦点に移動設定する内視鏡用合焦設定装置と、自動露
出装置とを、電気回路的ブロックを用いて示す。

即ち、この内視鏡用合焦設定装置４１は、被写体２５に
合焦用ランプ（絞り３４で絞った光源３３に相当する。

）４２を発光させて投光する発光回路４３と、被写体２
５による反射光をピンホール１５等の非感光部を設けた
上記光電素子１１で検出した信号出力を増幅して合焦か
否かを検出する合焦検出回路４４と、合焦の時表示する
表示器（前記合焦表示ランプ１４に相当する）４５と、
撮影レンズ８を合焦の位置に設定するために撮影レンズ
８を移動させる（撮影レンズ）駆動装置４６とよりなる
。

上記発光回路４３は、例えばレリーズボタン４７の抑圧
操作によって、スイッチ隅がオフからオンしくこの間ス
イッチＳｗ意もオンしつづける。）、電源（バッテリに
て示す）４８　　から電力が供給されて、光源３３の光
を、絞り３４で絞った状態、つまりスポット光ライトガ
イド３２ａ　、　３１ａにのみ照明光が伝達され、この
光によって被写体２５が照明されるように構成されてい
る。上記合焦検出回路４４は、光電素子１１の出力信号
を増幅する増幅器４９と、比較検出回路５０とよりなり
、この比較検出回ｊ１５０は、例えば前記駆動装置４６
が撮影レンズ８を一定速度で前後動させた場合、適当な
間隔にて（増幅器４９にて増幅された）検出信号を順次
入力し、その原曲に入力された信号値と、それに引き続
いて入力された信号値とを比較し、後に入力された信号
が前に入力された信号に等しいか、又は大きくなった時
、検知信号を出力して前記駆動装置４６を停止させ、撮
影レンズ８を逆方向に移動させると共に、上記検知信号
を適当な時定数に設定して積分する等してその積分出力
（又は一定時間内に入力される検知信号数を計測し、そ
の計測数）が一定値以上の時表示器４５を点灯させ、且
つ駆動装置４６の動作を停止させるように構成しである
。

一方、前記１／　Ｉ）−ズボタン４７をさらに強く押圧
すると第３のスイッチ謂、がオフからオンしく第２のス
イッチＳＷ、はオフとなり、上記内視鏡用合焦設定装置
４１は動作しない。）、以下に述べる自動露出（ＥＥ　
）装置５１が動作するように構成されている。

即ち、このＥＥ装置５１は、スイッチ謂、がオンされる
ことにより電源５２から電力が供給されて感光する光電
素子５３の検出信号を増幅する増幅器５４と、この増幅
信号によってＥＥラシャタ５５のシャッタ速度及び撮影
用の光源３３の光量を制御する光量制御回路５６をそれ
ぞれ制御するＥＥ制御回路５７とよりなり、上記スイッ
チ萬をオンする操作により、ＥＥ制御回路５７が動作し
て適当なシャッタ速度及び適当な光量に調節される。

上記のように構成された内視鏡用合焦設定装置４１は、
以下に述べるような動作により撮影レンズ８を合焦位置
に移動設定する。

即ち、レリーズボタン４７が指等で押圧され、スイッチ
践がオンされると、発光回路４３　　は光源３３を絞り
３４で絞った状態で点灯され、この光はユニバーサルコ
ード３２内のスポット光ライトガイド３２ａ及び挿入部
ｌ内を挿通されたスポット光ライトガイド３１＆を経て
被写体２５にスポット的に投光される。

しかして被写体２５で反射された光は、撮影レンズ８を
経て合焦用ミラー９で反射され、ピンホール１５を設け
た光電素子１１に進行する。

上記撮影レンズ８が、被写体２５に対し合焦の位置にあ
ると、充電素子１１の出力レベルは最小となる。従って
この場合には駆動装置４６　　が撮影レンズ８を、例え
ば前方に移動させた場合には出力レベルが大きくなるの
で前進させる動作を直ちに停止し、比較検出回路５０が
検知信号を出力すると共に、駆動装置４６は、撮影レン
ズ８を逆の方向に移動させる。この場合にも出力レベル
は大きくなるので一検知信号を出力すると共に、この撮
影レンズ８を後方に移動する動作を停止させ、反対方向
（即ち前方）に移動させるというように、撮影レンズ８
は合焦位置の光軸７上で微小振動する。この場合、比較
検出回路５０から検知信号が出力されるのセ、適当な時
定数を有する積分回路又は計数回路等を通すとその出力
は一定値以上となり、上記微小振動動作を停止させる。

一方、撮影レンズ８が合焦の位置からずれている場合、
最初に駆動装置４６が撮影レンズ８を合焦の位置と反対
方向に移動させると、光電素子１１の出力レベルは、（
次第に）大きくなるので、比較検出回路５０は、駆動装
置４６を制御して前述と同様に撮影レンズ８を反対方向
に移動させる。撮影レンズ８が、合焦の位置を通りすぎ
ると、上述と同様の微小振動動作を繰り返し、撮影レン
ズ８を合焦の位置に設置する。

このように撮影レンズ８が合焦の位置に設置されると、
合焦表示ランプ１４等の表示器４５が点灯するので、観
察者はこれを視認してから、前記レリーズボタン４７を
さらに強く押圧すると、絞り３４が開放状態にされると
共にＥＥ装置５１が動作し、（写真）撮影ができる。こ
の場合ＥＥ装置５１を同時に連動して又は引きつづいて
動作させるようにすることもできる。又上記表示器４５
は、ランプを点灯するのでなくブザー吟を動作させるよ
うにしても良い。

上述の実施例においては、内視鏡４に装着される（カメ
ラ又はテレビカメラ等の）カメラアダプタ５に内祝縫用
焦点検出装置及び内視鏡用合焦設定装置４１を設けであ
るが、カメラアダプタ５とカメラ６とが一体化された装
置に設けることもできることは言うまでもない。

又、上述の実施例における充電素子１１　は、ピンホー
ル１５等の開口部を設けないで、例えば第５図に示すよ
うに開口部に相当する部分を感光しない非感光部１５ｍ
とすることもできる。

肖、上記光電素子１１の（電子回路を組合わせた）出力
は、前述したように□素子又は回路によって光が入射さ
れない時に小さくなるものとは逆に、大きくなる場合も
あり、この場合には合焦点の時光電素子１１の出力レベ
ルは極大値となる。

又、絞り３４をフィルタで構成すれば、つまりスポット
光ライトガイド３２ａにのみ特定の波長の光が供給され
るようにすれば、他のライトガイド部分に照明光が供給
されてもＳＮ比を向上できるので、観察及び合焦検出を
同時に行い得るようにできる。

以上述べたように本発明の内視鏡用焦点検出装置によれ
ば、充分な光量を有する光源からの照明光をスポット的
に被写体に投光し、被写体で反射された光が、非感光部
を有する光電素子に結像されるように構成しであるので
、撮影レンズが合焦の位置の時に、光電素子の出力レベ
ルが極小値又は極太値となるので、簡単な構成で、且つ
撮影装置の容積及び重量を大きくすることなく、被写体
に合焦検出に充分な光量の照明光を照射できるので、暗
い光学系を有する内視鏡において操作機能性を損うこと
なく精度の良い合焦検出を可能にするという効果がある
。

又、内視鏡用合焦設定装置は、上記精度の良い合焦検出
を可能にする内視鏡用焦点検出装置によって撮影レンズ
を移動して合焦点に設定するように構成しであるので、
操作機能性を損うことなく、撮影レンズを精度良く合焦
点に設定でき、鮮明な撮影を可能にするという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明に係るもので、第１図は
、内視鏡にカメラが装着される場合に介装されるカメラ
アダプタ内に収容された本発明における内視鏡用焦点検
出装置を用いた内視鏡用合焦設定装置の光学系を示す説
明図、第２図は、第１図の光学系の焦点検出の動作を直
線状の光学系に直して示す概略説明図、第３図は、第２
図の光学系における被写体の位置を変えた場合の光電素
子の出力特性を示す特性図、第４図は、電気回路的ブロ
ックを用いて撮影レンズを合焦位置に移動設定する内視
鏡用合焦設定装置及び自動露出装置の構成を示す説明図
、第５図は充電素子の形状の他の実施例を示す正面図で
ある。 １　・・・挿入部　　　　　　　２　・・・ライトガイ
トロ金部３・・・接眼部　　　　　４・・・内視鏡５　
・・・カメラアダプタ　　　６　・・・カメラ７・・・
光軸　　　　　　８・・・撮影レンズ９・・−合焦用ミ
ラー　１０・・・再結像レンズ１１・・−光電素子　　
　１３・・・ランプレンズ１４・−・合焦表示ランプ１
５・・−ピンホール１７・・・光電面　　　　　２１・
・・リターンミラー２２・・−フィルム　　　　２３・
・・ペンタプリズム３１・・・ライトガイド ３１ａ、３２ａ・・・スポット光ライトガイド３２・・
・ユニバーサルコード ３３・・・光源　　　　　３４・・・絞り４１・−内視
鏡用合焦設定装置 ４２−・合焦用ランプ４３・・・発光回路４４・・・合
焦検出回路４５・・・表示器４６・−・駆動装置　　　
４７・・・レリーズボタン５１・・・自動露出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　光源からの照明光を内視鏡内のライトガイド
   を介して被写体に投光し、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影レンズを
   介してフィルム等の結像面に結像する内視鏡用撮影装置
   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非感光部を有する受光
   素子と、該受光素子の出力の極大値又は極小値を検出す
   る手段とを設けると共に、前記内視鏡内にスポット照明
   光伝達用のライトガイドを設けることを特徴とする内視
   鏡用焦点検出装置。 （′２Ｊ　　光源からの照明光を内視鏡内のライトガイ
   ドを介して被写体に投光し、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影レンズ
   を介してフィルム等の結像面に結像する内視鏡用撮影装
   置において、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非感光部を有する受
   光素子と、該受光素子の出力の極太値又は極小値を検出
   する手段と、前記受光素子の出力が極大値又は極小値と
   なるように前記撮影レンズを移動設定する手段とを設け
   ると共に、前記内視鏡内にスポット照明光伝達用のライ
   トガイドを設けることを特徴とする内視鏡用合焦設定装
   置。