JPS6088920A - 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ｆｌ像面を可動してピント調節できるようにし
た固体撮像素子を用いた内視鏡に関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 近年、固体撮像素子を撮像手段として用いた内視鏡が数
多く提案されている。

上記固体ｆｌ像素子を用いた内視鏡は、光学Ｉｉ維束（
ファイババンドル）で形成したイメージガイドを用いた
内視鏡の場合におけるファイバの折損によって画像の質
が低下することを防止できると共に、画像の記録等が容
易になる等の利点を有し、集積化技術による進展と共に
、益々小型化及び解像力の向上が見込まれるため、今後
広く用いられる状況にある。ところで、上記固体撮像素
子及び該固体撮像素子の撮像面（受光面）に被写体の像
を結ぶための対物レンズ系を挿入部の先端側に収納する
場合、イメージガイドを用いた場合と同様に撮像面に被
写体像が鮮明に結ばれる合焦状態にするピント調整（調
節）が非常に手間のかかる状態にあり、該ピント調整の
ばらつきによって製品間に解像力のばらつきも生じる状
況にあった。

又、従来は、解作力の良好な結像光学系を実現するため
に、対物レンズ系をピント調整した後固定覆る構造にし
ていたため、結像機能に支障なく対物レンズ系をピント
調整できるようにする機構が必要となり、これが設計上
あるいは実装上に大きな制約となって、目的とすること
を達成する際の大きな妨げになるものであった。

［光射の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、ピン
ト調整を容易に行うことができると共に、結像機能に支
障なく容易に形成できるピント１ｉ１節手段を形成する
ことのできる固体撮像素子を用いた内視鏡を提供するこ
とを目的とする。

［発明の概要コ 本発明は固体ｍ機素子側を移動できる構造にすることに
よって、ピント調節を容易に可能にすると共に、結ｓｉ
能に殆んど支障なくピント調節手段を形成できるように
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図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例における内視鏡挿入部の先端側を示し、第
２図は第１図のＡ　Ａｌｌ！Ｉｉ面を示す。

第１実施例の内視鏡１は、第１図に示すように体腔内等
に挿入可能となる細長で可撓性の挿入部２の先端側に硬
性の先端（構成）部３が連設されている。

上記先端部３には、結像光学系及び照明光学系が収納さ
れている。

即ち、カバーガラス４で閉塞された観察窓（ｌｉ＠窓）
の内側には対物レンズ系５がレンズ枠６を介して先端部
３に形成した開口凹部内壁に固定され、該対物レンズ系
５における適宜距離の被写体に対する略焦点面となる位
置にその１Ｉｉｌ像面が臨むようにして電荷結像素子（
ＣＯＤ）等の固体ｍ＆素子７が保持枠８を介して凹部内
壁に嵌合収納されている。

上記保持枠８は略短筒形状をなし、その前面の中央に正
方形状凹部を形成して固体Ｒ像素子７の裏面側を収納し
て固定している。又、保持枠８の外周には第１図及び第
２図に示すようにその軸方向に溝９が形成され、該溝９
には凹部内壁に突設したビン１０の先端が収納され、保
持枠８が凹部内壁をビン１０で規制された軸方向（矢符
Ｂで示す。）に泊って移動し、その移動の際回動しない
ようにしである。又、上記保持枠８の中央の透孔は段部
状にされ、該段部にそのフランジ部が当接して係止され
るようにして透孔に回動自在に収納されたビス１１にて
保持枠８は、ねじ体１２と接するように保持されている
。

上記ビス１１の先端が螺着されたねじ体１２は凹部内壁
に形成した雌ねじに螺合するねじ部１２Ａか外周に形成
され、該ねじ体１２の後面中央に形成した角穴にはモー
タ１４の角形状にした回転軸１４Ａ先端が固着されてい
る。

上記モータ１４は凹部内壁に固定され、その回転軸１４
Ａを回転することによって、ねじ体］２を回動して雌ね
じに螺合するねじ部１２Ａのピッチでゆっくり前方又は
後方に（矢符Ｂで示すように）移動し、この移動と共に
、ビス１１で回動可能な状態で保持された保持枠８をビ
ン１０で案内規制ざ七ながら前方又は後方に回動するこ
となく移動でき、眼像面の位置を調節してピント調節で
きる結像光学系が構成しである。

一方、上記結像光学系に隣接して形成された透孔は、そ
の前端が配光レンズ１５で閉塞され、その内側に口金を
介してファイババンドルで形成されたライトガイド１６
の先端側か固定しである。

このライトカイト１６は挿入部２内を挿通されて、その
後端は図示しない手元側操作部から外部に延出されたラ
イトカイトケーブルを介して光源装置に装着できるよう
になっており、光源装置内の照明ランプの照明光を伝達
して先端側から配光レンズ１５を通って対物レンズ系５
で結像される範囲を略均−に照明できる照明光学系が形
成されている。

又、第２図に示すように上記クーイトガイド１６内の透
孔に隣接して処置具等を挿通して治療処置できる処置具
用チャンネル１７となる透孔を形成しである。

尚、上記先端部３に隣接する後方部分は軟性の外套デユ
ープ１８内側に多数の関節駒を、各隣接する関節駒間を
適宜方向に回動できる状態で縦列に連結し、手元側のワ
イヤを操作することによって左右あるいは上方方向に湾
曲自在となる湾曲部が形成されている。

ところで、上記固体撮像素子７の各端子は図示しないリ
ード線束を介して手元側操作部又は操作部外部の駆動回
路及び増幅回路に接続され、駆動回路を経て固体撮像素
子７に印加される適宜位相関係のクロック信号にて撮像
面に配列された光電変換機能を有する多数の受光素子で
受光蓄積された被写体像の各画素に対応する信号電荷を
順次読出せるようになっている。読出された信号は増幅
回路で増幅された後、撮像面の前面にモザイク状色フィ
ルタ等を配設したものにあってはサンプルホールド回路
等にて各色信号に分離されて、同期信号が重畳されてモ
ニタ用テレビ受像機等の表示装置にカラー表示したり、
３原色の各波長の光で１フレームごとに順次照明するも
のにあっては増幅された後フレームメモリ等に各色信号
に分離されてメモリされた後３原色同時に読出してカラ
ー表示したりするようになっている。

又、モータ１４は図示しないリード線を介して回転駆動
用電力が供給できるようになっている。

このように構成された第１実施例によれば、対物レンズ
系５の後方に保持枠８を介装して前後動できる状態で固
体［像素子７を収納し、該固体搬像素子７及び保持枠８
をモータ１４の回転によって前後動可能とするピント調
節手段を形成しであるので、適宜距離の被写体に対して
、固体撮像素子７の丸像面に結ばれた像を表示装置に表
示し、その像が不鮮明の場合には上記モータ１４に電力
を供給することによってｍ像面を移動して鮮明に表示さ
れる状態に簡単に設定できる。又、像が結像された面の
後方にピント調節手段を形成できるので、結合機能に障
害となることは殆んどなく、設計も容易である。

又、適宜距離の被写体に対しては鮮明に結像する状態に
あっても、その距離から大きくずれた状態においては撮
像して表示された像が不鮮明である場合にも、通電して
モータ１４を回転駆動することによって、撮像面を前方
又は後方に移動して簡単に合焦状態に設定できる。

さらに被写体までの距離測定可能とする測距手段を併設
して、該測距手段による信号によって、モータ１４の回
動角度を制御して（前方又は後方への移動量を制御して
）、任意の被写体距離に対して常に合焦状態で撮像及び
該撮像した像を鮮明に表示できるようにすることもでき
る。

上記測距手段として例えば（超）音波による反射波が戻
るまでの時間測定によるものであっても良いし、測距用
に光を投光してその光の位置が結像面のどの位置にある
かを検出して測距するものであっても良い。

第３図は本発明の第２実施例における挿入部先端側を示
す。

この実施例においては、上記第１図における保持枠８の
後端面に角柱ないし板状の突出部２１が形成され、この
突出部２１の例えば上下の両冊に該突出部２１を矢符Ｂ
で示すように前後に移動可能となる超音波（駆動）モー
タ２２が突出部２１周囲の内壁面にその前後の端部側を
固定するように収納されている。

上記超音波モータ２２は、突出部２１の両側の弾性体２
３．２３と、弾性体２３．２３のさらに外側の両面に電
歪素子２４．２４とで基本的に構成され、各電歪素子２
４に交流を印加して振動を起こし、該振動にて当接する
各弾性体２３に弾性波を生じさせ、各弾性体２３の表面
上を伝播する弾性波を利用して各弾性体２３の表面に接
触する突出部２１を前方又は後方に移動させるものであ
る。

この他上記第１実施例と同一要素には同符号が付けであ
る。

この第２実施例によれば、上記第１実施例と略同様の作
用効果を有する他、上記第１実施例の場合よりもピント
調節手段の構成が簡単になる。

尚、上記突出部２１周囲の内壁面を該突出部２１の形状
に応じた空隙を形成する場合には、固体撮像素子７が前
後に移動される際回転しないようにできるので、上記第
１実施例のようなピン１．０とか満９を必要としない。

第４図は本発明の第３実施例における挿入部先端側を示
す。

この実施例の内視鏡の先端部３１には、結像光学系を収
納した先端チップ３２がその前端に着脱自在で装着でき
るようになっている。

上記先端チップ３２の側部には開口する観察窓をカバー
ガラス３３で閉塞した奥の直角に湾曲した透孔に沿って
、対物前玉３４ａ、直角プリズム３４ｂ、対物後玉３４
ｃよりなる対物レンズ系がレンズ枠等を介して収納固定
されている。

上記先端チップ３２の観察窓に隣接する照明窓は、配光
レンズ３５で閉塞され、その奥の直角に湾曲するように
形成した透孔内にはファイババンドルで形成したライト
カイト３６Ａが挿通されている。

上記先端チップ３２の後端外周には係合用突出部が形成
され、上記先端部３１前端外周の凹部に嵌合してビス３
７等で着脱自在に固定できるようになっている。

一方、先端部３１には、上記対物後玉３４０に対向する
位置に開口する凹部又は透孔が形成されており、適宜被
写体距離に対して上記対物レンズ系の焦点位置となる近
傍にその撮像面が臨むようにして固体撮像素子３８が収
納され、該固体撮像素子３８の外周は先端部３１の凹部
又は透孔の側部内壁に嵌合する保持枠３９に固定されて
いる。

上記固体撮像素子３８の後方となる保持枠３９内面には
、雑音防止用のシールド板を介してモータ４０の外周が
固定され、該モータ４０の回転軸４０Ａは後方に突出さ
れ、該回転軸４０Ａの後端側に形成した雄ねじは、先端
部３１に形成した雌ねじに螺合させてあり、この螺合さ
れた状態で固体撮像素子３８及びモータ４０を固定した
保持枠３９は、側部内壁に嵌合保持されている。しかし
て、上記モータ４０の回転軸４０Ａが回転駆動されると
、１回転ごとに雄ねじのピッチだけモータ４０及び固体
撮像素子３８を固定した保持枠３９は前方又は後方に移
動するようにしである。この場合、保持枠３９が回転し
ないように、第５図に示すように保持枠３９の外周の長
手方向に溝４１が形成され、一方、内壁側にはこの溝４
１に嵌合収納される突部４２が形成されている。この実
施例ではモータ４０として角型のものが用いであるが、
円型のものでもよいし、保持枠３９は略円筒形のものと
しであるが横断面が正方形又は長方形等の筒形状の場合
には上記溝４１等を必要としない。

ところで、上記先端チップ３２のライトガイド３６Ａの
後端面に対向する先端部にも透孔が形成されて、ライト
ガイド３６Ｂが挿通されている。

このライトガイド３６Ｂによって、図示しない光源装置
側の照明光を伝達してその前端がら先端部３１前端に装
着された先端チップ３２のライトガイｌ’　３６　Ａ側
にさらに照明光を伝達し、対物レンズ系で結像可能にな
る範囲を照明できるようにしである。

第５図に示すように、ライトガイド３６Ｂに隣接して処
置具用チャンネル４−３が形成しである。

尚、先端部３１の後端には軟性の外套チューブ４４の前
端が固定しである。この先端部３１に隣接づ゛る外套チ
ューブ４４内側には関節駒等を収納して湾曲部が形成さ
れている。

このように構成された第３実施例によれば、モータ４０
を回転駆動することによって、螺合保持されている回転
軸４０Ａが回転されて、保持枠３９が溝４１に嵌合され
た突部４２で案内規制されながら、前方又は後方に移動
し、これと共に固体撮像素子３８の撮像面が前方又は後
方に移動されてピント調節できることになる。

この第３実施例の効果も上述した第１あるいは第２実施
例と略同様のものとなる。その他に、上記第３実施例に
おいては、必要に応じて第４図に示す斜視型の先端チッ
プ３２を装着して側視型内視鏡として使用したり、第６
図に示すような直視型の先端チップ４５を使用して直視
型の内視鏡として使用することもできるという利点を有
する。

尚、第６図において第４図と対応する同一要素には同符
号が付りである。又、図示しない斜視型のものを装着し
て使用することもできるし、同種の型のものでも拡大観
察用のもの等用途に適したものを装着して使用すること
もできる。この場合ビンｉ・調節手段が形成しであるの
で、任意の対物光学系でも鮮明に結像できるようにする
ことかできる。

尚、上述した各実茄例の一部等を組合わせたものについ
ても本発明に属するものである。

又、上記第３実施例における先端部３１と先端チップ３
２．４５とを着脱自在に連結する手段は、上述したもの
に限らず、レンズ等の交換に広く用いられるマウントと
か、バヨネット式マウントその他の公知の手段でも良い
。

尚、上；ホにおけるビン！へ調節用のモータ１４゜４０
等に通電してピント調節する場合、スイッチ操作等でオ
ンした場合の回転速度が大きくて移動量が大きすぎるこ
とになる場合、キヤ等で減速して適宜の値まで小さくで
きる。又、オンした時、断続的（パルス的）に通電され
るようにしても良いし、回転角度の調節の容易なパルス
モータ等用いることもできる。又、超音波モータ２２の
場合で移動量が大きすぎることになる場合には上述のよ
うに断続して電流を流す等して通電期間を制御したり、
交流の周波数あるいは振幅を変えて適当な値に設定する
ようにすることもできる。

尚、上述においては固体撮像素子７．３８を可動してピ
ント調節可能とするピント調節手段はモータ１４，２２
．４０に限定されるものでなく、ソレノイドの中に永久
磁石を配置し、ソレノイドに流す電流にて前後に移動さ
せるようにしても良い。又、圧電素子とか、圧電素子を
組合わせたバイモルフ振動子等に電圧を印加して可動さ
せるようにしても良い。

尚、照明手段としてライトガイド１６．３６Ａ。

３６Ｂを用いているが、これに限定されるものでなく、
単数又は複数のランプとが発光ダイオード等を用いて形
成することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば固体撮像索子の撮像面
の裏面側にピント調節手段を形成しているので、結像機
能に支障なく、広い自由度を持って該ビン１−調節手段
を収納配置できる。又、簡単にピント調節することがで
きる。さらに、ピント調節範囲を広くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の内視鏡における挿入部の先端側を示す断
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発
明の第２実施例における内視鏡挿入部の先端側を示す断
面図、Ｍ４図ないし第６図は本発明の第３実施例に係り
、第４図は第３実施例における内視鏡挿入部の先端側を
分離した状態で示す断面図、第５図は第４図のＡ−Ａｌ
ｌ断面図、第６図は第４図の先端部に着脱される直視型
の先端チップを示す断面図である。 ２・・・挿入部　３．３１・・・先端部４．３３・・・
カバーガラス ５・・・対物レンズ系　７．３８・・・固体Ｒ■素子８
．３９・・・保持枠　９．４１・・・溝１０・・・ビン
　１２・・・ねじ体 １４．４０・・・モータ １６．３６Ａ、３６Ｂ・・・ライトガイド１７．４３・
・・処置具用チャンネル ２１・・・突出部　２２・・・超音波モータ３２．４５
・・・先端チップ　３７・・・ねじ第１頁の続き ０発　明　者　此　村　優　東京都渋谷区幡ケ株式会社
内 ０発　明　者　宮　崎　敦　之　東京都渋谷区幡ケ株式
会社内 ０発　明　者　矢　部　久　雄　東京都渋谷区幡ケ株式
会社内 ０発　明　者　中　村　剛　明　東京都渋谷区幡ケ株式
会社内 ０発　明　者　菅　原　−健　東京都渋谷区幡ケ株式会
社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）挿入部の先端側に配設された対物光学系によって
   、その撮像面に被写体の像が結ばれる固体撮像素子を有
   する内視鏡において、前記固体撮像素子の裏面側に該固
   体撮像素子を可動して前記対物レンズ系の結像位置にそ
   のｌｌｆｌＥｌ面を設定可能とするピント調節手段を形
   成したことを特徴とする固体撮像素子を用いた内視鏡。
2. （２）前記ビン１〜調節手段は、モータを用いて形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体ｆ
   ｌ像素子を用いた内？！鏡。
3. （３）前記ピント調節手段は、超音波モータを用いて形
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
   体撮像素子を用いた内視鏡。
4. （４）前記対物レンズ系は、固体撮像素子が収納配置さ
   れた先端構成部に＠脱自在となる先端チップに形成した
   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
   素子を用いた内？！鏡。