JPS60196719A - 固体撮像素子内蔵の内視鏡 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は側方を広角度で＊＊および表示できる固体撮像
素子内蔵の内視鏡に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、細長の挿入部を挿入して、挿入部の先端側に設け
た観察手段で挿入された部位を観察できる内視鏡が広く
用いられるようになっている。

例えば、医療分野にあっては、体腔内の臓器あるいは内
臓内の壁面等の患部の診断とか、■業分野にあっては配
管内の壁面の検査等に用いられる。

、上記壁面を全周あるいは広角度にわたって診断あるい
は検査する場合、通常の側視型の内視鏡では挿入部先端
を回転させなければならないが、この回転は湾曲した挿
入経路を経て挿入された状態においては十分行うことが
できない。

このため、実開昭５１−５０８８３号公報とか、特開昭
５７−８９７１８号公報に開示されている従来例のよう
に、挿入部先端側に回転可能なプリズム等を配設し、該
プリズムを回転させることによって、側壁面全周を観察
できるようにしたものがある。

これらは、プリズムを回転した場合における各プリズム
の角度位置に対応する方向を中心とする範囲の像しか観
察できないので、患部と、該患部周辺とを同時に比較検
討したい場合には対処することができない。このため症
状の初期状態等、患部が周辺部と微妙に変化している状
態等を診断する場合、見逃す虞れのあるものである。又
、側壁面の全体的特徴を知ることが難しいと共に、迅速
に知ることも難しいという欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、側方
の全周等、広角度の範囲を同時に観察できるようにして
、患部と、該患部周辺とを比較検討したり、全体的特徴
を迅速に知ることを可能とする固体搬像素子内蔵の内視
鏡を提供覆ることを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、挿入部の先端側に、適宜値の角度ｆつステッ
プ状に回動する駆動手段を設け、固体撮像素子を用いた
撮像手段を回動して各角度位置で撮像した像を、それぞ
れ対応する表示装置にて表示可能にして広角度の範囲を
花時表示できるようにしである。

［発明の実施例］ Ｊス下、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６図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の内視鏡の外観を示し、第２図は内視鏡の先
端側の構造を拡大して示し、第３図は回転先端部がステ
ップ状に回転駆動された場合における撮像手段の各視野
方向を示し、第４図は第２図におけるＡ−Ａ線断面にて
リング状の接点を示し、第５図は信号処理回路系の構成
を示し、第６図は第５図におけるメモリ装置の構成例を
示す。

第１図に示すように１実施例の内視１１は、可撓性で細
長の挿入部２と、該挿入部２の後端に連設された太径な
いし大幅の操作部３と、該操作部３の例えば後端に形成
したコネクタ受け４にコネクタ５を挿着されるライトガ
イドケーブル（にパーナルクープル）６を介して接続さ
れる光源装＠７と、該光源装置７にそれぞれケーブル８
を接続してＲ像される像を表示する表示装置９ａ、９ｂ
、９ｃ、９ｄとから構成されている。

上記挿入部２の先端側には硬性の先端部１０及び該先端
部１０に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部１１とが順
次連設されており、手元側操作部３に形成した湾曲操作
ノブ１２を回動操作等することによって、前記湾曲部１
１を左右方向あるいは上下方向に湾曲できるようになっ
ている。

上記先端部１０は、側周における例えば４箇所が透明に
されたカバー１３で覆われ、該カバー１３にお（）る聞
［１する側の後端部が先端部本体１４Ａ外周に固定され
、この固定されたカバー１３の内側に回転（回動）自在
となる回転先端部１４Ｂが形成されている。

この回転先端部１４［３は、その後端基部外周に径方向
内側にビン１５．１５を突出して、先端部本体１４Ａの
前端外周に形成した周溝に前記ビン１５．１５を収容し
て先端部本体１４Ａに対して回転自在に取付けである。

上記カバー１３内側の最前部（頂部）には回転駆動用モ
ータ１６のステータ側がねじ等で固定され、その回転軸
１６Ａを（その一部を角型等にして）回転先端部１４Ｂ
の前端凹部に嵌合収納する等して、回転軸１６Ａの回転
と共に回転先端部１４Ｂを回転駆動できるようになって
いる。

上記モータ１６の回転軸１６Ａど直交づる方向に凹部を
形成して円筒状のレンズ枠１７に固定された対物レンズ
系１８が収容され、この対物レンズ系１８の結像位置に
固体撮像素子１９を配設して対物レンズ系１８の光軸前
方（つまり回転軸１６Ａと直交する側方）の対象物の像
を搬像する撮像手段が収納されている。

上記対物レンズ系１８及び固体ｍｔｂ素子１９とで形成
した搬像手段に隣接して形成した四部には照明レンズ系
２０が平行して配設され、先端部本体１４Δの中心軸に
その中心があって、回転軸１ＧＡの延長線上にその前端
の中心が一致するように固定されたライトガイド２１の
前端（出射）面から出前される照明光をミラー２２で反
射し、ざらに照明レンズ系２０を経て前記Ｊｌｉｉｌ！
手段で撮像可能になる範囲を照明できるようになってい
る。

」二記ｌ最像手段と、照明手段の田川光学系側とが取イ
］【プられた回転先端部１４Ｂは、モータ１６によつ（
，３Ｊ物レンズ系１８の光軸方向の前方（光軸方向にＪ
ｊ　Ｕる固体撮像素子１９と反対側の方向、例えば第２
図に１１３いては紙面内にお（プる上部側）の撮像り向
（あるいは視野方向と記す。）Ｓが第３図に示づように
例えば左側から右側へと９０度ずつ高速疫でステップ状
に順次回転駆動され（各１）向Ｓを１４定Ｊる必要があ
る場合には左側から順次Ｓ　１．Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４とＪ
る）、ステップ状に回転された際の各角度位置の状態θ
　１，０２゜θ　３，０４Ｆｌｅ像可能な時間（例えば
１／３０÷４＝１／１２０ｓｅｃ程度で回転に要する時
間分これより若干短い時間）停止して、それぞれの角度
位置の状態θ　１．θ　２．θ　３．θ　４′ｃ順次躍
像できるようになっている。上記モータ１６として例え
ばステッピングモータを用いることが適当である（勿論
これに限定されるものでない。）。

ところで、上記先端部本体１４Ａの前面に接して回転自
在になる回転先端部１４Ｂの後面には径方向にそれぞれ
絶縁された状態で適宜間隔をたもった接点２３Ｂが多数
説けられ、回転された際これらの各接点２３Ｂは前記先
端部本体１４Ａの前面に形成した（第４図に示す）各リ
ング状接点２３Ａと接触する状態に保持されて、それぞ
れ導通するようになっている。上記各接点２３Ｂはリー
ド線を介して固体撮像素子１９及びモータ１６にそれぞ
れ接続され、又、各リング状接点２３Ａは各リード練具
を介して挿入部２内を挿通され、第１図に示すライトガ
イドケーブル６を経て光源装置７内の信号処理回路系に
接続されている。

尚、上記先端部１０に隣接する後方部分は、先端部１０
より細径にした可撓性の外套チューブで覆われた内側に
、関節駒２／Ｉ、２４．・・・、２４を枢支して図示し
ないワイヤの牽引・弛緩によって左右方向及び上下方向
に湾曲自在となる湾曲部１１が形成されている。

又、固体撮像素子１９の前面には３原色の各透過フィル
タをモザイク状に配列したフィルタ２５が配設され、固
体撮像素子１９に読出し用クロック信号を印加すること
によって、その出力用シフトレジスタからカラー画素に
対応する信号が順次出力されるようになっている。

一方、上記固体撮像素子１９で撮像し、該撮像した像を
表示可能なＲＧＢ色信号として出力する信号処理回路系
２６と、光源ｆＩ３２７は例えば第５図に示づように構
成されている。

即ち、固体撮像素子１９はドライバ・プリアンプ部２８
によるドライバから出力される読出し用のクロック信号
によって、受光し、光電変換して電荷として蓄積した各
画素に対応する信号が転送されて出ツノ用シフトレジス
タから出力され、さらに低雑音指数のプリアンプで増幅
されるようになっている。このプリアンプで増幅された
信号は、信号処理回路系２６内のマルチプレクサ２９を
経て該マルチプレクサ２９で導通されたメモリ装置３０
ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの１つにそれぞれ図示しな
いＡＤ変換器を介してディジタルデータに変換されて、
書き込まれるようになっている。

各メモリ装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、第６
図に示すようにそれぞれマルチプレクサ３１と、Ｒ，Ｇ
、Ｂ用のメモリ３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂとで構成され、
フィルタ２５におけるモザイク状配列に応じて切換えら
れ、各色の画素信号に分離されて書き込まれるようにな
っている。

これら各メモリ装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ。

３０ｄに書き込まれたディジタルデータは、それぞれ１
　／　３０　ｓｅｃで読み出され、次段の信号処理部３
３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄｒデイジタル量からアナ
ログ変換され、同期信号等が付加されて所定のＮＴＳＣ
の３原色の色信号Ｒ，Ｇ、、Ｂにされ、対応する表示装
＠９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄでそれぞれカラー映像で表示
されるようになっている。

ところでライトガイド２１の後端面には、光源装置７に
ライＩ−ガイドケーブル６が装着されると、光源ランプ
３４の照明光が反射鏡に３５で反射され、さらにコンデ
ンサレンズ３６で集光されて照割されるようになってい
る。尚、照明ランプ３４は、駆動回路３７からのミノ〕
の供給によって、短時間発光する例えばストロボ用ラン
プで形成され、このストロボ用ランプはモータ１６が回
転先端部１４Ｂをそれぞれ所定の角度位置まで回転した
のに同期して発光するようになっており、各所定の角度
位４の状態θ　１．θ２．θ３．θ　４でのみ約１／１
２０ｓｅｃ発光するようになっている。しかしてその状
態（例えばθ　１とする）から次の状態θ　２に回ｆｊ
＋　ｉるまでのさらに短い期間照明は停止され、その短
い期間にドライバから読出し用のクロック信号が固体搬
像素子１９に印加され、該固体Ｒ像素子１９で受光蓄積
（搬像）した１フレ一ム分のカラー画像に対応りる信号
が読み出され、この状態θ２　に対応するメモリ装置ｔ
３９ａ（又はメモリ３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂ＞に出き込
まれるようになっている。上記固体搬像素子１９の信号
読出し、あるいはメモリ装置！ｊ３０ａ、３０ｂ、３０
ｃ、３０ｄへの書き込みがなされる上記照明停止期間は
、表示装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ側に出力されるＮＴ
ＳＣ方式のＲＧＢ色信号における垂直帰線期間に一致あ
るいは垂直帰線期間内にあるように設定されている。従
って、各メモリ装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの
データを表示するために読み出す際には、全ての状態θ
　１．θ２、θ　３．θ　４での１フレ一ム分のデータ
書き込みが終了した状態にあって、何ら支障なく各メモ
リ装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのデータをそれ
ぞれ対応する表示装置ａ９ａ、’９ｂ、９Ｇ。

９ｄに書き込み終了に引き続いて直りに、表示できるよ
うになっている。即ち、表示装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄは、それぞれ約１／１２０ｓｅｃで撮像された各視野
方向の患部等の被写体像が１／３　Ｑ　ｓｅｃでもって
順次（あるいは全ての表示装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ
が同一のタイミングで）表示されるようになっている。

このように構成された１実施例を用いて、例えば胃内壁
面を診断する場合を考える。

１実施例の内視鏡１の挿入部２の先端側を口腔から食道
を経て胃の内壁面を観察できる深部にまで挿入する。し
かして、モータ１６に電力を供給して、回転先端部１４
Ｂをステップ状に高速度で回転駆動する。すると、対物
レンズ系１８が例えば所定の視野方向Ｓ　１を向いた状
態に設定されると、回転駆動は約１／１２０ｓｅｃの短
い照明期間停止されると共に、照明ランプ３４の照明光
がパルス状に点でされ、その照明光が上記視野方向Ｓ１
の胃の内壁面を照明する。この照明により、胃の内壁面
の状態が固体搬像素子１９の撮像面に結像され、この照
明期間の終了と共に読出されてメモリ装置３０ａに１フ
レ一ム分の映像データが書ぎ込まれる。この書き込みの
際、モータ１６は対物レンズ系１８が次の状態θ２の視
野方向Ｓ２を向くように高速度で回転し、この視野方向
Ｓ２を向くと同時に回転は短い照明期間だけ停止し、上
述のように再び照明がなされる。（この場合、以前の書
き込みが終了しているものとする。終了しでない場合に
は終了と共に照明がなされる。これは、固体撮像素子１
９がライン転送方式のものである場合のように転送部と
受光部（撮像部）とが分離してない場合にはスミアを防
止することから望まれるものである。勿論高速度で読み
出り′ので、スミアの影響が比較的小さくできることに
なり、あまり問題にならない場合には必ずしも必要とさ
れるものでない。又、他のフレーム転送方式のもの等の
ように撮像部から分離された転送部が形成されたものに
あっては上述のように制約されない。

） しかして、上記視野方向Ｓ　の状態θ２で撮像されたデ
ータは対応するメモリ装置３０ｂｋｍｉ！ｉき込まれる
。このようにして、各視野方向Ｓ　３．　Ｓ４でも同様
に撮像されて、１フレ一ム分のデータかそれぞれメモリ
装置Ｅｔ３０ｃ、３０ｄに書き込まれる。

一方上記メモリ装置１１ｉ３０ａの書き込みが終了する
と同時にこのメモリ装置３０ａは読み出しモードにされ
、１フレ一ム分のデータの読出しがなされ、この場合、
例えば１フ一ム分を２フイールドでインターレース方式
で順次読み出され、１／３Ｑ　Ｓｅｃで１フレ一ム分の
読み出しが終了するＮＴＳＣ方式の信号にされ、対応す
るモニタ用の表示装置９ａに表示される。

他の視野方向Ｓ　２．　Ｓ　３．　Ｓ　４の像も同様に
それぞれ対応する表示装置９ｂ、９ｃ、９ｄでそれぞれ
表示される。

上記各表示装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｃＮ；ｔ、それぞ
れ１／１２０ｓｅｃでｖＱＩ！された像を１／３０ｓｅ
ｃの周期で連続的に表示できると共に、各視野方向Ｓ、
（ｉ＝１．２．３．４）における撮像可能と′する銀像
範囲角を入射角が９０度以上となるように設定しておけ
ば、術者は４個の表示装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄによ
って、内壁面の全周を常時観察できる。従って、内壁面
の全体的特徴を知ることも迅速且つ容易にできるし、患
部とその周辺部との比較検耐も詳細にできる。

尚、上述の実施例においては、４つの視野方向Ｓ１．＄
２９、Ｓ　３．　Ｓ　４ｔ’１ｌｌｌｉｌ及ヒ１ｍ１ｌ
像シタものをそれぞれ表示できるようにしであるが、本
発明はこれに限定されるものでなく例えば３つの視野方
向としても良いし、あるいは５以上の視野方向で行うよ
うにすることもできる。

上記３つにする場合には銀像範囲角を大きく設定すれば
、略同様に側方全周をカバーできるようにすることがで
きる。逆に５以上にすれば、ａｍ範囲角を小さくしても
全側周をカバーできる。

尚、各視野方向にステップ状に回転駆動する場合、表示
装置として通常のＮＴＳＣ方式のカラーＴＶを利用する
場合には、ステップ状で１回転する周期を略１　／　３
　Ｑ　ｓｅｃに設定することが簡単な構成でできるので
望ましい。この周期は、固体銀像素子１９で撮像可能と
なる照明時間あるいは照明光量も考虐して設定される。

上記周期が１７３０　ｓｅｃに設定できない場合には、
例えば視野数が４つの場合には３つの視野を１　／　３
０　ｓｅｃに設定したり、さらには２つの視野を１　／
　３０　ｓｅｃとなるように設定してもよい。上記視野
数が４以外でも同様に適用できる。

さらに専用の表示装置を用いるならば、その仕様を大き
く変えることができる。

尚、信号処理回路系は第５図に示すものに限゛らず、異
る構成のものであっても良い。例えばマルチプレクサ３
１で分離することなく記録し、読み出した信号をサンプ
ルホールド回路でＲ，Ｇ、Ｇに分離しても良い。又、メ
モリ装置３０ａ等は、第６図に示すようにマルチプレク
サ３１を用いるものに限らずマルチプレクサ２９の出力
端に各メモリ３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂのデータ入力端を
直接接続し、各メモリ３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂの書き込
み及び読み出しのモードを制御してデータを書き込ませ
ることもできる。又、ＡＤ変換器の介装位酊は、上述の
ものに限らずマルチプレクサ２９の前段側に介装するこ
ともできる。この場合にはマルチプレクサ２９としては
、ＡＤ変換器のピッ］〜数のものになる。

尚、複数の視野方向でそれぞれ撮像及びａｍ像した像を
対応する各表示装置で表示する場合、全周をカバーする
ように銀像範囲角とその視野方向数を設定することが望
ましいものであるが、本発明は全周を完全にカバーする
ものに限らず少くとも１８０度以上等の広角度をカバー
できるものは本発明に属する。

尚、静止画用のメモリを並設して、静止自表示が観察で
きるようにすることもできる。

尚、照明手段の出射側は、第２図に示すものに限らず、
例えば屈曲させたライトガイド又はガラスロンドでも良
い。又、外部から照明光を伝送するものに限らず、っま
りライトガイド１１等を用いることなく、発光ダイオー
ド、豆ランプ等の照明手段を回転先端部１４Ｂに設けた
ものでも良い。

尚゛、固体搬像素子を回転先端部１４Ｂに設けたものに
限らず、ミラーあるいはプリズムをステップ状に回転さ
せ、固定した固体搬像素子のＩｉ像面に結像させる構成
のＷｉ像手段としても良い。この場合、像の左右が反転
するので、読み出しを左右逆に行えば良い。又、回転駆
動手段は図示の構造のものに限らず、先端部本体１４Ａ
側に七−夕を設り、ギヤ等で回転先端部１４Ｂを回転駆
動させても良い。

し発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、挿入部の先端側に固
体撮像素子を用いた撮像手段を高速度でステップ状に回
転駆動して、複数の視野方向で撮像すると共に、該搬像
した像をそれぞれ対応する表示装置で表示できるように
しであるので、術者は殆ｌυど操作することなく側方を
広角度にわたって、常時観察できる。従って、内壁面の
全体的特徴を迅速に知ることができるし、患部と周辺部
との比較検問も詳細にでき、症状の初期状態等微妙な症
状に対しても的確な診断を下りことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例の内視鏡を示づ概略工面図、第２図は内視鏡
の先端側の構造を拡大して示す縦断面図、第３図は視野
方向を示す説明図、第４図は第２図におりるＡ−Ａｌｉ
！断面図、第５図は信号処理回路系の構成を示すブロッ
ク図、第６図は第５図におけるメモリ装置の構成例を示
リブロック図である。 １・・・内視鏡　２・・・挿入部 ３・・・寺作部　７・・・光源装置 ９ａ、９ｂ、９Ｇ、９ｄ・・・表示装置１０・・・先端
部　１３・・・カバー １４Ａ・・・先端部本体　１４Ｂ・・・回転先端部１６
・・・モータ　１８・・・対物レンズ系１９・・・固体
撮像素子　２０・・・照明レンズ系２１・・・ライトガ
イド　２３Ａ、２３Ｂ・・・接点２６・・・信号処理回
路系　２７・・・光源部２８・・・ドライブ・プリアン
プ ２９．３１・・・マルヂブレクυ ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ・・・メモリ装置３２
ａ、３２ｂ、３２ｃ・・・メモリ ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ ・・・信号処理回路 第１頁の続き ０発　明　者　山　本　勉　東京都渋谷区幡ケ谷株式会
社内 ［相］発明者　中村　削切　’ｆｌｕ谷区幡ケ谷株式会
社内 ０発　明　者　菅　原　−健　東京都渋谷区幡ケ谷株式
会社内 ２丁目４旙２号　オリンパス光学工業 ２了目４３１２号　オリンパス光学工業２了目４旙２号
　オリンパス光学工業

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）挿入部の先端側に固体撮像素子を用いた撮像手段
   を設けた内視鏡において、挿入部の軸の回りに適宜角度
   ごとにステップ状に回転駆動可能とする駆動手段を挿入
   部の先端側に設け、搬像手段と、該ｌｌｌｌＩＩ手段で
   撮像可能とする範囲を照明可能とする照明手段の少くと
   も出射端側とを前記駆動手段で回転駆動される回転先端
   部に設けると共に、ステップ状に回転駆動された各内爪
   位置でＩｉｉ像した対象部位の像を対応する各表示装置
   にてそれぞれ表示可能にしたことを特徴とする固体＃１
   ｌＩＩ素子内蔵の内視鏡。
2. （２）前２駆動手段は、９０度ずつステップ状に回転駆
   動するステッピングモータとしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の固体撮像素子内蔵の内視鏡。
3. （３）前記各表示装置は同時に表示することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体撮像素子内蔵の内視
   鏡。