JPS6053920A - 内視鏡用テイルト・シフト装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は撮像範囲を可変したり、焦点を調整することの
できる内視鏡用ティルト・シフト装置に関する。

［発明の技術的背負とその問題点］ 近年、内視鏡においても、固体１ｍ素子を用いた撮像手
段が実用化される状況にある。

上記固体撮像素子を用いて患部等被写体を撮像し、モニ
タ用表示装置等に被写体像を表示した場合、的確な診断
を下すために、視野の中心にとらえた患部に対し、その
周辺部の状態を詳しく調べなければならない場合がしば
しば生じる。この場合、内視鏡をずらすと、再び患部を
視野の中心に設定することが難しくなるという欠点があ
る。

又、視野内の患部に局所的に凹凸がある場合等、局所的
部分を合焦状態で観察しようとして内視鏡を傾けたり、
ずらしたりすれば、その部分を鮮明に観察できるが、再
現性良く元の位置にもどすことが難しくなるという欠点
があった。さらに傾斜した患部を観察するには、結像光
学系と撮像面とを傾けたりできる機構が必要となり、従
来の内視鏡においては上述した点に充分対処できるもの
ではなかった。

［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、再生
性良く、視野範囲をずらしたり、傾斜した部位の観察に
も対処できる内視鏡用ティルト・シフト装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は結像光学系と、該結像光学系による結像位置に
その撮像面が略臨むように配置された固体撮像素子とを
有する内視鏡において、前記光学系及び固体撮像素子と
の少くとも一方を、変位させる可変手段を傾けることに
より、一方の面に対し他方を、シフトしたりあるいは傾
斜できるようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本考案を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた内視鏡の構成を示し、第２図は１実
施例の要部となる固体撮像素子周辺を示し、第３図は圧
電素子に電圧を印加して固体撮像素子を傾けた状態を示
し、第４図の他の圧電素子に電圧を印加して固体撮像素
子をシフトした状態を示す。

第１図に示すように１実施例を備えた内視鏡１は、挿入
部２の先端側に結像光学系としての対物レンズ３が収納
され、該対物レンズ３の結像位置にはその撮像面が光軸
と略垂直となるようにしてＣＯＤ　（電荷結合素子）等
の固体撮像素子４が配設されている。この固体撮像素子
４の撮像面に結像された光学像は、撮像面に配列された
各受光素子で各画素単位として受光され、クロック信号
の印加によって順次出力され、前置増幅器（プリアンプ
）５で低雑音で増幅された後、信号線６を経てビデオプ
ロセス部７に入力されるようになっている。

上記ビデオプロセス部７においては、入力された各画素
に対応する信号を増幅器８で増幅後、マルチプレクサ９
を介して該マルチプレクサ９で導通された色出力回路１
０Ｒ，１０Ｇ、１０Ｂで充分増幅され、カラーブラウン
管１１等の表示装置に各色の画像として表示されるよう
になっている。

上記各受光素子からの信号読み取り用のクロック信号は
信号読取り回路１２から出力され、該クロック信号は基
準発振器１３の基準信号を分周する等して形成される。

又、上記マルチプレクサ９は、（各色での）１フレ一ム
分の信号読取り期間ごとに出力される切換信号１４の切
換信号によって順次切換えられ、該切換信号は基準信号
あるいは上記クロック信号を分周する等して形成される
。

尚、カラーブラウン管１１に表示する際の掃引信号は、
基準発振器１３の基準信号にもとづいて、あるいは上記
クロック信号を分周する等して各ラインの受光素子の信
号読み取り期間に同期した水平偏向信号及び１フィール
ド分の読み取り期間に同期した垂直偏向信号が、それぞ
れ水平偏向回路１５及び垂直偏向回路１６によって形成
される。

上記挿入部２内には、上記対物レンズ３に隣接して配光
レンズ１８が配設され、該配光レンズ１８の内側に照明
光伝達用のライトガイド１９がファイババンドルを用い
て形成されている。

上記ライトガイド１９の手元側端部は、光源装置２１に
着脱自在で装着できるようになって（Ｉる。

この光源装置２１に装着されたライトガイド１９の大剣
端面には、照明ランプ２２の照明光が、反射鏡２３で反
射され、さらにコンデンサレンズ２４で集光されて照射
されるようになっている。

上記コンデンサレンズ２４と照明ランプ２２との間の光
路の途中で、例えばコンデンサレンズ２４の瞳位置に３
原色フィルタ２５と、液晶フィルタ（液晶板）２６とが
配設されている。この３原色フィルタ２５は、赤、緑及
び青の各波長（色）の光のみを透過する赤、緑、青の各
色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂをストライブ状
に配列して形成され、一方液晶板２６は、この各色透過
フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂに接するようにストラ
イプ状に透明電極面が形成してあり、各電極面間の液晶
部分は、電池２７からマルチプレクサ（アナログスイッ
チ）２８を介して電圧が印加されると、印加されない状
態での遮光部が透光部に変えることができるようになっ
ている。

上記マルチプレクサ２８は、切換回路１４の切換信号に
よって順次切換えられ、これと共にライトガイド１９の
入射断面には３原色の各色透過フィルタ２５Ｒ，２５Ｇ
、２５Ｂを通した各色での照明光が照射されるようにな
っている。

ところで、上記内視鏡１には、本発明のティルト・シフ
ト装置が形成されている。

即ち、第２図に示すように撮像面が略正方形状の固体撮
像素子４の上下及び左右の側部周囲を覆うように軟弾性
に富むゴムシート３１を介装し、上下の側部及び左右の
側部にそれぞれ圧電素子３２．３２及び３３．３３がそ
れぞれ取付けである。

圧電素子３２．’３２及び３３．３３は、外側の面が枠
体３４に固定しである。

又、固体撮像素子４の裏面にも収縮自在のゴムシート３
５を介して２枚の圧電素子３６．３６が重ねるように取
付けられ、裏側の圧電子素子３６の裏面は台座３７に固
定しである。

これら各圧電素子３２，３２；３３．３３；３６．３６
にはリード線束３８を介して駆動回路３９の駆動用電圧
を印加できるようになっている。

上記駆動用電圧は固体撮像素子４の上下及び左右の対と
なる圧電素子３２．３２及び３３．３３とには同極性あ
るいは逆極性を図示しないスイッチ等を介して選択して
印加できるようになっている。例えば、上下の圧電素子
３２．３２に、一方に対し他方が逆となる逆極性の電圧
を印加するくスイッチ等を操作する）ことによって、こ
れら圧電素子３２．３２は、第３図に示すように変形し
て上部側及び下部側の圧電素子３２．３２の内側端部は
後方及び前方となる互いに逆方向に例えばａだけ変位し
、固体撮像素子４の結像光学系の光軸と垂直になるよう
配設された撮像面が前方斜め上方を向くように設定でき
る。上記印加電圧の極性を（両者共に）逆転すると、前
方斜め下方を向くように設定できる。このように撮像面
を首振り（ティルト）できる手段が形成しである。

又、上記両圧電素子３２．３２に、同極性の電圧を印加
すると、固体撮像素子４を前方又は後方に移動できるシ
フト（移動）手段が形成しである。

さらに、左右方向の圧電素子３３．３３に対しても、そ
の左右方向を上下方向と見なすことによって、上述と同
様の操作ができる。つまり、左右方向にも面を傾斜させ
ることのできるティルト手段と、前後に移動できるシフ
ト手段とが形成されている。

さらに、上記裏面側の一方（前面側）の圧電素子３６へ
の印加電圧の極性を選択すると、固体撮像素子４をその
撮像面が結像光学系の光軸と垂直の状態で、例えばｂだ
け下方に変位させたり（第４図参照）、上方に変位させ
たりできるシフト手段か形成されている。又、他方の圧
電素子３６に印加する電圧によって、左右方向く第４図
においては紙面に垂直方向）にシフトできるようになっ
ている。

このように構成された１実施例によれば、上記内視鏡１
の挿入部２を体腔内に挿入し、該挿入部２の先端を観察
に適した位置に設定する。この状態で、患部等の被写体
は３原色の各フィルタを通して順次各色の光で照明され
る。この照明された被写体は対物レンズ３で撮像面に結
像され、プリアンプ５等を経て掃引信号で掃引されなが
ら、カラーブラウン管１１に各色の画像で表示され、術
者にはカラー画像として視認される。

ところで、上記ブラウン管１１に表示された患部を的確
に診断、あるいは治療処置するためには患部周辺をも観
察する必要がでてくる。この場合、固体撮像素子４の裏
面側の一方の圧電素子３６及び他方の圧電素子３６にス
イッチ等を操作して電圧を印加することによって、固体
撮像素子４を上下あるいは左右（あるいはこれらの組合
わせにより斜め）方向に移動でき、視野を変えて広く観
察することができる。この場合、スイッチをオフして電
圧の印加を止めることにより、再生性良く元の位置に戻
すことができ、術者は簡単な操作で患部局辺部と詳しく
観察できる。

又、患部が凹凸のある面等の場合で、表示された画面内
の一部が焦点がずれて不鮮明になる場合があっても、上
下あるいは左右に取付けられた圧電素子３２．３２ある
いは３３．３３に電圧を印加することによって、前方あ
るいは後方に移動できるので、不鮮明な部分に対して合
焦状態に設定して詳しく観察できる。この場合それまで
鮮明に表示されていた他の部分が不鮮明になるときでも
、電圧の印加を止めれば、元の状態に戻すことができる
。さらに、画面内の患部が全体的に傾いている場合にも
、上下あるいは左右の圧電素子３２゜３２；３３．３３
に電圧の印加を選択すれば、より鮮明に観察できるよう
にすることもでき、術者にとって非常に観察易い内視鏡
を実現できる。

尚、上述の実施例においては、固体搬像素子４側をずら
すようにあるいは傾けるように変位させているが、対物
レンズ３側（そのレンズ系の一部でも良い）をずらすよ
うにしても良いことは明らかであり、この場合も本発明
に属するものである。

上記対物レンズ３を変位させる場合、該レンズ３を変位
させやすいように、正方形状その他の多角形状にするこ
ともできる。

さらに、対物レンズ３と撮像面との間に透明板あるいは
プリズム状部材等を介装して、該介装物を移動させたり
、傾けたりしても可能になり、この場合も本発明に屈す
るものである。

尚、上述のティルトする手段及びシフ１〜する手段は、
固体撮像素子４を用いないでイメージガイドを用いた内
視鏡にも適用できるものである。

尚、ティルトする手段及びシフトする手段の両手段を具
備する内視鏡が操作上望ましいものであるが、場合によ
っては両手段の一方のみでも実用上さしつかえない場合
もあり、ティルトする手段及びシフトする手段との少く
とも一方を具備するものは本発明に属するものである。

又、本発明は圧Ｎ素子を用いているが、バイモルフ振動
子を用いても良く、さらに永久磁石とソレノイドく電磁
石を含む）との組合わせで駆動する場合も本発明に属す
るものである。

又、各印加電圧を可変調節する手段〈例えば可変抵抗を
用い、電圧を可変できるようにすれば、簡単にできる。

）を設けて、ティルトあるいはシフトした際の変位量を
調節できるすることもでき、この場合も本発明に属する
ものである。

尚、上述した実施例のように３原色の各色で順次照明し
たもとでの撮像あるいは表示する方式の内視鏡に限定さ
れるものでなく、他の方式のものでも同様に適用できる
ことは明らかである。

又、照明手段も、ライトガイド１９を用いたものに限定
されるものでなく、挿入部２の先端側に発光ダイオード
等用いることもできる。

又、被写体を照明する照明光の向きを可変するにも本発
明は適用できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、固体撮像素子及び結
像光学系との少くとも一方を、その面を傾けるティルト
手段あるいはシフトさせる手段を形成しであるので、簡
単な操作で、再現性良く視野をずらしたり、焦点を可変
調節できる。

又、小さなスペース内にも収納でき、低コストで実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた内視鏡の構成を示す説明図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線概略断面図、第３図は固体撮像素子
の上部及び下部側に設けた圧電素子に電圧を印加して撮
像面を傾斜させた状態を示す概略断面図、第４図は固体
撮像素子の裏面側に設けた圧電素子に電圧を印加してｖ
ａ像面をシフトした状態を示す概略断面図である。 １・・・内視鏡　２・・・挿入部 ３・・・対物レンズ　４・・・固体撮像素子５・・・前
置増幅器　７・・・ビデオプロセス部１１・・・カラー
ブラウン管 １２・・・信号読取り回路　２１・・・光源装置２５・
・・３原色フィルタ ２６・・・液晶板（液晶フィルタ） ３１．３５・・・ゴムシート ３２．３３．３６・・・圧電素子 ３４・・・枠体　３７・・・台座 ３９・・・駆動回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像光学系によって該結像光学系の光軸上にその
   撮像面が略垂直となるように配設された固体撮像素子に
   おける前記撮像面に結像された光学像を、撮像して観察
   可能とする内視鏡において、前記結像光学系の少くとも
   一部及び固体撮像素子との少くとも一方の面を傾けるテ
   ィルト手段と、該面をシフトするシフト手段との少くと
   も一方の手段を設【プたことを特徴とする内視鏡用ティ
   ルト・シフト装置。
2. （２）前記ティルト手段及びシフト手段は、固体撮像素
   子の上下及び左右等の側部と裏面とに、軟弾性体を介装
   して取付けた圧電素子又はバイモルフ振動子に印加され
   る電圧をオン、オフ制御することにより形成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡用ティ
   ルト・シフト装置。