JPS6315567B2

JPS6315567B2 -

Info

Publication number: JPS6315567B2
Application number: JP55100069A
Authority: JP
Inventors: Juji Ikuno
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1988-04-05
Also published as: JPS5725830A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内視鏡における自動焦点装置に関す
る。

一般に内視鏡では観察の対象となる生体が常時
移動しているため、被写体に焦点を合わせること
が困難である。このため、従来は焦点深度の深い
光学系すなわち暗い光学系を使用せざるを得なか
つた。このような不具合を解消するため、接眼部
よりイメージガイドを通して一定の光量の光を被
写体に照射し、その反射光を対物レンズ、イメー
ジガイドを介して検出し、被写体までの距離を算
出する自動焦点装置が開発されている。しかし、
このようなものは被写体の傾きや反射率の変化に
よつて誤差が生じ、確実な作動が得られない場合
があつた。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは確実に焦点調整をお
こなうことができる内視鏡の自動焦点装置を得る
ことにある。

以下本発明を図面に示す一実施例にしたがつて
説明する。図中１は内視鏡であつて、２はその挿
入部である。そして、この挿入部２内にはイメー
ジガイド３が内蔵されている。そして、このイメ
ージガイド３の先端面に対向して対物レンズ４が
設けられ、また基端面に対向して接眼レンズ５が
設けられている。そして、上記対物レンズ４はレ
ンズ枠６に支持されており、このレンズ枠６は光
軸方向に移動自在に設けられている。なお、この
レンズ枠６はスプリング７によつてイメージガイ
ド３の先端面に近接する方向に付勢されている。
そして、このレンズ枠６からはＬ字状の突部８が
一体に突設されており、この突部８は挿入部２の
周壁に形成された案内溝９を通して外部に突出し
ている。また、挿入部２の先端部にはシリンダ１
０が設けられており、このシリンダ１０内にはピ
ストン１１が嵌入されている。そして、このピス
トン１１には上記レンズ枠６の突部８が連結され
ている。そして、このシリンダ１０には液体が満
された連通管１２が接続され、この連通管１２を
介して上記シリンダ１０内に液圧が加えられると
ピストン１１が前進してレンズ枠６および対物レ
ンズ４がスプリング７の付勢力に抗して前進し、
またこのシリンダ１０の減圧が低下することによ
りレンズ枠６および対物レンズ４がスプリング７
の付勢力によつて後退するように構成されてい
る。そして、この連通管１２は挿入部２の長手方
向に沿つて配設され、連通管１２の一端側は上記
シリンダ１０に接続され、他端側はたとえば内視
鏡１の操作部内等に設けられた対物レンズ移動機
構１３に接続されている。１４はそのシリンダで
あつてこのシリンダ１４に上記連通管１２が接続
れている。そしてこのシリンダ１４内にはピスト
ン１５が嵌入されている。そして、このピストン
１５には螺杆１６が連結され、この螺杆１６が螺
進することにより上記ピストン１５が移動し、シ
リンダ１４内の液を押し出しあるいは吸込んで挿
入部２の先端のピストン１１を移動させ、対物レ
ンズ４を移動させるように構成されている。そし
て、上記螺杆１６は歯車１７，１８を介してサー
ボモータ１９により回転駆動されるように構成さ
れている。また、上記連通管１２の途中には振動
機構２０が設けられている。２１はそのシリンダ
であつて連通管１２に連通している。そしてこの
シリンダ２１内にはピストン２２が嵌入され、こ
のピストン２２には振動板２３が取付けられてい
る。そして、この振動板２３の両側には振動コイ
ル２４，２４が設けられ、これら振動コイル２
４，２４には交流電源２５から交流電流が供給さ
れるように構成されている。よつてこの振動コイ
ル２４，２４によつて振動板２３が振動されてピ
ストン２２が振動し、シリンダ２１から少量の液
が連通管１２に押し出されあるいは吸引され、挿
入部２の先端のピストン１１が振動して対物レン
ズ４が光軸方向に振動するように構成されてい
る。また上記イメージガイド３の接眼側端面に対
向してハーフミラー２６が設けられており、この
イメージガイド３を介して送られてくる光の一部
を直角方向に反射するように構成されている。そ
して、このハーフミラー２６で反射された光は投
影レンズ２７を介して光電変換素子２８に送られ
るように構成され、この光電変換素子２８によつ
てイメージガイド３を介して送られてくる光の一
部を電気信号に変換するように構成されている。
そして、この光電変換素子２８から出力された信
号は制御回路２９に送られるように構成されてい
る。３０はその交流増幅回路であつて、この交流
増幅回路３０は上記光電変換素子２８からの信号
を受け、第４図ａに示す如き対物レンズ４が振動
しながら移動した場合の出力変化のなかから第４
図ｂに示す如くその振動に対応した出力変化分の
みを取出して増幅するように構成されている。そ
して、この交流増幅回路３０から出力された信号
はアナログ記憶回路３１に送られて記憶され、ま
たバツフア増幅回路３２に送られるように構成さ
れている。そして、これらアナログ記憶回路３１
およびバツフア増幅回路３２からの信号はそれぞ
れ比較回路３３に送られるように構成されてい
る。そして、この比較回路３３では両信号を比較
し、その差の正負から前記対物レンズ移動機構１
３のサーボモータ１９の回転方向を決定し、対物
レンズ４の振動に対応した出力変動の振幅が最大
となる位置すなわち被写体の焦点が合つた位置に
対物レンズ４が位置するようにこれを駆動する信
号を与えるように構成されている。また、３４は
アナログリセツト回路であつて、後述する被写体
像縮尺表示装置３５の回転検出器３６からの信号
を受け、サーボモータ１９が回転する毎にアナロ
グ記憶回路３１をリセツトするように構成されて
いる。また、３５は前述した被写体像縮尺表示装
置である。３７はスリツトを有する回転スリツト
板であつて前記対物レンズ移動機構１３のサーボ
モータ１９の回転軸に取付けられている。そし
て、この回転スリツト板３７を挾んで発光素子３
８と受光素子３９とが設けられ、回転スリツト板
３７のスリツトがこれらの間を通過する毎に受光
素子３９から信号が出力するように構成されてい
る。そして、この受光素子３９からの信号は前述
の回転検出器３６に送られ、サーボモータ１９の
回転数が検出されるように構成されている。そし
て、この回転検出器３６からの信号は前述した制
御回路２９のアナログリセツト回路３４に送られ
るとともに縮尺計算回路４０に送られるように構
成されている。そして、この縮尺計算回路４０で
はサーボモータ１９の回転数から対物レンズ４の
位置を算出し、この位置から被写体４１までの距
離を算出し、この距離から被写体４１の像の縮尺
を計算し、これを表示駆動回路４２に送るように
構成されている。そして、この表示駆動回路４２
からは縮尺表示回路４３に信号が送られ、この
縮尺表示器４３に縮尺が数字で表示されるように
構成されている。なお、この縮尺表示器４３はイ
メージガイド３の接眼側端面と同一面に位置さ
れ、これら縮尺表示器４３およびイメージガイド
３の端面を覆つてマスク４４が設けられている。
そしてこのマスク４４にはイメージガイド３の端
面に対応してイメージガイド用開口４５が形成さ
れ、また縮尺表示器４３に対応して縮尺表示開口
４６が形成されている。また、このマスク４４に
はスケール４７が表示されており、上記縮尺表示
器４３に表示されている縮尺は上記イメージガイ
ド３の端面の被写体像のこのスケールに対する縮
尺を表示するものである。

以上の如く構成された本発明の一実施例は、対
物レンズ４が振動機構２０によつて振動され、被
写体像のぼけの度合が周期的に変化し、この像は
イメージガイド３を介して光電変換素子２８に送
られて電気信号に変換され、交流増幅回路３０に
よつて対物レンズ４の振動に対応した信号の変化
分だけが取り出される。そして、上記光電変換素
子２８の出力は、焦点が合致した場合には各部の
輝度が高いので最大となり、焦点がずれるに従つ
て像がぼけるため輝度が低くなつてその出力が低
くなる。また、対物レンズ４の振動による出力変
化の差は焦点が合致した部分では大きく、焦点が
ずれるほど小さくなる。そして、このような特性
は被写体４１には影響されない。したがつて、被
写体４１との距離が変化するとこれに対応して光
電変換素子２８から信号が出力され、この信号は
バツフア増幅回路３２を介して比較回路３３に入
力される。一方、この比較回路３３にはアナログ
記憶回路３１から被写体４１が動く前の信号が入
力され、両者の信号を比較することにより被写体
４１の動きが焦点のずれる方向の動きであるか否
かが判定され、これに対応して対物レンズ移動機
構１３が作動し、対物レンズ４を焦点が合致する
まで移動させ、自動的に焦点の調整をおこなうも
のである。なお、一度サーボモータ１９が回転す
るとアナログリセツト回路３４が作動してアナロ
グ記憶回路３１をリセツトし、次々に新しい被写
体４１の位置に対応した信号が記憶されていくの
で被写体４１の動きに良好に対応できる。また、
このように自動的に焦点を調整すると観察者には
被写体４１までの距離が分らなくなり、被写体４
１の大きさが判別できなくなる。しかし、このも
のは被写体像縮尺表示装置３５によつて被写体像
の縮尺が表示されるので、被写体４１の寸法が容
易に判断できるものである。そして、この被写体
像縮尺表示装置３５は対物レンズ移動機構１３の
サーボモータ１９の回転から対物レンズ４の位置
を判別し、この位置から被写体像の縮尺を算出し
て表示するので焦点が頻繁に調整されるような場
合にも確実に追従できる。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されな
い。

たとえば対物レンズ移動機構、振動機構および
制御回路等の具体的な構成は必らずしも上記一実
施例のものには限定されず、同様の作動をなすも
のであればどのようなものでもよい。

また、被写体像縮尺表示装置は必らずしも設け
なくてもよい。

上述の如く本発明は内視鏡の挿入部に沿つて配
設された細長い連通管内の液体を介して振動機構
の振動エネルギーを内視鏡先端付近に設けられて
いるシリンダ内ピストンに伝達し、このピストン
を介してレンズを振動させ、この対物レンズを通
して得られる像を光電変換素子で電気信号に変換
し、この信号を制御回路に送つて振動に対応する
信号変化の振幅が最大となるように対物レンズ移
動機構を制御して自動的に焦点調整をおこなうも
のである。従つて、内視鏡のように細く長尺な挿
入部をもつ器具であつても、操作手元側に設けら
れる対物レンズ移動機構あるいは振動機構の駆動
エネルギーを、遠く離れた位置にある対物レンズ
まで確実に伝達することができるとともに、挿入
部の外径を太くせずにすむので検査中の患者の苦
痛軽減が図れる。そしてこの対物レンズの振動に
よる信号の変化のパターンは被写体に関係なく一
定のものであり、確実かつ正確な焦点調整を自動
的になすことができ、よつて焦点深度の浅い明る
い光学系を使用でき、観察の精度が一段と向上す
る等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は全体
の概略構成図、第２図は挿入部先端の斜視図、第
３図はマスクの正面図、第４図ａ，ｂはそれぞれ
対物レンズの位置と光電変換素子および交流増幅
回路からの出力信号との関係を示す線図である。１…内視鏡、２…挿入部、４…対物レンズ、１
０…シリンダ、１３…対物レンズ移動機構、１４
…シリンダ、１５…ピストン、１６…螺杆、１９
…サーボモータ、２０…振動機構、２２…ピスト
ン、２３…振動板、２４…振動コイル、２５…交
流電源、２８…光電変換素子、２９…制御回路、
３１…アナログ記憶回路、３２…バツフア増幅回
路、３３…比較回路、３５…被写体像縮尺表示装
置、４０…縮尺計算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１内視鏡の挿入部を通るイメージガイドの先端
に対向して設けられた対物レンズと、上記挿入部
の長手方向に沿つて配設されかつ液体が満たされ
た連通管と、上記挿入部の先端付近に設けられか
つ上記連通管の一端側に接続されたシリンダと、
このシリンダ内に設けられかつ上記対物レンズと
一緒に往復移動するピストンと、上記挿入部外に
設けられ上記連通管内の液体を介して上記対物レ
ンズを光軸方向に移動させるように上記ピストン
を駆動する対物レンズ移動機構と、上記挿入部外
に設けられ上記連通管内の液体を介して上記対物
レンズが光軸方向に一定振幅で振動するように上
記ピストンを振動させる振動機構と、上記イメー
ジガイドを介して伝えられた光の一部を受光して
この光を電気信号に変換する光電変換素子と、こ
の光電変換素子からの信号を受け上記対物レンズ
の振動に伴う上記光電変換素子からの信号の変化
の振幅を検出しこの振幅が最大となる位置まで上
記対物レンズ移動機構に駆動信号を与える制御回
路とを具備したことを特徴とする内視鏡の自動焦
点装置。