JPS6066220A - ラインセンサ型固体撮像素子を用いた内視鏡 - 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、細径の内視鏡先端部内にも収納可能とするラ
インセンサ型撮像素子を有する内視鏡に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、撮像手段として固体派像素子を用いた内視鏡が実
現化される状況に至っている。

上記固体搬像素子を用いる場合、その解像力を低下させ
ないように正方形ないしは長方形のものを使用すると、
撮像光学系が収納される挿入部先端部の径が太くなって
しまう欠点があった。

このため、特開昭５８−５０９３６号公報に開示されて
いるように、ラインセンサ型の固体Ｒ機素子を用いるこ
とによって、小型で且つ解像力の高い内視鏡が提案され
ている。

上記従来例は回転駆動される４面の反射鏡の隣接づ−る
２つの反射面の一方で照明光を反射させて被写体側に投
光し、他方の反射面で反射された入射光をラインセンサ
型固体！ｌ［ｌ　機素子で受光するように配置されてい
る。

上記従来例は、照明光学系及び搬像光学系が上記回転駆
動される反射鏡の両側の挿入部の軸方向に配置されるた
め、側視型でｉ察するには適当であるが、挿入部の軸方
向前方を観察可能とする直視型の内視鏡に適用すると、
大径になってしまうという欠点がある。

［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、細径
の内視鏡先端部内にも収納して解像力の高い画像を冑る
ことを可能にすると共に、直視型のものにも適用できる
ラインセンサ型置体ｍｓ素子を用いた内視鏡を提供する
ことを目的とする。

［発明の概要〕 本発明はラインセンサ型固体躍繊素子を用いたｌ１ｉｌ
像光学系と、固体撮像素子の受光面に結像されるライン
状の像に対応する被写体側を照明づる照明光学系とを駆
動手段にて共に変位させることによって、適宜範囲の被
写体像を解像力を低下させることなくｉｓし、表示装置
に表示できるようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の内視鏡の構成の概略を示し、第２図は
第１図のＡ−ＡＩ！ｉ断面を示し、第３図は第２図の状
態から駆動手段にて！ｌｉ＆光学系等を最上部に移動さ
れた状態を示す。

第１実施例の内視鏡１は、体腔内等に挿入可能となる細
径で可撓性の挿入部２の先端側に連設された硬性の先端
部に、搬像光学系を形成づる踊像用の対物レンズ３と照
明光学系を形成する配光レンズ４とが遮光板５の両側（
図示では上下方向の両側）に隣接するように配設されて
いる。

上記対物レンズ３及び配光レンズ４の各焦点位置には第
２図に示づように多数の受光素子をライン状に配列して
形成したｆ像光学系の受光部となるラインセンサ型固体
撮像素子６及び横（水平）方向に細長となるライン状に
光学ｍ１ｔｔ＜ファイバ）を配列したく照明光学系を形
成する）ライトガイド７とがそれぞれ配設されている。

これら固体撮像素子６と、ライトガイド７の端部とは連
結部材８を介して一体化されている。尚、上記固体撮像
素子６及びライトガイド７は、連結部材８を介して対物
レンズ３及び配光レンズ４に関して対応する位置にあり
、固体撮像素子６で受光するライン状の被写体像に対応
する部分のライン状の被写体部分をライトガイド７から
出射された照明光で照明できるようになっている。

上記固体Ｖ／ｆ、＠素子６の後方部分のライトガイド７
には、上下方向に細長となる（例えば円柱状の）永久磁
石９が固着されており、該永久磁石９が１習動して、移
動可能どなる外周にはソレノイド状に巻回づる等して筒
状のコイル１０が形成されて駆動手段が構成されている
。しかして、上記コイル１０には、駆動回路１１から略
矩形波状電流が供給されると、その１ｉ１１ｎの向きに
よって、矢符Ｂで示すように永久磁石９をコイル１０内
側（上方）に吸引したり、吸引したものを排出するよう
に下方に移動させたりする動作が高速痩で振動するよう
に行われるようになっている。

上記永久磁石９と共に、固体ｍ機素子６及びライトガイ
ド７が上下方向に振動させられ、この振動による上下方
向の移動によって、固体撮像素子６は対物レンズ３によ
って結像された像における所望とされる範囲をカバーで
き、且つライトガイド７は、上記固体撮像素子６が対物
レンズ３を介して受光可能となる水平ライン状部分の被
写体部分（及びその周辺部）を順次照明するようにしで
ある。

上記駆動回路１１は、基準発振器１２の基準信号を取り
込み、分周づる等して略矩形状の駆動信号をコイル１０
に供給できるようになっている。

又、上記基準信号は、信号読取り回路１３にも出力され
、該信号読取り回路１３から固体搬像素子６の各受光素
子で受光された信号を順次読取る（出力させる）クロッ
ク信号を出力させるようになっている。さらに上記基準
信号は掃引信号発生回路１４に入力され、上記クロック
信号によってライン状の全受光素子の信号を出力させた
各水平走査期間に同期した鋸歯状の水平偏向信号及び該
水平偏向信号が所定数繰り返されるのに同期した鋸歯状
の垂直偏向信号を発生させて、これら水平及び垂直偏向
信号からなる。掃引信号をブラウン管（ＣＲＴ＞１５の
Ｘ及びＹ（９ｉ向端子に印加するようにしである。尚、
上記垂直偏向信号は、上記駆動信号と同期したものとな
る。

上記クロック信号の印加によって、各受光素子から出力
された信号は、低雑音指数の前置増幅器１６で増幅後、
ビデオプロセス部１７に入力され、入力された信号が（
固体搬像素子６の前面に配設された）３原色フィルタを
経たカラー信号の場合には、３個のサンプルボールド回
路をクロック信号に同期したサンプリングパルスで順次
動作させて３原色の各色信号に分離し、分離された各色
信号をそれぞれの色出力回路で増幅してＣＲＴｌ５のＲ
，Ｇ、Ｂ入力端に印加して上記掃引信号で掃引しながら
表糸するようにしである。

ところで上記ライ１〜ガイド７は前端側の薄板形状から
途中で円形状にされ、後端部を光源装置１８に着脱自在
で装着できるようになっている。

上記光学装置１８に装着されたライトガイド７の後端面
（大割端面）には、照明ランプ１９の照明光が反射鏡２
０で反射集光されて照射されるようになっている。

尚、永久磁石９の下部側の挿入部２内壁には下方への移
動の際の位Ｍ規制用の係止片２１が弾性部材等用いて取
付けである。

このように構成された第１実施例の動作を以下に説明す
る。

上記内視鏡１の挿入部２を体腔内等に挿入して電源スイ
ッチを投入すると、照明ランプ１９の照明光がライ１へ
ガイド７を経て該ライトガイド７の先端側に伝達され、
配光レンズ４を経て患部等の被写体にお１プろ水平方向
に沿ったライン状部分を照明する。〈この場合、最初は
コイル１０に一定期間、電流を通電して搬像光学系を形
成する固体ｌｌ＠素子６及び照明光学系を形成するライ
トガイドは例えば第３図に示すように最上部の位置に設
定されるようになっている。） 上記ライン状に照明された被写体部分は、対物レンズ３
によって、上記ライトガイド７と対応する位置関係で連
結されているラインセンサ型固体１ｆｉｌｌ素子６のラ
イン状に配設された各受光素子に結像され、クロック信
号の印加によって順次出力される。この出力された信号
は増幅され、ビデオプロセス部１７で３原色の各色信号
に分離された後、充分増幅されてＣＲＴｌ５のＲＧＢ端
子に印加され、掃引されながらライン状に表示される。

上記ライン状の表示と共に、コイル１０には上記ライ１
〜ガイド７等を最上部に設定した場合の電流の向きとは
逆極性の略矩形状の駆動信号（駆動パルス）が供給され
、永久磁石８と共に、撮像光学系を形成する固体搬像素
子６及び照明光学系を形成するライトガイド７は下方に
移動する。この移動と共に、被写体側における照明範囲
がライン状に上方に移動し、各わずかの移動の期間中に
ライン状の各受光素子の出力が高速痕で読み出され、上
記ＣＲＴ１５に掃引信号で掃引されながら表示され、第
１図あるいは第２図に示づように永久磁石８と共に固体
搬像素子６及びライトガイド７が最下位まで移動した状
態での表示が終了すると、１フィールド分の画像が表示
されることになる。

これと共に、駆動回路１１は逆極性でその絶対値のはる
かに大きく、幅の短いパルスをコイル１０に供給し、永
久磁石９等を速やかに初期状態の最上部の位置にもどし
、その後にこの極性と反対の駆動パルスを印加して上述
のように永久磁石９ど共に、固体搬像素子６及びライ１
−ガイド７を下方に移動させる。

このようにしてＣＲＴｌ　５には被写体の像がカラーで
表示される。この実施例によれば、駆動手段で振動させ
ないで撮像する内視鏡に比べ、ライン状部分を照明すれ
ば良いことになるのでライトガイド７部分を充分細くで
き、挿入部２を（特に先端部より後方側を）非常に細径
にできる。

又、ラインセンサ型の固体１ｍ素子６で実現できるので
、コストをさげることができる。又、受光されている部
分に対応する被写体部分からはずれた部位から光が入射
されないので、像がぼけることを低減化することができ
、固定焦点とした場合にも広い距ｌ！ＩＩ範囲に対して
鮮明な像を得ることができる。

第４図は本発明の第２実施例における挿入部先端側を示
す。

上記第１実施例が撮像光学系における固体撮像素子６と
、照明光学系におけるライトガイド７を駆動したのに対
し、この第２実施例においては、対物レンズ３１及び配
光レンズ３２を駆動する構造になっている。即ち、対物
レンズ３１及び配向レンズ３２とは枠体３３に固定され
、該枠体３３は挿入部２の先端部に（紙面上下方向の）
両端が軸支された軸３／４の回りで回転自在に支持され
ている。

□上記枠体３３における上部側及び下部側の後端部には
、例えば挿入部２の先端部にその軸方向に円柱状で、該
軸方向の前端及び後端が磁極となる永久磁石３５．３６
がそれぞれ固着され、これら各永久磁石３５．３６に対
向する後方に、ソレノイド状コイル３７．３８が挿入部
２の内壁に固定しである。これらコイル３７．３８に駆
動回路１１（第１図参照）から駆動信号が供給されると
、永久磁石３５が後方に吸引されると、他方の永久磁石
３６は前方に押し出されるという具合に両永久磁石３５
．３６は互いに反対方向に駆動され、対物レンズ３１及
び配光レンズ３２とは矢符Ｃで示ずように揺動撮動する
ように駆動されるようになっている。

上記対物レンズ３１及び配光レンズ３２がこのように駆
動されることにＪ：って、対物レンズ３１の光軸上で、
略焦点位置に配設されたラインセンサ型固体１ｌｉｌ像
素子６の各受光素子に結ばれる像が上下に移動（走査）
され、配光レンズ３２の光軸上の焦点位置に配設された
ライトガイド７の前端面からは上記受光素子で結はれる
像部分に照明光を投光して照明できるようになっている
。

この第２実施例の作用効果は上記第１実施例と略同様の
ものとなる。

第５図は本発明の第３実施例を示す。

この実施例においては、結像用及び投光用を兼ねるレン
ズ４１を駆動するよう構成されている。

即ち、挿入部２の先端部にはレンズ４１がレンズ枠４２
に取付けられ、該レンズ枠４２は紙面垂直方向の（直径
を通って）対向する２箇所に軸を取付けて挿入部２の内
壁に回動自在に軸支されている。

上記レンズ枠４２には第２実施例のように永久磁石３５
．３６が固着され、これら永久磁石３５゜３６にそれぞ
れ対向してコイル３７．３８が挿入部２の先端部内壁に
固定しである。

上記レンズ４１の焦点位置における略光軸上にラインセ
ンサ型固体旅像素子６が配設され、該固体１ｍ素子６に
Ｍ接して、その前端面が該固体１ｍ素子６の受光素子面
より若干前方となるようにライトガイド７が配設されて
いる。しかして、固体面像素子６の受光面に隣接する部
分のライ１−ガイド７の上面は遮光板４３が取付けてあ
り、ライトガイ１ζ７から出射された照明光が被写体側
に投光されないでレンズ４１で反射されて受光素子側に
漏れるのをかなり防止するようにしである。

上記ライトガイド７の前端の位置を焦点位置から若干ず
らして配置することによって、（ライトガイド７の舶＃
面が受光素子面と完全に一致させることなく隣接して配
置した場合においても）受光素子に結像される像（及び
その周辺）に対応する部分の被写体を照明できるように
なっている。

この第３実施例によれば、前述した利点の他に、固体＊
＊＊子６とライトガイド７とを隣接して配設できるので
、先端部及び挿入部２をより充分細径にできるという利
点を有する。

尚、上記第３実施例において、遮光板４３によってライ
１〜カイト７の前端面から照射される照明光が、被写体
に投光される手前のレンズ４１面で反射されて受光素子
側に漏れるフレア現象をがなり防止できるが、例えば次
のようなフレア防止手段を形成して、より完全に除去す
ることができるようになっている。

即ら、挿入部２の先端部前端を光を反射しない遮光板等
で覆った状態で撮像及び撮像した像をＣＲＴ１５に表示
する。この場合、ビデオプロセス部１７Ｗの内部にフレ
ームメモリを設（プ、クロック信号によって読み出し、
増幅した信号をＡ／Ｄ変換してフレームメモリにあらか
じめ順次重き込／Ｖでおき、且つ通常の使用状態におい
ては上記書き込んだディジタルデータを順次読み出し、
Ｄ／’Δ変換してアナログｍに戻し、このアナログ量の
分だけ受光素子側から出力される信号から減算するよう
な構成にする。

このようにすることによっ−Ｃ１各画素単位でフレアを
生じる暗電流成分を消去できる。又、レンズ４１の光軸
より上部側の前面及び後面に上下方向の振動方向のみの
光を通す偏向板を配置しても（レンズ４１での反射光は
大部分が水平方向に偏波したものとなるので）フレア防
止に効果がある。

尚、上記ＩＲ３実施例においてはレンズ４１側を駆動し
ているが、Ｍ１実施例のように固体撮像素子６及びライ
トガイド７側を駆動する構造にすることもできる。

又、照明光学系としてライ］・ガイド７を用いているが
、該ライトガイド７の代りに発光ダイオードあるいは（
豆）ランプ等を挿入部２の先端側に配設したものも本発
明に属するものである。

尚、上述したものは直視型のものであるが、本発明はプ
リズムあるいはミラーを用いることによって、殆／υと
大径にすることなく側視型にも形成できる。

又、上述の各実施例においては、永久磁石９゜３５．３
６とコイル１０．３７．３８とで駆動手段を形成してい
るが、圧電振動子あるいはバイモルフ振動子を用いて駆
動するものも本発明に属するものである。

尚、本発明は固体撮像素子６の前面に３原色フィルタを
配設したものでカラー撮像及びカラー表示づるものに限
定されるものでなく、白黒の固体撮像素子を用いて白黒
のｍ像及び表示する場合はらどより、３原色等の各波長
の光で各１ラインごとに順次照明し、一方各波長の光で
照明された被写体像を順次受光して各水平ラインごとに
表示あるいはメモリに記憶後、３色間時に表示するもの
に対し゛（も本発明は適用できるものである。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ａｍ光学系及び照明
光学系とを共に振動させるように変位させているので、
低コストのラインセンサ型の固体ｍＩＩＡ素子を用いて
解像力を低下させることなく両像及び表示できる内視鏡
を実現できる。又、ライン状の照明手段で済むので、挿
入部の細径にできる。さらに、直視型はもとより側視型
にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の内視鏡を示す説明図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図の光学系が駆動手段
で駆動された状態のものを示す断面図、第４図は本発明
の第２実施例にお（ブる挿入部先端側を示す断面図、第
５図は本発明の第３実施例における挿入部先端側を示す
断面図である− １・・・内視ｔＪＩ　２・・・挿入部 ３．３１・・・対物レンズ ４．３２・・・配光レンズ ５．４３・・・遮光板　６・・・固体ｍ像素子７・・・
ライトガイド ９．３５．３６・・・永久磁石 １０．３７．３８・・・コイル １１・・・駆動回路　１２・・・基準発振器１３・・・
信号読取り回路 １４・・・掃引信号発生回路 １５・・・ブラウン管　１６・・・前置増幅器１７・・
・ビデオプロセス部 １８・・・光源装置　１９・・・照明ランプ３３・・・
枠体　３４・・・軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の受光素子がライン状に配列されたうインセ
   ンサ型置体ｍ像素子を用いた撮像光学系と、前記受光素
   子に結像される被写体部分を照明する照明光学系とを備
   えた内視鏡において、前記撮像光学系と照明光学系とを
   駆動可能とする駆動手段にて撮像光学系と照明光学系と
   を共に駆動することを特徴とするラインセンサ型固体撮
   像素子を用いた内視鏡。
2. （２）前記駆動手段は、固体ｍ像素子と、照明用のライ
   トガイドの前端側とを駆動することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のラインセンサ型置体１ｍ像素子を
   用いた内視１１．。
3. （３）前記駆動手段は、撮像光学系を形成する対物レン
   ズと、照明光を投光する配光レンズとを駆動することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記齢のラインセンサ型
   固体撮像素子を用いた内視鏡′。
4. （４）前記駆動手段は、Ｒ像光学系及び照明光学系とを
   形成するレンズを駆動することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のラインセンサ型固体撮像素子を用いた
   内視鏡。
5. （５）前記駆動手段は、永久磁石とコイル、又はバイモ
   ルフ振動子を用いて形成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のラインセンサ型置体ｍ像素子を用
   いた内視鏡。