(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され、その周壁に軸方向に延びる透明な窓部が設けられた外殻と、
前記外殻の内部に設けられた固体撮像素子と、
前記窓部を通して被写体光を集光する対物レンズを含み、前記固体撮像素子に結像する対物光学系と、
前記対物光学系の少なくとも前記対物レンズを前記外殻の軸に沿って移動させる駆動機構と、
を備え、
前記外殻が円筒状に成形され、その内周面にネジ溝が形成されており、
前記駆動機構が、前記対物レンズを支持する支持体と、前記外殻の軸を回転軸として前記支持体を回転駆動する駆動手段と、を有し、
前記支持体が、前記外殻の前記ネジ溝に係合していることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記支持体に収納され、集光された前記被写体光を前記外殻の中心軸と平行に反射させる対物ミラーを備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記対物ミラーが、前記対物レンズを通して入射する光を、前記外殻の中心軸上で進行させることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記対物レンズが、前記被写体光を集光して平行光束にすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記駆動手段が、前記支持体の内周面に設けられ該支持体の中心軸に平行な複数の歯で構成される内歯歯車を有し、該内歯歯車に噛合するギアを介して前記支持体に回転を伝達することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記支持体が、前記対物レンズが搭載され円盤状に形成された対物レンズ搭載部と、先端が前記対物レンズ搭載部と同軸に設けられた円筒状の筒状部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記支持体が、前記筒状部の外周面に形成され前記ネジ溝に螺合する雄ネジであって、前記外殻の内部で該外殻の中心軸を中心に回転するのに伴い、前記外殻の中心軸に沿って移動させる雄ネジを備えることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記対物レンズを通じて被写体に照射する照明光を射出する光源を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記固体撮像素子から撮像信号を読み出して画像データを生成する制御手段と、該画像データを格納するメモリと、を前記外殻内にさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１０】
前記駆動機構が、電力により動作し、
前記固体撮像素子及び前記駆動機構に電力を供給する電源電池を、前記外殻内にさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野で消化管や子宮頸部などの検診に、あるいは工業分野で配管などの検査に内視鏡が用いられている。かかる用途の内視鏡として、検診・検査対象の孔に挿入される可撓なチューブを備え、チューブの先端部側面に対物レンズが設けられ、側方に視野が広がる側視型の内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、チューブの先端部に全方位受光ユニットが設けられ、側方に全周にわたって視野が広がる内視鏡も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、近年では、医療分野で消化管の検診にカプセル型の内視鏡が用いられている。カプセル型の内視鏡は、撮像装置を内蔵し、消化管の蠕動運動によって消化管の内部を搬送されながら消化管の内部を撮像してゆく（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０３−１９１９４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９８６２号公報
【特許文献３】特開平０９−３２７４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内視鏡の視野は比較的狭く、広範囲に検診・検査するためには視野を移動させる必要がある。検診・検査対象の孔にチューブを挿入する内視鏡においては、チューブの挿抜や捻転により視野を移動させることになるが、その操作には熟練を要する。そのため、例えば検診で被検者自らが操作することは現実的ではなく、操作は医師に委ねることになる。しかしながら、例えば子宮頸部などの検診では、医師に体を見られることに対する抵抗感があり、検診の普及を阻む要因となっていた。
【０００６】
一方、カプセル型の内視鏡は、消化管の蠕動運動により消化管の内部を搬送される。そのため、視野を移動するための操作を要しないが、蠕動運動がない検診・検査対象には用いることができない。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、操作に熟練を要することなく孔の内周面の画像を広範囲に取得することができる内視鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内視鏡は、筒状に形成され、その周壁に軸方向に延びる透明な窓部が設けられた外殻と、
前記外殻の内部に設けられた固体撮像素子と、
前記窓部を通して被写体光を集光する対物レンズを含み、前記固体撮像素子に結像する対物光学系と、
前記対物光学系の少なくとも前記対物レンズを前記外殻の軸に沿って移動させる駆動機構と、
を備え、
前記外殻が円筒状に成形され、その内周面にネジ溝が形成されており、
前記駆動機構が、前記対物レンズを支持する支持体と、前記外殻の軸を回転軸として前記支持体を回転駆動する駆動手段と、を有し、
前記支持体が、前記外殻の前記ネジ溝に係合していることを特徴とする内視鏡。
本発明の内視鏡は、前記支持体に収納され、集光された前記被写体光を前記外殻の中心軸と平行に反射させる対物ミラーを備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記対物ミラーが、前記対物レンズを通して入射する光を、前記外殻の中心軸上で進行させることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記対物レンズが、前記被写体光を集光して平行光束にすることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記駆動手段が、前記支持体の内周面に設けられ該支持体の中心軸に平行な複数の歯で構成される内歯歯車を有し、該内歯歯車に噛合するギアを介して前記支持体に回転を伝達することを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記支持体が、前記対物レンズが搭載され円盤状に形成された対物レンズ搭載部と、先端が前記対物レンズ搭載部と同軸に設けられた円筒状の筒状部とを備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記支持体が、前記筒状部の外周面に形成され前記ネジ溝に螺合する雄ネジであって、前記外殻の内部で該外殻の中心軸を中心に回転するのに伴い、前記外殻の中心軸に沿って移動させる雄ネジを備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記対物レンズを通じて被写体に照射する照明光を射出する光源を備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記固体撮像素子から撮像信号を読み出して画像データを生成する制御手段と、該画像データを格納するメモリと、を前記外殻内にさらに備えることを特徴とする。
本発明の内視鏡は、前記駆動機構が、電力により動作し、前記固体撮像素子及び前記駆動機構に電力を供給する電源電池を、前記外殻内にさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内視鏡は、孔に装着された後に、駆動機構により対物レンズが軸方向に移動され、それに伴って視野が軸方向に移動する。そのため、内視鏡全体を挿抜や捻転させる必要がなくなり、操作に熟練を要することなく孔の内周面の画像を広範囲に取得することができる。
【００１０】
そこで、例えば子宮頸部の検診に用いる場合に、被検者自ら内視鏡を装着して検診を行うことができる。それにより、医師に体を見られることの抵抗感を払拭し、なおかつ手軽に操作ができて、検診の普及に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本明細書に記載される第１、第２、第３、第４実施形態における内視鏡は、本発明の前提となる参考例であって、本発明の内視鏡は第５実施形態の内視鏡に相当する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図２は図１に示す内視鏡の縦断面図、図３は図１に示す内視鏡の分解斜視図である。
【００１３】
本実施形態の内視鏡１は、本体部１１及び透光性カバー１３で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー１３を通して被写体光を集光する対物レンズ１７を保持したレンズホルダ１９と、外殻内でレンズホルダ１９を移動させる駆動機構２１と、対物レンズ１７から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３（図２参照）と、を備えている。
【００１４】
外殻の一部を構成する本体部１１は、遮光性を有する樹脂材などで形成されており、一方の端部１１ａは閉じられ、他方の端部１１ｃは開口した円筒形に成形されている。閉じられた端部（底部）１１ａには筒状の電池収納部１１ｂが設けられている。この電池収納部１１ｂは、電源電池２５が装着された後に電池蓋２７によって閉塞される。
【００１５】
つまり、本実施形態の電子内視鏡１は、電源電池２５を内蔵しており、外部からの電力供給を要しない。そのため、電子内視鏡１は、電力供給用のケーブルが接続される必要はなく、取り扱い性に優れる。
【００１６】
尚、図示の例では、底部１１ａに、２本の管２９が外殻の外側に突出して設けられている。これらの管２９は、例えば後述するメモリ８３に格納された画像データや画像マップを外部の機器に転送する際に転送用のケーブルが挿通され、それを保護するために設けられている。また、管２９は軟質なものであってもよいが、硬質なものとして、内視鏡１を使用する際に、内視鏡１を被検体の孔に挿入し、もしくは孔から引き出し、または内視鏡１を回転するための把持部としてもよい。
【００１７】
透光性カバー１３は、円筒形に成形されており、一方の端部１３ｂは開口している。透光性カバー１３は、この開口端部１３ｂを本体部１１の開口端部１１ｃに整合させ、接着等の適宜の手段により本体部１１に固定されている。尚、本実施形態の内視鏡１において、外殻となる本体部１１および透光性カバー１３は、必ずしも円筒状である必要はなく、他の筒状であってもよい。
【００１８】
透光性カバー１３の他方の端部（先端部）１３ａは、被検体の孔への挿入を容易にするために、滑らかな半球状に成形されている。そして、先端部１３ａと開口端部１３ｂとは、先端部１３ａと同径に成形された円筒部１３ｃにより接続されている。本実施形態の内視鏡１において、先端部１３ａおよび円筒部１３ｃは、開口端部１３ｂに比べて小径に成形されている。このように、半球状に成形された先端部１３ａおよび円筒部１３ｃを細くすることで、狭い被検体の孔への挿入を容易とすることができ、内視鏡１の利用範囲を拡げることができる。
【００１９】
上記構成の透光性カバー１３は、透明な樹脂材などを用い、例えば一体成形により作製することができる。また、半球状に成形される先端部１３ａ、開口端部１３ｂ、および円筒部１３ｃを個別の部材とし、接着等の適宜に手段により互いに接合して作製してもよい。その場合に、少なくとも、被検体の孔の内周面を臨む円筒部１３ｃは透明に形成される。尚、本発明において透明とは、撮像素子２３を感光させる特定の波長の光に対して透明であればよく、必ずしも可視光に対して透明でなくてもよい。
【００２０】
レンズホルダ１９は、樹脂材などで形成されており、本体部１１に内嵌する円盤状の鍔部３３と、鍔部３３よりも小径に成形されて透光性カバー１３の円筒部１３ｃ内に進入可能な筒状部１５と、を有している。鍔部３３は、その外径が本体部１１の内径よりも若干小径に成形され、本体部１１の中心軸、換言すれば外殻の中心軸に沿って本体部１１内をガタツキなくスムースに移動できるようになっている。また、筒状部１５は、その外径が透光性カバー１３の円筒部１３ｃの内径よりも若干小径に成形され、外殻の中心軸に沿って円筒部１３ｃ内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００２１】
レンズホルダ１９の鍔部３３には、その外周面に係合溝３５が形成されている。本体部１１の内周面には、外殻の軸に沿って延びるリブ３１が形成されており、レンズホルダ１９は、鍔部３３の係合溝３５を本体部１１のリブ３１に係合させている。そのため、レンズホルダ１９は、外殻の中心軸に沿って移動を案内され、後述する送りネジ６７を回転軸とする回転を止められる。尚、図示の例では、２つの係合溝３５が円周方向に間隔をおいて設けられているが、その数に特に制限はない。
【００２２】
筒状部１５の先端部には、対物ミラー１６が収納されている。この対物ミラー１６は、円柱を、その中心軸に斜め４５度で交差する傾斜面で切断した形状となっており、その傾斜面は反射膜が製膜されるなどして反射面とされている。
【００２３】
そして、筒状部１５において対物ミラー１６の反射面を径方向に臨む部位には撮像孔が形成されており、この撮像孔に対物レンズ１７が設置されている。被写体光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して対物レンズ１７により集光され、平行光束として対物ミラー１６に向けて進行する。そして、被写体光は、対物ミラー１６の反射面で反射され、平行光束のまま、外殻の中心軸と平行に筒状部１５の中心軸上を進行するようになっている。
【００２４】
本体部１１内において、レンズホルダ１９の筒状部１５の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット３７が配置されている。撮像ユニット３７は、図示しない固定部材を用いて本体部１１内に固定されている。図示する例では、撮像ユニット３７は３枚の基板４１，４２，４３を備えている。
【００２５】
図４に撮像ユニット３７を拡大して示す。レンズホルダ１９に最も接近して配置された基板４３には、固体撮像素子２３が設けられている。撮像素子２３としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどを用いることができる。基板４３の下（本体部１１の底部１１ａ側）に配置された基板４２には、メモリ８３が設けられている。このメモリ８３は、撮像素子２３から読み出された撮像信号から生成される画像データなどを格納する。そして、基板４２の下に配置された基板４１には、制御ユニット４５が設けられている。この制御ユニット４５は、例えば撮像素子２３からの撮像信号の読み出し、読み出された撮像信号からの画像データの生成、等を行う。
【００２６】
撮像素子２３は、基板４３上でレンズホルダ１９の筒状部１５の中心軸の延長線上にあたる位置に設けられている。そして、筒状部１５の中心軸の延長線上で撮像素子２３の上方にあたる位置には集光レンズ５１が配置されている。集光レンズ５１は、撮像素子２３を包囲するように基板４３上に設置された集光レンズホルダ４９に保持されている。この集光レンズ５１は、筒状部１５の中心軸上を平行光束として進行する被写体光を撮像素子２３の受光面に結像させる。すなわち、対物レンズ１７、対物ミラー１６、および集光レンズ５１により対物光学系が構成されている。
【００２７】
また、レンズホルダ１９の筒状部１５に収納された対物ミラー１６と集光レンズ５１と間の被写体光の光路上には、ハーフミラー５３が配置されている。ハーフミラー５３は、対物ミラー１６から集光レンズ５１に向けて進行する被写体光の少なくとも一部を透過させる。また、対物ミラー１６と集光レンズ５１と間の被写体光の光路から外れてハーフミラー５３を臨む位置に、被写体を照明するための光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）５５が設けられている。ＬＥＤ５５から射出された照明光は、ＬＥＤ５５とハーフミラー５３との間に配置された照明レンズ５７により平行光束とされてハーフミラー５３に入射し、少なくともその一部が対物ミラー１６に向けて反射される。そして、対物ミラー１６に入射した照明光は、対物レンズ１７に向けて反射され、対物レンズ１７および透光性カバー１３を通して被写体に照射される。尚、これらハーフミラー５３、ＬＥＤ５５、照明レンズ５７は、それぞれ適宜な固定部材により本体部１１内に固定されている。
【００２８】
ここで、レンズホルダ１９は、上述のとおり鍔部３３の係合溝３５を本体部１１のリブ３１に係合させることにより、外殻の中心軸に沿って移動を案内されている。そして、外殻の中心軸に沿って移動を案内されたレンズホルダ１９は、筒状部１５に保持した対物レンズ１７の高さが図５（ａ）に示すｈ１から、図５（ｂ）に示す高さｈｎとなるまで移動可能となっている。以下に、レンズホルダ１９を移動させる駆動機構２１について、図２、図６、および図７を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
本体部１１内には、外殻の中心軸と平行に配置された送りネジ６７と、送りネジ６７を回転駆動する駆動手段としてのステッピングモータ６１と、が設けられている。ステッピングモータ６１の回転軸にはモータギア６３が一体に取り付けられ、送りネジ６７の一端部にはギア６９が一体に取り付けられている。そして、モータギア６３とギア６９との間に介在して、両ギア６３、６９にそれぞれ噛み合うアイドルギア６５が設けられている。ステッピングモータ６１およびアイドルギア６５は、適宜な固定部材により本体部１１内に固定されている。また、送りネジ６７は、図７に示すように、透光性カバー１３の開口端部１３ｂのフランジ面に形成された軸穴１３ｄに一端部を挿入し、撮像ユニット３７の集光レンズホルダ４９の側方に設けた支持アーム７１に他端部を支持され、その中心軸まわりに回転可能となっている。
【００３０】
ステッピングモータ６１の回転は、モータギア６３、アイドルギア６５、ギア６９を介して送りネジ６７に伝達される。なお、アイドルギア６５の歯数はモータギア６３の歯数より多く、ステッピングモータ６１の回転を減速してアイドルギア６５に伝達するようになっている。ここで、送りネジ６７を駆動する駆動手段は、パルス駆動されるステッピングモータに限らず、エンコーダを有するサーボモータ等の各種モータ、あるいは他の動力源を用いることもできる。
【００３１】
一方、レンズホルダ１９の鍔部３３には、ステッピングモータ６１、モータギア６３、アイドルギア６５、送りネジ６７、ギア６９、等を挿通させることができる通孔７３が形成されている。そして、レンズホルダ１９には、送りネジ６７に螺合する送りナット７５が、ナット押さえ７７を用いて一体に取り付けられている。レンズホルダ１９は、上述のとおり外殻の中心軸に沿って図の上下方向への移動のみを許容され、送りネジ６７を回転軸とする回転移動を規制されて案内されている。そのため、送りネジ６７の回転により、この送りネジ６７に螺合している送りナット７５およびそれを保持するレンズホルダ１９は、送りネジ６７に沿って、つまりは外殻の中心軸に沿って移動する。
【００３２】
例えば、レンズホルダ１９が図６（ａ）に示す上昇位置にある状態で、ステッピングモータ６１を所定の方向に回転駆動し、モータギア６３、アイドルギア６５、ギア６９を介して送りネジ６７を回転させる。送りネジ６７の回転に伴い、送りナット７５が送りネジ６７に沿って移動する。それにより、送りナット７５と一体であるレンズホルダ１９を図６（ｂ）に示す下降位置まで降下させることができる。
【００３３】
図８は、撮像ユニット３７の機能ブロック図である。撮像ユニット３７は、ＬＥＤ５５を駆動するＬＥＤ駆動回路８５と、撮像素子２３を駆動する撮像素子ドライバ８７と、ステッピングモータ６１を駆動するモータドライバ８９と、このモータドライバ８９に駆動パルスを供給するパルス発生器９１と、これらＬＥＤ駆動回路８５、撮像素子ドライバ８７、およびパルス発生器９１の動作を制御する制御部８１と、を制御ユニット４５に備えている。また、メモリ８３には、制御ユニット４５の制御プログラムが格納されている。尚、メモリ８３は、制御プログラムを格納するとともに、画像データを格納し、またワークメモリとしても動作しており、制御部８１は、撮像素子２３から読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ８３に格納する。かかる構成によれば、電子内視鏡１単体で被写体の画像を取得・保存することができ、取り扱い性に優れる。
【００３４】
内視鏡１の電源スイッチ９３が閉じられると、電源電池２５からの電力が図示しない配線を通して撮像ユニット３７の各部に供給され、撮像が行われる。電源スイッチ９３は、例えば、本体部１１の底部１１ａに設けられ、手操作により開閉される構成としても良い。あるいは、本体部１１に磁力に応動するスイッチ端子を内蔵させ、内視鏡１の外部から、磁石を近づけたり離したりすることで、このスイッチ端子を開閉操作する構成としても良い。
【００３５】
次に、内視鏡１の動作について説明する。
電源スイッチ９３が投入され、電源電池２５から各部に電力が供給される。そして、ＬＥＤ５５からの照明光が、対物レンズ１７および透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して側方に照射され、被写体が照明される。
【００３６】
被写体からの反射光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃおよび対物レンズ１７を通して内視鏡１内に取り込まれ、集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。光電変換により撮像素子２３に蓄積された電荷は、制御ユニット４５の制御部（ＣＰＵ）８１により撮像信号として読み出される。制御部８１は、読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ８３に格納する。
【００３７】
図９は、制御ユニット４５の制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ９３が投入されると、先ず、ステッピングモータ６１が回転駆動され、レンズホルダ１９が、内視鏡１の外殻の中心軸に沿って進み、原点位置にセットされる（ステップＳ１）。尚、原点位置とは、例えば図５（ａ）に示す位置であって、対物レンズ１７が内視鏡１の先端側となる位置とするが、これに限らず、対物レンズ１７が反対の基端側となる位置（図５（ｂ）に示す位置）であってもよい。
【００３８】
レンズホルダ１９が原点位置にセットされた後、撮像処理を行う（ステップＳ２）。撮像処理とは、ＬＥＤ５５を駆動して照明光を照射し、被写体光を対物レンズ１７から内視鏡１内に取り込んで撮像素子２３の受光面に結像させ、そして、撮像素子２３から読み出した撮像信号をもとに画像データを生成してメモリ８３に格納する処理を含む。
【００３９】
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（ステップＳ３）、レンズホルダ１９を所定距離だけ降下させる。レンズホルダ１９が最降下位置に達するまでは（ステップＳ４）、その移動先で撮像処理（ステップＳ２）を行う。レンズホルダ１９が最降下位置に到達したらレンズホルダ１９の降下および撮像処理を終了する（ステップＳ４）。尚、本実施形態では、メモリ８３に格納された複数の画像データを合成して図１０に示すような画像マップを作成している（ステップＳ５）。
【００４０】
図１０に示す画像マップにおいて、画像データＩＭＧ（１）は、初回に撮像された画像データであり、対物レンズ１７が図５（ａ）に示す高さｈ１にあるときの視野範囲Ｗ１の画像データである。また、画像データＩＭＧ（２）は、２回目に撮像された画像データであり、対物レンズ１７がレンズホルダ１９とともに所定距離降下された高さｈ２にあるときの視野範囲Ｗ２の画像データである。
【００４１】
このようにレンズホルダ１９を移動させて各移動位置で得た複数の画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）を、その撮像順にレンズホルダ１９の移動方向に順次結合して、実質的に一枚の画像データ（画像マップ）にする。尚、例えばステップＳ３においてステッピングモータ６１に供給されるパルス数を適宜調節し、あるいは送りネジ６７のネジピッチを適宜調節するなどして、ある回の撮像処理の視野範囲の一部が前回の撮像処理の視野範囲に重なるようにすれば、軸方向に被写体をもれなく撮影でき、隙間のない画像マップを得ることができる。
【００４２】
上記の画像マップが作成された後は、この画像マップをメモリ８３（図８参照）から外部に読み出すことになる。この読み出しは、無線を用いて行っても良く、また、転送用のケーブルを図１に示す管２９内に挿通して撮像ユニット３７に接続し、このケーブルを用いて読み出しても良い。あるいは、メモリ８３を内視鏡１から取り出し可能に設けておき、取り出したメモリ８３を別置のパーソナルコンピュータで読むようにしても良い。
【００４３】
また、本実施形態の内視鏡１は、画像データを外部モニタに送り、外部モニタで画像をオンラインで観察できるようにし、更に、外部から操作指示を入力する構成にもできる。その場合には、制御部８１は画像処理を行うことなく、撮像素子２３から取得した撮像信号をそのまま外部のビデオプロセッサに送り、ビデオプロセッサが画像処理した被写体画像を外部モニタに表示する。外部のビデオプロセッサや外部モニタと制御部８１との間の通信は、有線でも無線でも良い。有線で通信を行う場合には、配線中に電源線を入れることで、外部電源を利用することも可能となる。
【００４４】
また、他の制御プログラム例として、図９のフローチャートに示す制御手順の他に、外部からの操作指示に従って、例えば対物レンズ１７による視野範囲を、任意の位置に移動させる制御プログラムを用いてもよい。この場合には、撮像目的に応じて所望の部位を選択的に撮像することができ、注目したい部位をより詳細に観察することが可能となる。
【００４５】
本実施形態の内視鏡１によれば、孔に装着された後に、駆動機構により対物レンズ１７が軸方向に移動され、それに伴って視野が軸方向に移動する。そのため、操作に熟練を要することなく孔の内周面の画像を広範囲に取得することができる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、図１１〜図１５を参照して、本発明の第２実施形態に係る内視鏡を説明する。
図１１は本発明の第２実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図１２は図１１に示す内視鏡の縦断面図、図１３は図１１に示す内視鏡の分解斜視図である。尚、上述した第１実施形態の内視鏡と同一の部材には同一符号を付し、また、機能的に共通する部材には相当符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。
【００４７】
本実施形態の内視鏡１０１は、本体部１１及び透光性カバー１３で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー１３を通して被写体光を集光する対物レンズ群１１７を保持したレンズホルダ１１９と、外殻内でレンズホルダ１１９を移動させる駆動機構２１と、対物レンズ群１１７から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３と、を備えている。
【００４８】
レンズホルダ１１９は、樹脂材などで形成されており、本体部１１に内嵌する円盤状の鍔部３３と、鍔部３３よりも小径に成形されて透光性カバー１３の円筒部１３ｃ内に進入可能な筒状部１１５と、を有している。鍔部３３は、本体部１１の中心軸、換言すれば外殻の中心軸に沿って本体部１１内をガタツキなくスムースに移動できるようになっている。また、筒状部１１５は、外殻の中心軸に沿って円筒部１３ｃ内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００４９】
本実施形態の内視鏡１０１において、レンズホルダ１１９に保持される対物レンズ群１１７は広角レンズを含んでおり、広角レンズ１１７Ａおよびレンズ１１７Ｂで構成されている。広角レンズ１１７Ａとしては、好ましくは魚眼レンズが用いられる。この場合の魚眼レンズとしては、円周魚眼レンズが傾斜角（レンズ光軸からの角度）の大きい全周方向の観察に好適に利用できる。すなわち、本発明の広角レンズは、対物レンズ群１１７の光軸方向（筒状部１１５の中心軸方向）に対して側方全周方向の観察が可能な観察視野を有する広角レンズである。なお、広角レンズ１１７Ａとしては、この他にも対角魚眼レンズ、一般的な広角レンズ等を用いることもできる。対物レンズ群１１７は、そのレンズ光軸をレンズホルダ１１９の筒状部１１５の中心軸に一致させ、筒状部１１５の先端側の開口部に取り付けられている。
【００５０】
被写体光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して対物レンズ群１１７により集光され、平行光束として外殻の中心軸と平行に筒状部１１５の中心軸上を進行するようになっている。本体部１１内において、レンズホルダ１１９の筒状部１１５の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット３７が配置されている。この撮像ユニット３７、およびレンズホルダ１１９を移動させる駆動機構２１は上述した第１実施形態の内視鏡１と同一であるので、説明を省略する。
【００５１】
次に、本実施形態の内視鏡１０１の動作について説明する。
図８を参照して、電源スイッチ９３が投入され、電源電池２５から各部に電力が供給される。そして、ＬＥＤ５５からの照明光が、対物レンズ群１１７および透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して側方に照射され、被写体が照明される。被写体からの反射光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃおよび対物レンズ群１１７を通して内視鏡１内に取り込まれ、集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。
【００５２】
ここで、図１４に対物レンズ群１１７による視野範囲Ｗの様子を示す。広角レンズ１１７Ａから出射される照明光は、視野範囲Ｗで示す範囲に照射される。この照明光による被写体からの反射光は、視野範囲Ｗに入射された光が撮像素子２３に結像されて取り込まれる。尚、符号Ｍは、視野範囲をＷに限定するためのマスクである。
【００５３】
そして、光電変換により撮像素子２３に蓄積された電荷は、制御ユニット４５の制御部（ＣＰＵ）８１により撮像信号として読み出される。制御部８１は、読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ８３に格納する。
【００５４】
本実施形態の内視鏡１０１の制御プログラムは、上述した第１実施形態の内視鏡１のものと同じであり、図９を参照して、電源スイッチ９３が投入されると、先ず、ステッピングモータ６１が回転駆動され、レンズホルダ１１９が、内視鏡１の外殻の中心軸に沿って進み、原点位置にセットされる（ステップＳ１）。レンズホルダ１１９が原点位置にセットされた後、撮像処理を行う（ステップＳ２）。
【００５５】
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（ステップＳ３）、レンズホルダ１１９を所定距離だけ降下させる。尚、所定距離とは、図１４に示す視野範囲Ｗがレンズホルダ１１９の可動範囲を段だら状に埋めるように、レンズホルダ１１９をステップ移動させる距離であり、例えば、視野範囲Ｗに相当する透光性カバー１３の円筒部１３ｃの高さＬａとすることができる。
【００５６】
レンズホルダ１１９が最降下位置に達するまでは（ステップＳ４）、その移動先で撮像処理（ステップＳ２）を行う。レンズホルダ１１９が最降下位置に到達したらレンズホルダ１１９の降下および撮像処理を終了する（ステップＳ４）。尚、本実施形態においても、メモリ８３に格納された複数の画像データを合成して図１５に示すような画像マップを作成している（ステップＳ５）。
【００５７】
図１５に示す画像マップにおいて、画像データＩＭＧ（１）は、初回に撮像された画像データであり、対物レンズ群１１７が高さｈ１にあるときの全方位（円周角０°〜３６０°）の視野範囲Ｗ１の画像データである。また、画像データＩＭＧ（２）は、２回目に撮像された画像データであり、対物レンズ群１１７がレンズホルダ１１９とともに所定距離降下された高さｈ２にあるときの全方位の視野範囲Ｗ２の画像データである。このようにレンズホルダ１１９を移動させて各移動位置で得た複数の画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）を、その撮像順にレンズホルダ１１９の移動方向に順次結合して、実質的に一枚の画像データ（画像マップ）にする。
【００５８】
本実施形態の内視鏡１０１によれば、対物レンズ群１１７に広角レンズ１１７Ａを用いており、第１実施形態の内視鏡１に比べて円周方向に関してより広範に撮像することができ、特に魚眼レンズを用いれば全方位について撮像することができる。
【００５９】
［第３実施形態］
次に、図１６〜図２２を参照して、本発明の第３実施形態に係る内視鏡を説明する。
図１６は本発明の第３実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図１７は図１６に示す内視鏡の縦断面図、図１８は図１６に示す内視鏡の分解斜視図である。尚、上述した第１実施形態の内視鏡と同一の部材には同一符号を付し、また、機能的に共通する部材には相当符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。
【００６０】
本実施形態の内視鏡２０１は、本体部１１及び透光性カバー１３で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー１３を通して被写体光を集光する対物レンズ１７を保持したレンズホルダ２１９と、外殻内でレンズホルダ２１９を軸方向に移動させる駆動機構２２１と、対物レンズ１７から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３と、を備えている。
【００６１】
レンズホルダ２１９は、樹脂材などで形成されており、本体部１１に内嵌する円盤状の鍔部２３３と、鍔部２３３よりも小径に成形されて透光性カバー１３の円筒部１３ｃ内に進入可能な筒状部２１５と、を有している。鍔部２３３は、本体部１１の中心軸、換言すれば外殻の中心軸に沿って本体部１１内をガタツキなくスムースに移動できるようになっている。また、筒状部２１５は、外殻の中心軸に沿って円筒部１３ｃ内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００６２】
筒状部２１５と鍔部２３３とは別部材とされており、筒状部２１５は、鍔部２３３に組み付けられている。鍔部２３３の中心部には、円筒状の軸部２３６が突出して設けられている。筒状部２１５は、その基端部を軸部２３６に外嵌させて鍔部２３３に組み付けられており、軸部２３６を回転軸に回転自在に支持されている。
【００６３】
レンズホルダ２１９の鍔部２３３には、その外周面に係合溝３５が形成されている。本体部１１の内周面には、外殻の軸に沿って延びるリブ３１が形成されており、レンズホルダ２１９は、鍔部２３３の係合溝２３５を本体部１１のリブ３１に係合させている。そのため、レンズホルダ２１９は、外殻の中心軸に沿って移動を案内され、後述する送りネジ６７を回転軸とする回転を止められる。
【００６４】
筒状部２１５の先端側には、対物ミラー１６が収納されている。そして、筒状部２１５において対物ミラー１６の反射面を径方向に臨む部位には撮像孔が形成されており、この撮像孔に対物レンズ１７が設置されている。被写体光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して対物レンズ１７により集光され、平行光束として対物ミラー１６に向けて進行する。そして、被写体光は、対物ミラー１６の反射面で反射され、平行光束のまま、外殻の中心軸と平行に筒状部２１５の中心軸上を進行するようになっている。
【００６５】
本体部１１内において、レンズホルダ１９の筒状部１５の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット３７が配置されている。撮像ユニット３７については、上述した第１実施形態の内視鏡１と同一であるので、説明を省略する。
【００６６】
レンズホルダ２１９は、上述のとおり鍔部２３３の係合溝３５を本体部１１のリブ３１に係合させることにより、外殻の中心軸に沿って移動を案内されている。以下に、レンズホルダ２１９を外殻の中心軸に沿って移動させる駆動機構２２１について、図１８および図１９を参照しつつ詳細に説明する。
【００６７】
本体部１１内には、外殻の中心軸と平行に配置された送りネジ６７と、送りネジ６７を回転駆動する駆動手段としてのステッピングモータ６１と、が設けられている。ステッピングモータ６１の回転軸にはモータギア６３が取り付けられ、送りネジ６７の一端部にはギア６９が取り付けられている。そして、モータギア６３とギア６９との間に介在して、両ギア６３、６９にそれぞれ噛み合うアイドルギア６５が設けられている。ステッピングモータ６１の回転は、モータギア６３、アイドルギア６５、ギア６９を介して送りネジ６７に伝達される。
【００６８】
一方、レンズホルダ２１９の鍔部２３３には、ステッピングモータ６１、モータギア６３、アイドルギア６５、送りネジ６７、ギア６９、等を挿通させることができる通孔７３が形成されている。そして、鍔部２３３の通孔７３の周縁部には、送りネジ６７に螺合する送りナット７５が、ナット押さえ７７を用いて取り付けられている。レンズホルダ２１９は、上述のとおり外殻の中心軸に沿って移動を案内されており、換言すれば、送りネジ６７を回転軸とする回転を止められている。そのため、送りネジ６７の回転により、この送りネジ６７に螺合している送りナット７５およびそれを保持するレンズホルダ２１９は、送りネジ６７に沿って、つまりは外殻の中心軸に沿って移動する。
【００６９】
さらに、駆動機構２２１には、送りネジ６７と平行に配置された回転軸２６８が設けられている。回転軸２６８は、その外周面に外歯歯車が形成され、送りネジ６７に固定されたギア６９に噛み合っており、送りネジ６７と共にその中心軸まわりに回転する。そして、筒状部２１５の基端部には、回転軸２６８に噛み合うギア２７０が圧入や接着などの適宜な手段により固定されている。送りネジ６７が回転するのに伴って、筒状部２１５のギア２７０はレンズホルダ２１９と共に軸方向に移動しながら回転軸２６８との噛み合いを維持し、筒状部２１５は、回転軸２６８およびキア２７０を介して回転駆動される。
【００７０】
例えば、レンズホルダ２１９が図２０に示す上昇位置にある状態で、ステッピングモータ６１を所定の方向に回転駆動し、モータギア６３、アイドルギア６５、ギア６９を介して送りネジ６７を回転させる。送りネジ６７の回転に伴い、送りナット７５が送りネジ６７に沿って移動する。それにより、レンズホルダ２１９を降下させることができる。
【００７１】
そして、図２１に示すようにレンズホルダ２１９がΔｈだけ降下する間に、筒状部２１５が、回転軸２６８およびキア２７０を介して所定角度だけ回転駆動される。筒状部２１５の回転に伴って対物レンズ１７もまた回転され、それにより撮像視野が円周方向に移動する。
【００７２】
次に、内視鏡２０１の動作について説明する。
図８を参照して、電源スイッチ９３が投入され、電源電池２５から各部に電力が供給される。そして、ＬＥＤ５５からの照明光が、対物レンズ１７および透光性カバー１３の円筒部１３ｃを通して側方に照射され、被写体が照明される。被写体からの反射光は、透光性カバー１３の円筒部１３ｃおよび対物レンズ１７を通して内視鏡２０１内に取り込まれ、集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。光電変換により撮像素子２３に蓄積された電荷は、制御ユニット４５の制御部（ＣＰＵ）８１により撮像信号として読み出される。制御部８１は、読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ８３に格納する。
【００７３】
本実施形態の内視鏡２０１の制御プログラムは、上述した第１実施形態の内視鏡１のものと同じであり、図９を参照して、電源スイッチ９３が投入されると、先ず、ステッピングモータ６１が回転駆動され、レンズホルダ２１９が、内視鏡２０１の外殻の中心軸に沿って進み、原点位置にセットされる（ステップＳ１）。レンズホルダ２１９が原点位置にセットされた後、撮像処理を行う（ステップＳ２）。次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（ステップＳ３）、レンズホルダ２１９を所定距離だけ降下させる。レンズホルダ２１９が最降下位置に達するまでは（ステップＳ４）、その移動先で撮像処理（ステップＳ２）を行う。レンズホルダ２１９が最降下位置に到達したらレンズホルダ２１９の降下および撮像処理を終了する（ステップＳ４）。
【００７４】
図２２は、上記ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返し実行するときの撮像視野の移動を例示する図である。原点位置で行う初回の撮像処理では、「Ｎｏ．００１」の視野で撮像が行われ、撮像素子２３から読み出された撮像信号から「Ｎｏ．００１」の視野の画像データが生成される。
【００７５】
この視野「Ｎｏ．００１」での撮像処理が済んだ後、ステップＳ３で指定パルス数でのステッピングモータ６１の駆動が行われ、レンズホルダ２１９が降下すると共に筒状部２１５が回転し、次の視野は「Ｎｏ．００２」となる。そして、「Ｎｏ．００２」の視野で撮像が行われ、撮像素子２３から読み出された撮像信号から「Ｎｏ．００２」の視野の画像データが生成されることになる。
【００７６】
以後、視野を「Ｎｏ．００３」→「Ｎｏ．００４」→「Ｎｏ．００５」・・・と移動させて撮像処理を繰り返す。筒状部２１５が原点位置から一周したときの撮像視野は図２２の「Ｎｏ．０１１」となり、二周したときの撮像視野は図２２の「Ｎｏ．０２１」となる。
【００７７】
尚、例えばステップＳ３においてステッピングモータ６１に供給されるパルス数を適宜調節し、あるいは送りネジ６７のネジピッチを適宜調節するなどして、円周方向に隣接する撮像視野同士の左右の端部が接し、あるいは若干重なる様に、また、軸方向に隣接する撮像視野同士の上下の端部が接し、あるいは若干重なる様にしてもよい。それによれば、軸方向および円周方向に被写体をもれなく撮影でき、隙間のない画像マップを得ることができる。
【００７８】
本実施形態の内視鏡２０１によれば、駆動機構により対物レンズ１７が軸方向および円周方向に移動され、それに伴って視野が軸方向および円周方向に移動する。そのため、第２実施形態の内視鏡１０１のように魚眼レンズを用いずとも、全方位について撮像することができる。
【００７９】
［第４実施形態］
次に、図２３〜図２７を参照して、本発明の第４実施形態に係る内視鏡を説明する。
図２３は本発明の第４実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図２４は図２３に示す内視鏡の縦断面図、図２５は図２３に示す内視鏡の分解斜視図である。尚、上述した第１実施形態の内視鏡と同一の部材には同一符号を付し、また、機能的に共通する部材には相当符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。
【００８０】
この内視鏡３０１は、本体部１１及び透光性カバー３１３で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー３１３を通して被写体光を集光する対物レンズ１７を保持したレンズホルダ３１９と、外殻内でレンズホルダ３１９を移動させる駆動機構３２１と、対物レンズ１７から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３と、を備えている。
【００８１】
透光性カバー３１３は、円筒形に成形されており、一方の端部３１３ｂは開口している。透光性カバー３１３は、この開口端部３１３ｂを本体部１１の開口端部１１ｃに整合させ、本体部１１に固定されている。透光性カバー３１３の他方の端部（先端部）３１３ａは、被検体の孔への挿入を容易にするために、滑らかな半球状に成形されている。そして、先端部３１３ａと開口端部３１３ｂとは、先端部３１３ａと同径に形成された円筒部３１３ｃにより接続されている。本実施形態の内視鏡３０１において、先端部３１３ａおよび円筒部３１３ｃは、開口端部３１３ｂと同径に成形されている。
【００８２】
上記構成の透光性カバー３１３は、透明な樹脂材などを用い、例えば一体成形により作製することができるが、少なくとも被検体の孔の内周面を臨む円筒部３１３ｃが透明に形成されていればよい。
【００８３】
レンズホルダ３１９は、樹脂材などで形成されており、略円盤状に成形された対物レンズ搭載部３１４と、対物レンズ搭載部３１４よりも小径の円筒状に成形された筒状部３１５とを備えている。筒状部３１５は、その中心軸が、透光性カバー３１３の中心軸、換言すれば外殻の中心軸と一致するように配置されており、対物レンズ搭載部３１４は、筒状部３１５と同軸となるように筒状部３１５の先端に設けられている。
【００８４】
対物レンズ搭載部３１４は、その外径が透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃの内径よりも若干小径に成形され、透光性カバー３１３の中心軸、換言すれば外殻の中心軸に沿って透光性カバー３１３内をガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００８５】
筒状部３１５の外周面には、外歯歯車３１５ａが形成されている。この外歯歯車３１５ａの歯は、筒状部３１５の中心軸と平行に延び、周方向に等間隔に形成されている。また筒状部３１５の内周面には、後述する送りネジ３６７の外周面に形成されたネジ溝に螺合する雌ネジ３１５ｂが形成されている。
【００８６】
対物レンズ搭載部３１４には、筒状部３１５の先端開口に連なって筒状部３１５の軸方向に延びる円柱孔３１４ａが形成されており、この円柱孔３１４ａ内に、対物ミラー１６が収納されている。さらに、対物レンズ搭載部３１４には、半径方向に延び、一端はその外周面に開口するとともに、他端は対物ミラー１６の反射面を径方向に臨むように円柱孔３１４ａに通じる撮像孔３１４ｂが形成されており、この撮像孔３１４ｂの外周側開口部に対物レンズ１７が設置されている。
【００８７】
被写体光は、透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃを通して対物レンズ１７により集光され、平行光束として対物ミラー１６に向けて進行する。そして、被写体光は、対物ミラー１６の反射面で反射され、平行光束のまま、筒状部３１５の中心軸上を、換言すれば外殻の中心軸上を進行するようになっている。
【００８８】
本体部１１内において、レンズホルダ３１９の筒状部３１５の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット３７が配置されている。撮像ユニット３７については、上述した第１実施形態の内視鏡１と同一であるので、説明を省略する。
【００８９】
撮像ユニット３７の基板４３には、レンズホルダ３１９の筒状部３１５と同軸に送りネジ３６７が組み付けられている。送りネジ３６７は、円筒状に成形されており、その内側に集光レンズホルダ４９を収容している。そして、送りネジ３６７は、その外周面にネジ溝が形成されており、このネジ溝を筒状部３１５の内周面の雌ネジ３１５ｂに螺合させて筒状部３１５内に挿入されている。筒状部３１５の中心軸上を進む被写体光は、送りネジ３６７内に進入して集光レンズホルダ４９に保持された集光レンズ５１に入射し、そして集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面に結像される。
【００９０】
尚、被写体を照明する光源となるＬＥＤ５５は、送りネジ３６７の外側に配置されており、ＬＥＤ５５の照明光を対物ミラー１６に向けて反射するハーフミラー５３は、送りネジ３６７の内側にあって、被写体光の光路途中に配置されている。ＬＥＤ５５とハーフミラー５３との間に介在する送りネジ３６７の筒壁には取り付け孔が形成されており、この取り付け孔に照明レンズ３２が取り付けられている。ＬＥＤ５５の照明光は、照明レンズ３２により平行光束とされてハーフミラー５３に入射し、少なくともその一部が対物ミラー１６に向けて反射される。そして、対物ミラー１６に入射した照明光は、対物レンズ１７に向けて反射され、対物レンズ１７および透光性カバー３１３を通して被写体に照射される。
【００９１】
ここで、筒状部３１５を送りネジ３６７に螺合させたレンズホルダ３１９は、送りネジ３６７に沿って、換言すれば外殻の中心軸に沿って移動を案内される。以下に、レンズホルダ３１９を外殻の中心軸に沿って移動させる駆動機構３２１について、図２４を参照しつつ詳細に説明する。
【００９２】
本体部１１内にはステッピングモータ６１が固定されており、また、ステッピングモータ６１のモータギア６３とレンズホルダ３１９の筒状部３１５に形成された外歯歯車３１５ａとの間に介在して、両者にそれぞれ噛み合うアイドルギア６５が設けられている。ステッピングモータ６１の回転は、モータギア６３、アイドルギア６５を介してレンズホルダ３１９に伝達される。
【００９３】
レンズホルダ３１９は、筒状部３１５を送りネジ３６７に外嵌させており、よって、ステッピングモータ６１の回転が伝達されたレンズホルダ３１９は、送りネジ３６７を回転軸として回転する。同時に筒状部３１５は、その内周面に形成された雌ネジ３１５ｂにより送りネジ３６７に螺合している。そのため、レンズホルダ３１９は、送りネジ３６７を回転軸として回転するのに伴い、送りネジ３６７に沿って移動する。
【００９４】
例えば、レンズホルダ３１９が図２６に示す上昇位置にある状態で、ステッピングモータ６１を所定の方向に回転駆動し、モータギア６３、アイドルギア６５を介してレンズホルダ３１９を回転させる。これにより、図２７に示すように、レンズホルダ３１９は、送りネジ３６７を回転軸として回転しながら、送りネジ３６７に沿ってΔｈだけ降下する。レンズホルダ３１９の回転に伴って対物レンズ１７もまた回転され、それにより撮像視野が円周方向に移動する。
【００９５】
次に、内視鏡３０１の動作について説明する。
図８を参照して、電源スイッチ９３が投入され、電源電池２５から各部に電力が供給される。そして、ＬＥＤ５５からの照明光が、対物レンズ１７および透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃを通して側方に照射され、被写体が照明される。被写体からの反射光は、透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃおよび対物レンズ１７を通して内視鏡３０１内に取り込まれ、集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。光電変換により撮像素子２３に蓄積された電荷は、制御ユニット４５の制御部（ＣＰＵ）８１により撮像信号として読み出される。制御部８１は、読み出した撮像信号に適宜画像処理を施して画像データを生成し、生成した画像データをメモリ８３に格納する。
【００９６】
本実施形態の内視鏡３０１の制御プログラムは、上述した第１実施形態の内視鏡１のものと同じであり、図９を参照して、電源スイッチ９３が投入されると、先ず、ステッピングモータ６１が回転駆動され、レンズホルダ３１９が、内視鏡３０１の外殻の中心軸に沿って進み、原点位置にセットされる（ステップＳ１）。レンズホルダ３１９が原点位置にセットされた後、撮像処理を行う（ステップＳ２）。次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（ステップＳ３）、レンズホルダ３１９を所定距離だけ降下させる。レンズホルダ３１９が最降下位置に達するまでは（ステップＳ４）、その移動先で撮像処理（ステップＳ２）を行う。レンズホルダ３１９が最降下位置に到達したらレンズホルダ３１９の降下および撮像処理を終了する（ステップＳ４）。
【００９７】
図２８は、上記ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返し実行するときの撮像視野の移動を例示する図である。原点位置で行う初回の撮像処理では、「Ｎｏ．００１」の視野で撮像が行われ、撮像素子２３から読み出された撮像信号から「Ｎｏ．００１」の視野の画像データが生成される。
【００９８】
この視野「Ｎｏ．００１」での撮像処理が済んだ後、ステップＳ３で指定パルス数でのステッピングモータ６１の駆動が行われ、レンズホルダ３１９が降下すると共に回転し、次の視野は「Ｎｏ．００２」となる。そして、「Ｎｏ．００２」の視野で撮像が行われ、撮像素子２３から読み出された撮像信号から「Ｎｏ．００２」の視野の画像データが生成されることになる。
【００９９】
以後、視野を「Ｎｏ．００３」→「Ｎｏ．００４」→「Ｎｏ．００５」・・・と移動させて撮像処理を繰り返す。レンズホルダ３１９が原点位置から一周したときの撮像視野は図２８の「Ｎｏ．０１１」となり、二周したときの撮像視野は図２８の「Ｎｏ．０２１」となる。
【０１００】
尚、例えばステップＳ３においてステッピングモータ６１に供給されるパルス数を適宜調節し、あるいは送りネジ３６７のネジピッチを適宜調節するなどして、円周方向に隣接する撮像視野同士の左右の端部が接し、あるいは若干重なる様に、また、軸方向に隣接する撮像視野同士の上下の端部が接し、あるいは若干重なる様にしてもよい。それによれば、軸方向および円周方向に被写体をもれなく撮影でき、隙間のない画像マップを得ることができる。
【０１０１】
本実施形態の内視鏡３０１によれば、駆動機構により対物レンズ１７が軸方向および円周方向に移動され、それに伴って視野が軸方向および円周方向に移動する。そのため、第２実施形態の内視鏡１０１のように魚眼レンズを用いずとも、全方位について撮像することができる。
【０１０２】
［第５実施形態］
次に、図２９〜図３３を参照して、本発明の第５実施形態に係る内視鏡を説明する。
図２９は本発明の第４実施形態に係る内視鏡の外観斜視図、図３０は図２９に示す内視鏡の縦断面図、図３１は図２９に示す内視鏡の分解斜視図である。尚、上述した第４実施形態の内視鏡と同一の部材には同一符号を付し、また、機能的に共通する部材には相当符号を付すことにより、説明を省略あるいは簡略する。
【０１０３】
本実施形態の内視鏡４０１は、本体部１１及び透光性カバー３１３で構成された外殻を備え、その内部に、透光性カバー３１３を通して被写体光を集光する対物レンズ１７を保持したレンズホルダ４１９と、外殻内でレンズホルダ４１９を移動させる駆動機構４２１と、対物レンズ１７から取り込まれた被写体光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３と、を備えている。
【０１０４】
レンズホルダ４１９は、樹脂材などで形成されており、略円盤状に成形された対物レンズ搭載部４１４と、対物レンズ搭載部４１４と同径の円筒状に成形された筒状部４１５とを備えている。筒状部４１５は、その中心軸が、透光性カバー３１３の中心軸、換言すれば外殻の中心軸と一致するように配置されており、対物レンズ搭載部４１４は、筒状部４１５と同軸となるように筒状部４１５の先端に設けられている。
【０１０５】
対物レンズ搭載部４１４および筒状部４１５は、その外径が透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃの内径よりも若干小径に成形され、透光性カバー３１３の中心軸、換言すれば外殻の中心軸に沿って透光性カバー３１３内をガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【０１０６】
筒状部４１５の内周面には、内歯歯車４１５ａが形成されている。この内歯歯車４１５ａの歯は、筒状部４１５の中心軸と平行に延び、周方向に等間隔に形成されている。また筒状部４１５の外周面には、本体部１１の内周面に形成されたネジ溝に螺合する雄ネジ４１５ｂが形成されている。
【０１０７】
対物レンズ搭載部４１４には、筒状部４１５の先端開口に連なって筒状部４１５の軸方向に延びる円柱孔４１４ａが形成されており、この円柱孔４１４ａ内に、対物ミラー１６が収納されている。さらに、対物レンズ搭載部４１４には、半径方向に延び、一端はその外周面に開口するとともに、他端は対物ミラー１６の反射面を径方向に臨むように円柱孔４１４ａに通じる撮像孔４１４ｂが形成されており、この撮像孔４１４ｂの外周側開口部に対物レンズ１７が設置されている。
【０１０８】
被写体光は、透光性カバー３１３の円筒部３１３ｃを通して対物レンズ１７により集光され、平行光束として対物ミラー１６に向けて進行する。そして、被写体光は、対物ミラー１６の反射面で反射され、平行光束のまま、外殻の中心軸と平行に筒状部４１５の中心軸上を進行するようになっている。
【０１０９】
本体部１１内において、レンズホルダ４１９の筒状部４１５の中心軸の延長線上にあたる位置には、撮像ユニット３７が配置されている。撮像ユニット３７については、上述した第１実施形態の内視鏡１と同一であるので、説明を省略する。
【０１１０】
ここで、筒状部４１５を本体部１１の内周面に形成されたネジ溝に螺合させたレンズホルダ４１９は、本体部１１の中心軸に沿って、換言すれば外殻の中心軸に沿って移動を案内される。以下に、レンズホルダ４１９を外殻の中心軸に沿って移動させる駆動機構４２１について、図３０を参照しつつ詳細に説明する。
【０１１１】
本体部１１内にはステッピングモータ６１が固定されており、また、ステッピングモータ６１のモータギア６３とレンズホルダ４１９の筒状部４１５に形成された内歯歯車４１５ａとの間に介在して、両者にそれぞれ噛み合うアイドルギア６５が設けられている。ステッピングモータ６１の回転は、モータギア６３、アイドルギア６５を介してレンズホルダ４１９に伝達される。
【０１１２】
レンズホルダ４１９は、筒状部４１５を本体部１１に内嵌させており、よって、ステッピングモータ６１の回転が伝達されたレンズホルダ４１９は、本体部１１の中心軸を回転軸として回転する。同時に筒状部４１５は、その外周面に形成された雄ネジ４１５ｂにより本体部１１の内周面に形成されたネジ溝に螺合している。そのため、レンズホルダ４１９は、本体部１１の中心軸を回転軸として回転するのに伴い、本体部１１の中心軸に沿って移動する。
【０１１３】
例えば、レンズホルダ４１９が図３２に示す上昇位置にある状態で、ステッピングモータ６１を所定の方向に回転駆動し、モータギア６３、アイドルギア６５を介してレンズホルダ４１９を回転させる。これにより、図３３に示すように、レンズホルダ４１９は、本体部１１の中心軸を回転軸として回転しながら、本体部１１の中心軸に沿ってΔｈだけ降下する。レンズホルダ４１９の回転に伴って対物レンズ１７もまた回転され、それにより撮像視野が円周方向に移動する。
【０１１４】
本実施形態の内視鏡４０１の動作は、上述した第４実施形態の内視鏡３０１と同様であり、駆動機構により対物レンズ１７を保持したレンズホルダ４１９を軸方向および円周方向に逐次移動させながら全方位について撮像する。
【０１１５】
本実施形態の内視鏡４０１によれば、レンズホルダ４１９の移動を案内するにあたって、上述した第４実施形態の内視鏡３０１の送りネジ３６７に替えて本体部１１の内周面を用いており、部品点数の削減を図ることができると共に、本体部１１の内周面に案内される筒状部４１５の内側に撮像駆動ユニット部３７等を収納することができ、スペースを有効に利用して内視鏡の小型化を図ることができる。
【０１１６】
次に、上述した各実施形態の内視鏡の好適な使用例について説明する。
【０１１７】
（ｉ）子宮内視鏡としての使用例：
近年、女性が罹患する子宮頸ガンの若年齢化が進んでいるが、子宮頸ガンは発見が早ければ部分摘出で大事に至らないため、早期発見が重要である。しかし、女性の場合、自分の体を見られることに抵抗があり、検診人口が増えないという傾向がある。
【０１１８】
上述した各実施形態の内視鏡は、その寸法形状を適切な大きさに設計しておけば、子宮頸ガンの検診に有効である。各実施形態の内視鏡を女性の膣腔内に挿入し、一連の撮像視野が子宮頸部に達するように先端部から内視鏡を子宮頸部にまで挿入することで、子宮頸部の内周面の様子をもれなく撮像することが可能となる。
【０１１９】
例えば、診察室で内視鏡を患者自身の手によって子宮頸部にまで挿入してもらい、医師は別室で挿入位置を指示したり撮像画像をオンラインでモニタ観察するようにすれば、患者の心理的負担が軽減され、もって検診人口を増やすことが可能となる。
【０１２０】
また、上述した内視鏡は、電源スイッチ９３を閉じれば、対物レンズを保持するレンズホルダが自動的に原点位置に戻り撮像処理が自動的に行われるため、この内視鏡を患者に貸し出し、患者自身が自宅で自身の子宮頸部の画像を撮像することが可能となる。医者は、内視鏡を回収し、メモリ８３内の撮像画像データを調べることで、診断が可能となる。
【０１２１】
（ii)大腸用，直腸用の内視鏡としての使用例：
大腸や直腸の検診を行う場合、従来は、先端部に撮像素子が搭載された内視鏡で観察するため、患部を斜め上方向から観察することになる。しかし、上述した各実施形態の内視鏡を患部位置まで挿入し、撮像を行えば、患部を垂直上方位置から観察することが可能となり、より詳細に観察ができ、精度の高い診断が可能となる。
【０１２２】
（iii）工業用内視鏡としての使用例：
例えば、細い配管内の微細なキズを観察するような工業用の内視鏡として上述した各実施形態の内視鏡を用いることができる。観察対象となる孔や隙間の開口の大きさや挿入する深さに応じた寸法形状の内視鏡を用意する。上記したように、キズ等に対して孔の内周面に対して垂直上方から観察できるため、より詳細な観察が可能となる。また、一度挿入すれば、広い範囲（レンズホルダ１９の軸方向の移動可能長さにおける全周囲の範囲）の観察が可能となり、小さなキズなどの見逃し率も低下する。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明に係る内視鏡は、狭い孔内の内壁面に対しても、広い範囲にわたって詳細に撮像することが可能となる。また、患部や傷などに対して垂直上方から観察することが可能となる。そのため、より精度の高い診断を行うことができ、医療用内視鏡、工業用内視鏡として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内視鏡の外観斜視図である。
【図２】図１の内視鏡の縦断面図である。
【図３】図１の内視鏡の分解斜視図である。
【図４】図１の内視鏡において固体撮像素子を含む撮像ユニットを拡大して示す斜視図である。
【図５】図１の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する斜視図である。
【図６】図１の内視鏡において対物レンズを保持する支持体を駆動する駆動機構を説明する斜視図である。
【図７】図６の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。
【図８】図１の内視鏡の機能ブロック図である。
【図９】図１の内視鏡の制御フローチャートである。
【図１０】図１の内視鏡で作成される画像マップを示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る内視鏡の外観斜視図である。
【図１２】図１０の内視鏡の縦断面図である。
【図１３】図１０の内視鏡の分解斜視図である。
【図１４】図１０の内視鏡における視野範囲を説明する断面図である。
【図１５】図１０の内視鏡で作成される画像マップを示す模式図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る内視鏡の外観斜視図である。
【図１７】図１６の内視鏡の縦断面図である。
【図１８】図１６の内視鏡の分解斜視図である。
【図１９】図１６の内視鏡において対物レンズを保持する支持体を駆動する駆動機構を説明する斜視図である。
【図２０】図１６の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【図２１】図１６の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【図２２】図１６の内視鏡における視野範囲を説明する模式図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る内視鏡の外観斜視図である。
【図２４】図２３の内視鏡の縦断面図である。
【図２５】図２３の内視鏡の分解斜視図である。
【図２６】図２３の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【図２７】図２３の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【図２８】図２３の内視鏡における視野範囲を説明する模式図である。
【図２９】本発明の第５実施形態に係る内視鏡の外観斜視図である。
【図３０】図２９の内視鏡の縦断面図である。
【図３１】図２９の内視鏡の分解斜視図である。
【図３２】図２９の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【図３３】図２９の内視鏡において対物レンズを保持する支持体の動作を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１    内視鏡
１１  本体部（外殻）
１３  透光性カバー（外殻）
１３ｃ  円筒部（窓部）
１６  対物ミラー（対物光学系）
１７  対物レンズ（対物光学系）
１９  レンズホルダ（支持体）
２１  駆動機構
２３  固体撮像素子
２５  電源電池
５１  集光レンズ（対物光学系）
６１  ステッピングモータ（駆動手段）
６７  送りネジ
８１  制御部（制御手段）
８３  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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