(57)【要約】【課題】  実用的な被写界深度が得られ、かつ、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置が可能な電子内視鏡を提供する。【解決手段】  挿入部の先端部１１には、単焦点の対物レンズ系１７とその結像位置に受光面が配置されたＣＣＤ１８とからなる撮像ユニット１９が設けてある。撮像ユニット１９は、最も解像力が高い物体距離ｄ１に配置した３５μｍのピッチの白黒の帯（ストライプ）Ｓ１を識別可能とする条件を満たし、かつ遠景側となる距離ｄ２＝５０ｍｍに配置した０．５ｍｍのピッチの白黒の帯（ストライプ）Ｓ２も識別可能とする。また撮像ユニット１９に隣接するチャンネルの先端開口２６から処置具２８の先端側を突出させることにより、その処置具２８の先端側の像がＣＣＤ１８に結像され、処置を円滑に行うことを可能とした。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置具を挿通するチャンネルと、被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とを挿入部に有する電子内視鏡において、
同じ幅の白と黒の帯の被写体を、前記対物光学系を介して撮像し、得られる画像信号から輝度信号を生成した場合における前記白の被写体に対する輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
挿入部の先端からの距離が５０ｍｍの位置における白黒ペアの帯のピッチが０．５ｍｍの被写体を撮像した際に上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力し、
前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力する物体距離において、前記チャンネルの先端開口より突出させた処置具の先端付近の像が前記固体撮像素子の受光面上に結像されるようにしたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
前記対物光学系及び固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が２５万画素以上、８５万画素以下のモザイクカラーフィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項３】
前記対物光学系及び前記固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が１０万画素以上、３５万画素以下の白黒の固体撮像素子を有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項４】
前記対物光学系の先端レンズ面での光線高Ｌｈ、前記チャンネルの先端開口の半径Ｒ、前記対物光学系の光軸と前記先端開口の中心との距離Ｄ、前記対物光学系による前記固体撮像素子に結像可能な画角θとした場合、挿入部の先端から前記処置具が突出する突出量Ｈａｌｌとした場合、前記物体距離をｄとすると
Ｈａｌｌ＝（Ｄ−Ｌｈ＋Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）≦ｄ
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項５】
処置具を挿通するチャンネルと、被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とを挿入部に有する電子内視鏡と、
前記固体撮像素子からの画像信号をモニタに表示するための映像信号に変換する画像処理装置と、
を備えた電子内視鏡システムにおいて、
同じ幅の白と黒の帯の被写体を、前記対物光学系を介して撮像し、得られる画像信号から前記画像処理装置により前記モニタに表示可能な映像信号を生成した場合、
前記白の被写体に対する輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
挿入部の先端からの距離が５０ｍｍの位置における白黒ペアの帯のピッチが０．５ｍｍの被写体を撮像した際に上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力し、
前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力する物体距離において、前記チャンネルの先端開口より突出させた処置具の先端付近の像が前記モニタ上に表示されるようにしたことを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記チャンネルの先端開口は、前記モニタ上における前記固体撮像素子により撮像された光学像を表示する表示エリアにおける表示エリアの広い方向に対応するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
さらに前記被写体を照明する照明光を発生する照明光発生手段を有し、前記照明光発生手段は、前記処置具がモニタ上に表示されることを検出する処置具検出手段と、前記処置具付近の輝度を検出する輝度検出手段と、前記処置具付近の明るさを適正な明るさとなるよう照明光を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記対物光学系及び固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が２５万画素以上、８５万画素以下のモザイクカラーフィルタを有することを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記対物光学系及び前記固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が１０万画素以上、３５万画素以下の白黒の固体撮像素子を有することを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記対物光学系の先端レンズ面での光線高Ｌｈ、前記チャンネルの先端開口の半径Ｒ、前記対物光学系の光軸と前記先端開口の中心との距離Ｄ、前記対物光学系による前記固体撮像素子に結像可能な画角θとした場合、挿入部の先端から前記処置具が突出する突出量Ｈａｌｌとした場合、前記物体距離をｄとすると
Ｈａｌｌ＝（Ｄ−Ｌｈ＋Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）≦ｄ
を満たすことを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を備え、さまざまな処置具と共に使用可能な電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、周知の通り、直接目視できない生体内等を観察することができ、医療分野を中心に診断、治療に広く使用されている。そして、被写体像をＣＣＤ等の固体撮像素子によって電気信号に変換し、モニタにて観察可能とした電子内視鏡が普及している。さらに近年、被写体の詳細な観察をすべく、ズーム光学系を採用した電子内視鏡や、多画素な固体撮像素子を用いた高解像内視鏡が普及してきている。  
前者のズーム光学系を採用した電子内視鏡は、先端部の構成の大型化や操作性の悪化は許されないといった制約から複雑な構成は採用できず、１つのレンズ群を移動させ、視野角を変化させる変倍ズーム光学系が一般的である。
【０００３】
また、特開２０００−３３００１９号公報に示されるような変倍ズーム光学系では、図１１に示すように物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群９１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群９２と、負の屈折力を有する第３レンズ群９３とから構成され、変倍に際し、第１レンズ群９１と第３レンズ群９３は不動であり、第２レンズ群９２が物像間距離を変化させない光軸上の異なる２点に移動することを特徴としている。なお、Ｇはフィルタ類を示す。  
これによると、変倍時に物像間距離が変化しない小型で高性能な２焦点タイプの内視鏡対物変倍光学系を得ることができ、ズーム光学系による被写体の詳細な観察ができるといった効果がある。  
また、後者の多画素な固体撮像素子を用いた高解像内視鏡では、従来よりも多画素な固体撮像素子を用いることで、被写体をより高解像に撮像することができるため、被写体の詳細な観察が可能になるといった効果がある。
【特許文献１】特開２０００−３３００１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特開２０００−３３００１９号公報に示されるような変倍ズーム光学系を用いた内視鏡では、被写体の詳細観察をする際に撮像光学系内のレンズを移動させることによって画角を変化させ、倍率を変化させるため、倍率を上げるためには、画角を狭くする必要がある。  
一方、チャンネル先端開口より突出した処置具が、固体撮像素子を含む撮像光学系によって撮像されるためには、撮像光学系の画角と、撮像光学系と処置具との距離により決定し、撮像光学系と処置具が近ければ近いほど、また、撮像光学系の画角が広ければ広いほど、処置具は撮像光学系に早く撮像される。
【０００５】
被写体を詳細に観察するために近接し、さらに倍率を上げ画角を狭くした場合、チャンネル先端開口から突出させた処置具が撮像光学系で撮像されにくくなり、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置といった作業は困難になるといった課題がある。  
また、単焦点光学系を用いた内視鏡で高精細に観察するために、多画素の固体撮像素子を用いた場合では、一般的に画素数が多ければ多いほど光学系の被写界深度は狭くなるため、被写体の詳細観察をすべく、最近接時に高い解像力が得られるように光学系を調整すると、遠点の被写界深度が足りず内視鏡として実用的な被写界深度を得ることが出来ないといった課題がある。
【０００６】
例えば、１００万画素以上のモザイクフィルタ方式の固体撮像素子を用いた撮像光学系の場合、被写界深度を広げるためにはＦｎｏを大きくする必要があるが、Ｆｎｏを大きくし過ぎると光の回折により像のコントラストが低下するため、単焦点光学系では最近接時における高い解像度と実用的な被写界深度の確保との両立が難しい。
【０００７】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、実用的な被写界深度が得られ、かつ、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置が可能な電子内視鏡及び電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は、処置具を挿通するチャンネルと、被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とを挿入部に有する電子内視鏡において、
同じ幅の白と黒の帯の被写体を、前記対物光学系を介して撮像し、得られる画像信号から輝度信号を生成した場合における前記白の被写体に対する輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
挿入部の先端からの距離が５０ｍｍの位置における白黒ペアの帯のピッチが０．５ｍｍの被写体を撮像した際に上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力し、
前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力する物体距離において、前記チャンネルの先端開口より突出させた処置具の先端付近の像が前記固体撮像素子の受光面上に結像されるようにしたことを特徴とする。  
上記構成により、５０ｍｍの距離で０．５ｍｍの被写体が認識可能なため、遠景で観察に必要な解像力を有している。また、白黒ペアの帯が３５μｍの被写体が可能といった詳細な観察が可能な距離において、処置具が固体撮像素子の受光面に結像されるようにしているので、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置が可能となる。
【０００９】
また、本発明の請求項２は、上記請求項１の構成において、前記対物光学系及び固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が２５万画素以上、８５万画素以下のモザイクカラーフィルタを有することを特徴とする。  
上記構成により、視野角を１００°以上の場合、処置具を認識可能な処置具の最小突出距離を短くできる。また、画素数が２５万画素の場合、３５μｍの被写体を観察する距離が短くなる為、モニタ上に大きく表示できる。  
また、画素数が８５万画素の場合、３５μｍの被写体を観察する距離が比較的遠くなるため、処置具の操作がしやすくなる。
【００１０】
また、本発明の請求項３は、上記請求項１の構成において、前記対物光学系及び前記固体撮像素子を含む撮像装置の視野角は、１００°以上で、前記固体撮像素子は、モニタ表示に有効な画素数が１０万画素以上、３５万画素以下の白黒の固体撮像素子を有することを特徴とする。  
上記構成により、視野角が１００°以上の場合、処置具を認識可能な処置具の最小突出距離を短くできる。  
また、画素数が１０万画素の場合、３５μｍの被写体を観察する距離が短くなる為、モニタ上に大きく表示できる。  
また、画素数が３５万画素の場合、３５μｍの被写体を観察する距離が比較的遠くなるため、処置具の操作がしやすくなる。
【００１１】
また、本発明の請求項４は、上記請求項１の構成において、前記対物光学系の先端レンズ面での光線高Ｌｈ、前記チャンネルの先端開口の半径Ｒ、前記対物光学系の光軸と前記先端開口の中心との距離Ｄ、前記対物光学系による前記固体撮像素子に結像可能な画角θとした場合、挿入部の先端から前記処置具が突出する突出量Ｈａｌｌとした場合、前記物体距離をｄとすると
Ｈａｌｌ＝（Ｄ−Ｌｈ＋Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）≦ｄ
を満たすことを特徴とする。  
上記構成により、３５μｍの被写体を識別可能とする物体距離ｄ以下の状態で処置具の先端側を固体撮像素子の受光面上に結像することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項５は、処置具を挿通するチャンネルと、被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とを挿入部に有する電子内視鏡と、
前記固体撮像素子からの画像信号をモニタに表示するための映像信号に変換する画像処理装置と、
を備えた電子内視鏡システムにおいて、
同じ幅の白と黒の帯の被写体を、前記対物光学系を介して撮像し、得られる画像信号から前記画像処理装置により前記モニタに表示可能な映像信号を生成した場合、
前記白の被写体に対する輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
挿入部の先端からの距離が５０ｍｍの位置における白黒ペアの帯のピッチが０．５ｍｍの被写体を撮像した際に上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力し、
前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力する物体距離において、前記チャンネルの先端開口より突出させた処置具の先端付近の像が前記モニタ上に表示されるようにしたことを特徴とする。  
上記構成により、５０ｍｍの距離で０．５ｍｍの被写体が認識可能なため、遠景で観察に必要な解像力を有している。また、白黒ペアのピッチが３５μｍの被写体が可能といった詳細な観察が可能な距離において、処置具がモニタ上に表示されるようにしているので、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置が可能となる。
【００１３】
また、本発明の請求項６は、上記請求項５において、前記チャンネルの先端開口は、前記モニタ上における前記固体撮像素子により撮像された光学像を表示する表示エリアにおける表示エリアが広い方向に対応するように配置されていることを特徴とする。  
上記構成により、モニタ上の表示エリアにおける表示エリアが広い方向にチャンネルの先端開口が配置されている為、処置具が先端開口から突出した際、モニタ上に表示される距離を短くできる。
【００１４】
また、本発明の請求項７は、上記請求項５において、さらに前記被写体を照明する照明光を発生する照明光発生手段を有し、前記照明光発生手段は、前記処置具がモニタ上に表示されることを検出する処置具検出手段と、前記処置具付近の輝度を検出する輝度検出手段と、前記処置具付近の明るさを適正な明るさとなるよう照明光を制御する制御手段とを有することを特徴とする。  
上記構成により、処置具を先端開口から突出させ、前記処置具がモニタ上に表示された場合、処置具検出手段は処置具が表示されたことを検出し、処置具検出手段によって処置具付近の輝度を検出する。検出した輝度が適正な明るさとなるように、照明光を制御する為、処置する際の処置具付近が適正な明るさとなり、処置がしやすくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被写体の詳細観察が可能で、かつ、被写体の詳細観察をしながら処置具での処置が可能な電子内視鏡及び電子内視鏡システムを提供することができる。  
また、本発明によれば、対物光学系として単焦点光学系を採用しているために、変倍光学系や可変焦点光学系と比較して簡単な構造で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。  
【実施例１】
【００１７】
図１ないし図６は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１を備えた内視鏡システムの概略の構成を示す構成図、図２は撮像ユニットの断面図、図３は本実施例の電子内視鏡の挿入部先端の先端面を正面から見た正面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線の概略断面図、図５は処置具チャンネルに処置具を挿入し、先端開口から処置具を突出させたときの断面図、図６は本実施例の作用の説明図を示す。  
図１に示すように電子内視鏡システム１は、本実施例の電子内視鏡２と、この電子内視鏡２の照明光を供給する光源装置３と、電子内視鏡２に内蔵した撮像手段に対する信号処理を行う画像処理装置（信号処理装置）４と、画像処理装置４から出力される標準的な映像信号が入力されることにより、内視鏡画像を表示するハイビジョンＴＶ（ＨＤＴＶと略記）方式に対応したモニタ５とから構成される。
【００１８】
本実施例の電子内視鏡２は、被検体に挿入される細長の挿入部７と、この挿入部７の後端に設けられ、術者等の操作者が把持して操作を行う操作部８と、この操作部８から延出されたケーブル部９とを有する。  
挿入部７は、その先端に硬質の先端部１１が設けられ、この先端部１１には後述する撮像ユニットなどが設けられている。  
挿入部７内には照明光を伝送するライトガイド１４が挿通されており、このライトガイド１４の後端側はケーブル部９を経てその端部に設けたライトガイドコネクタ１５に至る。このライトガイドコネクタ１５を光源装置３に接続することにより、光源装置３からライトガイド１４の後端面には、照明光が供給される。  
光源装置３から供給された照明光は、ライトガイド１４により伝送され、先端部１１に固定された先端面からさらにこの先端面に対向して照明窓に取り付けた照明レンズ１６ａ、１６ｂ（図３参照）を経て前方に出射され、体腔内の患部等の被写体を照明する。
【００１９】
先端部１１には、照明窓に隣接して観察窓（撮像窓）が設けてあり、この撮像窓には、照明された被写体の光学像を結ぶ対物レンズ系（対物光学系）１７と、この対物レンズ系１７の結像位置にその受光面（光電変換面）が配置された固体撮像素子としての例えば電荷結像素子（ＣＣＤと略記）１８とを備えた撮像ユニット１９が配置されている。  
撮像ユニット１９には、信号ケーブル２１の一端が接続され、挿入部７内に挿通された信号ケーブル２１はさらにケーブル部９内を挿通されてその後端の信号コネクタ２２にその他端が接続されている。  
この信号コネクタ２２を、画像処理装置４に接続することにより、画像処理装置４のＣＣＤ駆動部２３からのＣＣＤ駆動信号によりＣＣＤ１８は駆動され、ＣＣＤ１８は光電変換した画像信号（撮像信号）を出力する。  
この撮像信号は、画像処理装置４内で信号処理されてモニタ５には、内視鏡画像が表示される。
【００２０】
また、挿入部７内には様々な処置具を挿通可能とするチャンネル２５が設けてある。このチャンネル２５は、先端部１１において開口するチャンネル先端開口（先端開口或いは鉗子口ともいう）２６と、操作部８の前端付近の処置具挿入口２７と、先端開口２６と、処置具挿入口２７とを接続するチャンネルチューブ２５ａとからなる。  
そして、この処置具挿入口２７から処置具２８を挿入することにより、この処置具２８の先端側を先端開口２６から突出させ、患部組織を採取したり、切除などの処置を行うことができるようにしている。  
また、本実施例においては、患部組織等の検査対象或いは処置対象とする被写体と共に、先端開口２６から突出される処置具２８の先端側を撮像ユニット１９の視野内に入れてこの突出する処置具２８をモニタ５の表示面に表示し、処置等を円滑に行うことができるようにしている。
【００２１】
本実施例では、ＣＣＤ１８は、補色のモザイクカラーフィルタを備えたモザイクカラーフィルタ方式のＣＣＤであり、画素ピッチは２．５μｍであり、モニタ表示に有効な画素数は、８１万画素、ＣＣＤ受光面上の最大像高は１．３ｍｍのものを採用している。  
上記撮像ユニット１９は、最大画角１３８°の単焦点の対物レンズ系１７が用いられており、対物レンズ系１７は、光の回折限界を超えないようにＦｎｏ（Ｆナンバ）１０．０となるように設定されている。また、物体距離４．２ｍｍ時に最高の解像力が得られるようにピント調整が行なわれている。  
本実施例で用いている対物レンズ系１７のレンズデータを以下に示す。ここで、Ｆｌは、対物レンズ系１７の焦点距離、Ｒａはレンズの曲率半径、Ｄａは面間隔、Ｎｅは水銀ｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率、Ｖｄはアッベ数である。
【００２２】
Ｆｌ＝１．３３７８５ｍｍ
面Ｎｏ．  Ｒａ                Ｄａ        Ｎｅ                Ｖｄ
１          ∞              ０．４０    １．７７０６７        ７１．７
２        ０．９７７        ０．５７
３          ∞              ０．４０    １．５２４９８        ５９．９
４          ∞              ０．８４  
５          ∞（絞り）      ０．０３
６          ∞              １．９０    １．８１０７８        ４０．９
７      −２．１９２        ０．１０
８        ３．１６８        １．６８    １．５１８２５        ６４．１
９      −１．６７６        ０．３９    １．９３４２９        １８．９
１０    −５．０４８        ０．１０
１１        ∞              ０．６０    １．５１９６５        ７５．０  
１２        ∞              １．１６
１３        ∞              １．００    １．５１８２５        ６４．１
１４        ∞              ０．０３    １．５１１９          ６４．１  
１５        ∞              １．００    １．６１３７９        ５０．２  
１６        ∞              ０．００
撮像ユニット１９の構成について、図２を用いて説明する。
【００２３】
対物レンズ系１７を構成する複数のレンズは、適正な面間隔と各レンズの芯出しが行なわれるように、レンズ枠３１とスペーサ３２ａ、３２ｂを用いて保持、固定されている。ＣＣＤ１８は、ＣＣＤチップ１８ａとＣＣＤ基板１８ｂとＣＣＤ駆動用部品１８ｃと封止ガラス１８ｄとで構成されている。  
ＣＣＤチップ１８ａには、ＣＣＤ基板１８ｂがワイヤボンディング等により電気的に接続されており、また接着剤等により機械的に固定されている。ＣＣＤ基板１８ｂ上にはカップリングコンデンサや、電流増幅用のトランジスタ等のＣＣＤ駆動用部品１８ｃが半田付けされている。ＣＣＤチップ１８ａの受光面には、受光面を保護するための封止ガラス１８ｄが光学接着剤等にて接着固定されている。
【００２４】
レンズ枠３１は、対物レンズ系１７の光軸方向に平行移動可能なように、ＣＣＤ枠３３と嵌合しており、前記対物レンズ系１７の光軸と、前記ＣＣＤ１８の受光面が垂直となるように、ＣＣＤ枠３３にＣＣＤ１８が接着固定されている。  
ＣＣＤ基板１８ｂには信号ケーブル２１の信号線を半田付けするためのランド（図示せず）が設けられており、信号ケーブル２１の信号線が半田付けされている。ＣＣＤ枠３３からＣＣＤ１８をへて、信号ケーブル２１のＣＣＤ基板１８ｂとの接続部にかけて、機械的に保護するようにＣＣＤ保護枠３４が配置されている。  
このＣＣＤ保護枠３４には、ＣＣＤチップ１８ａの背面部付近に、切り欠き部が設けられており、この切り欠き部から挿入するように熱伝導性の良い、例えばアルミニウム合金や、銅合金で形成された放熱部材３５が配置されている。この放熱部材３５には、熱伝導性の良い金属を導体とした、放熱用ケーブル３６が半田付けや接着剤等で機械的に接続されている。
【００２５】
ＣＣＤ保護枠３４内部には、封止樹脂が充填され、熱収縮性のあるチューブ３７にてＣＣＤ１８周辺は封止される。放熱用ケーブル３６は、熱容量の大きい部材、例えば挿入部７の先端部１１に半田付けされている。信号ケーブル２１は、複数の同軸線と複数の単線とをより合わせた上に、フッ素樹脂製のテープを巻き、その上に、一括シールドとして銅線が巻きつけられ、さらにその上にフッ素樹脂製のテープが巻かれて、その上にテフロン（Ｒ）系のシースで覆われている。  
挿入部７の先端部１１は、図３に示されるように、先端レンズの外径がφ２．８ｍｍである対物レンズ系１７を含む撮像ユニット１９と、チャンネル先端開口２６と、対物レンズ系１７の外表面に送水、送気して付着した汚物を除去する送気送水ノズル３９と、光源装置３に接続されたライトガイド１４により伝送（導光）された光により被写体を照明するための照明レンズ１６ａ、１６ｂとが配設されている。
【００２６】
撮像ユニット１９は、被写体を撮像し、モニタ５に表示したときのモニタ５上の上下方向が、図３に示す挿入部７の先端部１１の上下方向と一致するように、先端部１１に取り付けられている。また、本実施例におけるチャンネルチューブ２５ａは、例えばテフロン（Ｒ）製の内径２．８ｍｍのチューブを用いている。  
図４に示すように、対物レンズ系１７の光軸Ｏと、（チャンネルチューブ２５ａの先端が接続された）先端開口２６は、平行に配置されており、本実施例においては、対物レンズ系１７の中心（光軸Ｏ）と先端開口２６の中心軸の距離Ｄは、６ｍｍに設定している。この先端開口２６の半径Ｒの２倍は、チャンネルチューブ２５ａの内径と同じ２．８ｍｍである。  
図１に示すように光源装置３は、ランプ４０を有し、このランプ４０の照明光は、絞り駆動部４１により駆動される絞り４２の開口により透過光量が調整された後、集光レンズ４３を経てライトガイドコネクタ１５におけるライトガイド１４の入射端面に入射される。そして、上述のようにライトガイド１４の先端からさらに照明レンズ１６ａ、１６ｂを経て被写体側に照明光が出射される。
【００２７】
なお、ライトガイド１４は、挿入部７内において、２本に分岐され、図３に示すように先端部１１では２箇所に配置された照明レンズ１６ａ、１６ｂから照明光がそれぞれ出射される。  
図１に示すように画像処理装置４には、ＣＣＤ１８からの画像信号が入力されるＣＤＳ回路４４を有し、このＣＤＳ回路４４により信号成分が抽出された後、Ａ／Ｄ変換器４５によりデジタル信号に変換される。  
このＡ／Ｄ変換器４５により変換されたデジタルの画像信号は、輝度信号と色信号からなる映像信号を生成する信号変換部４６に入力される。この信号変換部４６により、生成された映像信号は、γ補正等、様々なの画像処理を行う画像処理部４７に入力される。この画像処理部４７の出力信号はＤ／Ａ変換器４８に入力され、アナログのＨＤＴＶ方式に対応した映像信号に変換された後、モニタ５に出力される。
【００２８】
また、信号変換部４６からの輝度信号は、調光信号を生成する自動調光部４９に入力され、この自動調光部４９により自動調光信号が生成される。この自動調光信号は、光源装置３の絞り駆動部４１に入力され、絞り４２の開口量を自動調整する。  
この自動調光部４９は、例えば処置具の反射光量や色によって、処置具が撮像ユニット１９の視野内に入ったこと（換言するとＣＣＤ１８の受光面上に処置具の画像が結像されること）を検出する処置具検出部４９ａを内蔵している。  
また、この自動調光部４９は、この処置具検出部４９ａの出力信号は、調光するための輝度を検出する輝度検出部４９ｂと、この輝度検出部４９ｂからの出力信号から自動調光信号を生成する調光信号生成部４９ｃとを有する。  
上記輝度検出部４９ｂは、処置具検出部４９ａにて処置具を検出した場合には、処置具の像が結像される領域付近におけるピーク輝度（光量）や、この領域付近での平均輝度（光量）を検出する。
【００２９】
また、この輝度検出部４９ｂは、処置具検出部４９ａにて処置具が検出されない場合には、画面全体でのピーク輝度や平均輝度を検出する。  
また調光信号生成部４９ｃは、輝度検出部４９ｂからのピーク輝度や平均輝度の信号により適正な明るさの信号が得られるように光源装置３の照明光量を調整する自動調光信号を生成し、光源装置３の絞り駆動部４１に出力する。  
本実施例の電子内視鏡２は、上述したレンズデータに示す単焦点の対物レンズ系１７及びＣＣＤ１８による撮像ユニット１９により、従来例における５０μｍ程度のピッチの白黒を識別可能な解像力よりも高い３５μｍピッチの白黒を識別可能とする解像力を確保する（条件を満たす）と共に、従来例と同等の遠景側を観察するのに必要とされる解像力を確保していることを特徴とする。  
そして、撮像ユニット１９のＣＣＤ１８は、このような解像力に対応した画像信号を出力するため、その画像信号に対して標準的な映像信号を生成する信号処理を行い、モニタ５の表示面に表示した場合には、その表示画像により、３５μｍピッチの白黒を識別することが可能となる。
【００３０】
なお、遠景側を観察するのに必要とされる解像力は、撮像ユニット１９から例えば５０ｍｍ程度離れた位置において０．５ｍｍピッチの白黒を識別することが可能とされる解像力であり、この解像力を遠景用解像力ともいう。また、上記３５μｍピッチの白黒を識別可能とする解像力を近接側詳細解像力ともいう。  
また、本実施例では、チャンネル２５内に挿通した処置具２８の先端側を先端開口２６から突出した場合、上記３５μｍピッチの白黒を識別可能とする解像力が得られる物体距離において、処置具２８の先端側が撮像ユニット１９の視野内に入る、換言するとＣＣＤ１８の受光面に処置具２８の先端側の像が結像されるようにしている。  
このような構成による本実施例の作用を以下に説明する。
【００３１】
図１に示すように電子内視鏡２のライトガイドコネクタ１５を光源装置３に接続し、また信号コネクタ２２を画像処理装置４に接続する。また、この画像処理装置４の映像出力単にモニタ５のケーブルを接続して、内視鏡検査を行える状態にする。  
そして、図示しない電源スイッチをＯＮにして、光源装置３からの照明光をライトガイド１４に供給し、ライトガイド１４を介して照明光を照明レンズ１６ａ、１６ｂから出射し、撮像ユニット１９により撮像する被写体を照明できる状態にする。また、撮像ユニット１９のＣＣＤ１８により撮像した画像が、画像処理装置４を介してモニタ５に表示される状態になる。  
次に、電子内視鏡２の挿入部７を患者の体腔内に挿入し、挿入部７の先端部１１を体腔内における患部等の内視鏡検査を行おうとする部位の被写体を観察できる状態にする。
【００３２】
この場合、先端部１１に設けた撮像ユニット１９における対物レンズ系１７は、被写体をＣＣＤ１８の受光面上に結像する。ＣＣＤ１８の受光面上に結像された像は、光電変換されて画像信号に変換される。この画像信号は、信号ケーブル２１、信号コネクタ２２を介して、画像処理装置４のＣＤＳ回路４４に入力される。この画像信号には、信号成分以外のリセットノイズ等を含む波形であり、ＣＤＳ回路４４により、信号成分が抽出されたベースバンドの信号になる。  
このＣＤＳ回路４４の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４５に入力され、Ａ／Ｄ変換器４５は、アナログ信号である画像信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された画像信号は、信号変換部４６により映像信号に変換される。
【００３３】
この場合、本実施例ではＣＣＤ１８として補色のモザイクカラーフィルタを採用しているので、この信号変換部４６は、例えば隣接する４種類のカラーフィルタの画素の信号出力から平均をとった輝度信号や、各色の画素信号出力の差分により得られる色差信号といった映像信号に変換される。  
この映像信号は、画像処理部４７によりモニタ表示に適切なコントラスト調整や色調整、表示サイズ調整等が行なわれる。  
その後、Ｄ／Ａ変換器４８によりモニタ５に表示可能なアナログのＨＤＴＶ方式に対応した映像信号に変換される。モニタ５は、入力されるＨＤＴＶ方式の映像信号に対応したＣＣＤ１８による撮像された被写体の画像をモニタ画面５ａに表示する。  
次に、図６を参照して撮像ユニット１９により白黒ペアの帯が３５μｍピッチの被写体等を撮像したときの作用について説明する。
【００３４】
図６は本実施例の電子内視鏡２の挿入部７を体腔内に挿入し、先端部１１に設けた撮像ユニット１９により、体腔内の処置対象部位側を撮像すると共に、処置具２８を先端開口２６から突出させて処置を行う場合の概略図を示す。  
この場合、処置がし易い条件としては、遠景の部分に対しても適度の解像力で撮像（観察）でき、しかも処置対象とする患部等に対しては、詳細に観察できることが望まれると共に、先端開口２６から突出される処置具２８の先端側も詳細に観察できることが望まれる。  
本実施例においては、以下のようにしてこれらを満たすようにしている。まず、説明をより明確にするために以下のように輝度コントラストＧを定義する。
【００３５】
同じ幅の白と黒の帯（ストライブ）の被写体を対物レンズ系１７により、ＣＣＤ１８受光面上に結像させた際に、前記白の被写体による輝度の最大値をＧｍａｘ、前記黒の被写体による輝度の最小値をＧｍｉｎとし、輝度コントラストＧ＝（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）／（Ｇｍａｘ＋Ｇｍｉｎ）と定義する。  
このように輝度コントラストＧを定義した場合、前記のように構成された撮像ユニット１９では、最高の解像力が得られる物体距離４．２ｍｍの時に、白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際、ＣＣＤ受光面上に結像された白の帯と黒の帯の輝度コントラストＧは、１４．５％となる。  
上記対物レンズ系１７によってＣＣＤ１８の受光面上に結像したピッチ３５μｍの白黒ペアの帯の被写体の像は、白帯が結像された画素から出力される画像信号と、黒帯が結像された画素から出力される画像信号の差は、略１４．５％となる。
【００３６】
前記画像信号は、ＣＤＳ回路４４、Ａ／Ｄ変換器４５、信号変換部４６を介して、画像処理部４７に入力され、例えば、モニタ５に適したガンマ処理やノイズを除去するローパスフィルタ処理等が施される。  
そして、前記白の被写体により得られた輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体により得られた輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した場合、（上記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際には）コントラストＩが１０％以上になるように出力される。以上により、撮像ユニット１９で撮像された３５μｍピッチの白黒ペアの帯は、モニタ５上で白黒ペアの帯として視認可能となる。  
図６においては、最高の解像力が得られる物体距離４．２ｍｍをｄ１として、その位置に３５μｍピッチの白黒ペアの帯（ストライプ）Ｓ１を配置した場合には、ＣＣＤ１８により光電変換され、例えば信号変換部４６から出力される映像信号を形成する輝度信号におけるコントラストＩが上記のように１０％以上になることにより、３５μｍピッチの白黒ペアの帯をモニタ５上で視認できることになる。
【００３７】
また、上記３５μｍピッチの白黒ペアの帯をモニタ５上で視認できる状態において、物体距離５０ｍｍの位置に白黒ペアの帯が０．５ｍｍの被写体を置いて、この撮像ユニット１９にて撮像した場合、ＣＣＤ受光面上に結像された白の帯と黒の帯の輝度コントラストＧは、２５％となる。  
同様にＣＣＤ１８の受光面上に結像されたピッチ０．５ｍｍの白黒ペアの帯の被写体の像は、光電変換されて白帯が結像された画素から出力される画像信号と、黒帯が結像された画素から出力される画像信号との差は略２５％となり、画像処理装置４により白帯と黒帯のコントラストＩが１０％以上となるようにしてモニタ５に出力される。以上により、撮像ユニット１９により撮像された距離５０ｍｍに配置した０．５ｍｍピッチの白黒ペアの帯は、モニタ５上で白黒ペアの帯として視認可能となる。
【００３８】
図６においては、物体距離ｄ２として５０ｍｍの位置に０．５ｍｍピッチの白黒ペアの帯（ストライプ）Ｓ２を配置した様子を示し、この場合にも信号変換部４６の輝度信号には、白と黒とのコントラストＩが１０％以上となり、モニタ５上では白黒ペアの帯を視認することができる。  
次に、チャンネル２５に処置具を挿入して処置する場合について説明する。操作者は、操作部８付近に設けられた処置具挿入口２７に、使用する処置具を挿入する。処置具挿入口２７から挿入された処置具は、挿入部７内のチャンネルチューブ２５ａのチャンネル２５内を通り、挿入部７の先端部１１に誘導される。操作者が更にその処置具２８を深部側に挿入すると、先端部１１のチャンネル先端開口２６より処置具２８の先端が突出する。  突出した処置具２８が撮像ユニット１９によって撮像されるために必要な条件は、挿入部７の先端部１１の先端面からの処置具２８の最小の突出量Ｈｍｉｎとして、図５に示すように、処置具２８が最も撮像ユニット１９側にシフトしている場合、撮像ユニット１９の先端レンズ面での光線高Ｌｈ＝１．２ｍｍ、先端開口２６の半径Ｒ＝１．４ｍｍ、撮像ユニット１９の画角θ＝１３８°、撮像ユニット１９の光軸Ｏと先端開口２６の中心との距離Ｄ＝６ｍｍとから、以下の式１に示すように導出される。  
Ｈｍｉｎ＝（Ｄ−Ｌｈ−Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）＝  １．３８ｍｍ  （式１）
一方、処置具２８が最も撮像ユニット１９より離れた方向に位置した場合に、処置具２８が突出されて、処置具２８の先端全体が撮像ユニット１９によって撮像されるために必要な条件は、挿入部７の先端部１１の先端面からの処置具２８の突出量Ｈａｌｌとして、式２に示すように導出される。
【００３９】
Ｈａｌｌ＝（Ｄ−Ｌｈ＋Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）＝  ２．４５ｍｍ  （式２）
式１，式２に示されるように、処置具２８は、先端部１１の先端面からの突出量が１．３８ｍｍ以上から撮像ユニット１９の視野内に入り始め、２．４５ｍｍ突出された時に、処置具２８の先端のほぼ全体が視野内に入る。  
以上により、本実施例における撮像ユニット１９の最高解像力が得られる物体距離４．２ｍｍにおいては、処置具２８の先端側は、確実に撮像ユニット１９の視野内に入り、モニタ４上でも視認可能となる。  
図６においても、チャンネルの先端開口２６から処置具２８を突出した様子を示し、撮像ユニット１９の視野内に処置具２８の先端が入った後、さらに前方に突出させることにより処置具２８の先端は最大解像力の物体距離の状態になる。
【００４０】
このため、処置具２８により処置を行おうとする患部等の被写体を高詳細に観察できると共に、その付近に突出された処置具２８の先端の状態も高詳細に観察でき、処置がし易い。またこの状態においても、遠景側に対しては遠景用解像力を確保できているので、処置しようとする部位の周囲の広範囲の状態の把握もでき、処置をより円滑に行うことができる。  
次に、自動調光の機能について説明する。  
自動調光部４９は、処置具２８が撮像ユニット１９の視野内に入っていない場合は、輝度検出部４９ｂにより、画面全体の明るさ（具体的にはピーク輝度或いは平均輝度）を検知し、調光信号発生部４９ｃに出力する。この調光信号発生部４９ｃは、画面が暗いときは光源装置３に増光するように制御信号、具体的には自動調光信号を出力する。また、画面が明るすぎる場合は減光するように光源装置３を制御する制御信号としての自動調光信号を出力する。
【００４１】
この自動調光信号により、光源装置３内の絞り駆動部４１は、絞り４２を駆動し、ランプ４０から絞り４２を経てライトガイド１４の後端に入射される照明光量を調整する。    次に撮像ユニット１９による内視鏡検査により、患部等の被写体に対して治療のための組織採取や病変部の切除するために処置具２８が使用された場合における自動調光の作用について説明する。  
処置具２８をチャンネル２５に挿入して処置具２８を挿入部７の先端部１１の先端開口２６を経てその先端面から突出させることにより、撮像ユニット１９の視野内に処置具が入ることになる。  
この場合は、例えば処置具２８の色や、処置具２８の反射光等から、処置具検出部４９ａは処置具２８が視野内に入ったことを検知し、前記処置具２８を中心とした一定の領域のピーク輝度や平均輝度による明るさを検知する。前記処置具２８付近の明るさが明るすぎる場合は光源装置３を減光し、暗すぎる場合は光源装置３を増光するよう、調光信号発生部４９ｃは制御信号としての自動調光信号を出力する。
【００４２】
そして、自動調光信号により、光源装置３内の絞り駆動部４１は、絞り４２を駆動し、ランプ４０から絞り４２を経てライトガイド１４の後端に入射される照明光量を調整する。この自動調光信号により、処置具２８が撮像ユニット１９における視野内に入る領域付近の明るさを観察に適した明るさとなるように自動調光できる。  
次に、撮像ユニット１９に配置した放熱部材３５、並びに放熱用ケーブル３６の作用について説明する。  
ＣＣＤ１８を駆動すると、ＣＣＤチップ１８ａや、電流アンプ等のＣＣＤ駆動用部品１８ｃが発熱する。一般に、画素数が多くなるほど駆動周波数が高くなり、消費電力も増えＣＣＤは発熱する。放熱部材３５は、ＣＣＤチップ１８ａ及びＣＣＤ基板１８ｂに隣接して配置されているため、ＣＣＤ１８の熱は放熱部材３５に伝導し、その後放熱用ケーブル３６に伝導する。さらに放熱用ケーブル３６が接続されている挿入部７の先端部材に熱が伝わり、ＣＣＤ１８で発生する熱は放熱され、ＣＣＤチップ１８ａの極度の発熱を防ぐことができる。
【００４３】
また、信号ケーブル２１は、一括シールドとシースの間にテープが巻かれているため、例えば信号ケーブル２１に捻れの機械的ストレスがかかった際に、シースの捻れと一括シールドとのねじれ方の違いによる一括シールドとシース間での摩擦や、シースによる一括シールドへの引張り力が、一括シールドとシース間のテープにより緩和されるために、捻れ耐性がアップするといった効果がある。  
本実施例は以下の効果を有する。  
本実施例では、撮像ユニット１９を構成する対物光学系として単焦点光学系を採用しているために、変倍光学系や可変焦点光学系と比較して簡単な構造にできる。  
従来の電子内視鏡で用いられていた単焦点光学系を採用した撮像ユニットの解像力が５０μｍ程度の白黒ペアの帯の被写体を認識できるレベルであったのに対して、前述のように、本実施例における撮像ユニット１９によれば、より高解像となる３５μｍの白黒ペアの帯の被写体を認識することができるようになる。
【００４４】
また、前記撮像ユニット１９の前記最高解像力が得られる距離において、チャンネル２５の先端開口２６から突出される処置具２８の先端側が、モニタ５上で視認可能であるため、従来のズーム光学系を用いた内視鏡では非常に行いにくい詳細観察をしながら処置を行うような作業が可能となる。例えば、大腸のピットパターンといったような被写体の詳細な観察を行ないながら、処置具２８による処置を行なうことが可能であるという効果が得られる。  
また、最高解像力が得られる距離が４．２ｍｍ程度であるため、本実施例においては、その距離よりもかなり手前の物体距離において、処置具２８の先端側を視野内に入れることができ、さらに前方側に突出させることにより最高解像力が得られる距離に達する状態になる。従って、本実施例では、最高解像力が得られる距離においては処置具２８の先端側を視野内に十分に入れることができ、処置具２８の操作が比較的容易になるといった効果も得られる。
【００４５】
さらに、物体距離５０ｍｍにおいても、従来の内視鏡と同等の白黒ペアの帯が０．５ｍｍの被写体をモニタ５上で視認可能であるため、遠景から近景まで、煩雑な操作を必要とせずに観察可能となる。  
さらに、処置具２８が挿入されてその先端がモニタ５に表示される状態になると、処置具２８付近の明るさが最適となるように光源装置３による照明光量を制御する為、処置しがしやすくなる。  
ここで、本実施例では、ＣＣＤ１８の画素ピッチを２．５μｍ、有効画素数を８１万画素とし、撮像ユニット１９の最大画角を１３８°、最高の解像力が得られる距離を４．２ｍｍとし、撮像ユニット１９の光軸Ｏと先端開口２６中心との距離を６ｍｍとしたが、これに限ったものではない。
【００４６】
例えば、白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像したときに、前記白の被写体を撮像した画素から得られる出力信号と、前記黒の被写体を撮像した画素から得られる出力信号の差が１０％以上となるように、画素ピッチ、有効画素数、最大画角等を変更し、かつ、前記３５μｍの被写体を撮像したときに出力信号の差が１０％以上となる物体距離において、処置具が観察可能となるように、最大画角、及び撮像ユニット１９の光軸Ｏと先端開口２６中心との距離を変更しても、ほぼ同様の効果が得られる。
【００４７】
また、上述の説明ではＣＣＤ１８の有効画素数は、８１万画素としたが、モザイクカラーフィルタ方式の場合には、８５万画素程度でも同様の効果が得られ、この場合には最高の解像力が得られる距離をさらに大きくすることができるという効果が得られる。  
一方、８５万画素より大きい画素の場合には、実用的な被写界深度を得ることができず、最高解像力を得ようとすると遠点の深度が足りなくなり、遠点の深度を確保すると最高の解像力が白黒ペアの帯のピッチが４０μｍ以上になってしまう。  
また、本実施例では、補色のモザイクフィルタ方式のカラーＣＣＤを用いて説明したが、これに限ったものではなく、電子内視鏡では、照明光として切替式等の三原色の光を用い、順次照射した三原色の光と同期してモノクロ（白黒）のＣＣＤにて被写体像を取り込んで画像処理装置にてカラー化する方式が用いられる場合があるが、この方式においても上記条件を満たすことで、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
この方式の場合、有効画素数３５万画素程度のＣＣＤ出力信号としてＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を得ることができ、輝度信号を生成せずにモニタ５に出力することも可能であるが、この場合には、最も輝度の高いＧ信号を輝度信号とみなせば良い。  
画角は、周囲の観察性を考慮した一般的な内視鏡で用いられる１００°以上の画角が好ましく、画角がより広い方が、処置具検出距離が短くなるといった効果がある。  
また、本実施例の画像処理装置４及び、モニタ５は、ＨＤＴＶ方式の映像信号に対応したもので説明したが、これに限ったものではなく、例えばＳＶＧＡやＸＧＡといった高解像のモニタに対応した表示方式を用いても良い。
【００４９】
さらに、本実施例の撮像ユニット１９では、ＣＣＤ１８の熱を放熱する手段として放熱部材３５と放熱用ケーブル３６により挿入部７の先端部材への放熱を開示しているが、放熱部材３５に放熱用ケーブル３６を設けず、放熱部材に対向する部分に挿入部７の先端部材の熱伝導性の良い部分を近接させ、熱伝導性の良い封止樹脂等を介して、放熱する構造でも良い。  
また、放熱用ケーブル３６として、信号ケーブル２１の一部を用いても良い。例えば信号ケーブル２１内に、駆動に使用しないダミーケーブルを設けても良いし、信号ケーブル２１の電磁遮蔽を目的とした外部シールドを用いても良い。また、放熱部材３５を設けずに、放熱用ケーブル３６の導体部分をＣＣＤチップ１８ａ付近に導電性の良い封止樹脂にて固定することでも、同様の放熱効果が得られる。  
また、ＣＣＤチップ１８ａ内部の出力段を、外部アンプとしてＣＣＤ基板１８ｂ上に配置し、ＣＣＤチップ１８ａの消費電力を、外部基板上の部品に配分することにより、ＣＣＤチップ１８ａの発熱を押さえることも有効である。
【実施例２】
【００５０】
次に本発明の実施例２を図７ないし図１０を参照して説明する。図７は、実施例２の電子内視鏡における挿入部の先端部１１の先端面を正面から見た正面図、図８は図７におけるＢ−Ｂ線断面図、９は処置具を先端部から突出させたときのモニタ表示映像を示し、図１０は変形例における表示エリアの例を示す。  
本実施例は、基本的な構成は、実施例１と同じであり、ＣＣＤの有効画素数及び対物レンズ系と、撮像ユニットと処置具チャンネルの位置関係が異なる。以下、相違点に重点をおいて説明する。  
本実施例は、以下の構成である。
【００５１】
本実施例における電子内視鏡の先端部１１には、図７或いは図８に示す対物レンズ系７２及びＣＣＤ７３を備えた撮像ユニット１９Ｂが採用されている。  
このＣＣＤ７３は、画素ピッチ３．３μｍでモニタ表示に有効な画素数は４０万画素、ＣＣＤ受光面上の最大像高は約１．２９ｍｍのものが採用されている。  
また、撮像ユニット１９Ｂは、最大画角１６０°の単焦点光学系の対物レンズ系７２は、最前面にメニスカス形状をしたレンズが配置され、光の回折限界を超えないようにＦｎｏ９．１８となるように設定されている。また、物体距離２．９５ｍｍ時に最高の解像力が得られるようにピント調整が行なわれている。  
本実施例で用いられている対物レンズ系７２のレンズデータを、以下に示す。
【００５２】
Ｆｌ＝１．１３７２３ｍｍ
面Ｎｏ．    Ｒａ          Ｄａ            Ｎｅ              Ｖｄ
１        ８．２００    ０．３５      １．８８８１５    ４０．８
２        ０．９１０    ０．６６
３          ∞          ０．４０      １．５２４９８    ５９．９
４          ∞          ０．２８
５        ６．９９４    １．９１      １．７７６２１    ４９．６
６      −２．２１０    ０．０３
７          ∞（絞り）  ０．０３    
８          ∞          ０．６０      １．５１９６５      ７５．０
９          ∞          １．０１
１０      ３．２８８    １．３５      １．７３２３４    ５４．７
１１    −１．６３０    ０．３５      １．９３４２９    １８．９
１２    −５．１１０    ０．５３
１３        ∞          ０．０３  
１４        ∞          １．００      １．５１８２５    ６４．１  
１５        ∞          ０．０１      １．５１１９３    ６３．０
１６        ∞          １．００      １．６１３７９    ５０．２  
１７        ∞          ０．００  
挿入部の先端部１１は、図７に示すように、先端レンズの外径がφ２．８ｍｍで、形状がメニスカスである対物レンズ系７２を含む撮像ユニット１９Ｂと、チャンネル先端開口２６Ｂと、対物レンズ系７２先端表面に送水、送気して付着した汚物を除去する送気送水ノズル３９と、光源装置４に接続された図示しないライトガイドを通過した光により被写体を照明するための照明レンズ１６ａ、１６ｂが配設されている。
【００５３】
撮像ユニット１９Ｂは、被写体を撮像しモニタ５に表示したときのモニタ５上の上下方向が、図７に示す挿入部先端の上下方向と一致するように、挿入部先端に取り付けられている。内径φ２．８ｍｍの処置具チャンネル２５は、撮像ユニット１９Ｂに対し、水平方向から若干ずれた左斜め下方向に配置されており、図７に示すように、先端部１１の上下方向をＹ軸、左右方向をＸ軸とすると、処置具チャンネル２５の中心軸と、撮像ユニット１９Ｂの光軸Ｏを結ぶ直線は、前記Ｘ軸に対しαの角度を成している。  
図８に示すように、対物レンズ系７２の光軸Ｏと、先端開口２６Ｂは平行に配置されており、本実施例においては、対物レンズ系７２の中心（光軸Ｏ）と先端開口２６Ｂの中心軸の距離Ｄは、６ｍｍとしている。  
次に本実施例の作用を説明する。
【００５４】
まず、撮像ユニット１９Ｂにより白黒ペアの帯が３５μｍピッチの被写体を撮像したときの作用について説明する。  
前記のように構成された撮像ユニット１９Ｂでは、最高の解像力が得られる物体距離２．９５ｍｍの時に、白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際、ＣＣＤ受光面上に結像された白の帯と、黒の帯のコントラストＧは、１１．５％となる。  
前記対物レンズ系７２によってＣＣＤ７３の受光面上に結像されたピッチ３５μｍの白黒ペアの帯の被写体の像は、光電変換される。そして、白帯が結像された画素から出力される画像信号と、黒帯が結像された画素から出力される画像信号の差は、略１１．５％となる。
【００５５】
この画像信号は、ＣＤＳ回路４４、Ａ／Ｄ変換器４５、信号変換部４６を介して、画像処理部４７に入力され、例えば、モニタに適したガンマ処理や、電気的なマスク処理等が施され、白帯と黒帯のコントラストＩが、１０％以上になるようにしてモニタ５に出力される。  
以上により、撮像ユニット１９Ｂで撮像された３５μｍピッチの白黒ペアの帯は、モニタ上で白黒ペアの帯として視認可能となる。  
また、物体距離５０ｍｍの位置に白黒ペアの帯が０．５ｍｍの被写体を置いて、本実施例における撮像ユニット１９Ｂにて撮像した場合は、ＣＣＤ７３受光面上に結像された白の帯と、黒の帯のコントラストＧは、１９．３％となる。
【００５６】
同様にＣＣＤ７３の受光面に結像されたピッチ０．５ｍｍの白黒ペアの帯の被写体は、光電変換されて、白帯が結像された画素から出力される画像信号と、黒帯が結像された画素から出力される画像信号の差は、略１９．３％となり、画像処理装置４により白帯と黒帯のコントラストＩが１０％以上となるようにしてモニタ５に出力される。  
以上により、撮像ユニット１９Ｂで撮像された距離５０ｍｍに配置された０．５ｍｍピッチの白黒ペアの帯は、モニタ５上で白黒の帯として視認可能となる。  
前記電気的なマスク処理は、モニタ５の表示画面内に、図９に示すように縦横比が１：１．２の八角形の表示エリア５ｂを作成し、この八角形の表示エリア５ｂ内に撮像ユニット１９Ｂで撮像した被写体を表示させる。
【００５７】
前記電気的なマスク処理によって得られた表示エリア５ｂ上の画角は、図９で示すような横長の表示エリアの場合、対角方向のＰ点が最も大きい画角（θｍａｘ）となる。対物レンズ系７２の画角１６０°が前記最大画角θｍａｘと一致するように、マスク処理は施されている。一方、マスク処理により、モニタ画面上で最も画角が狭くなるのは上下方向で、ついで左右方向の画角が狭くなる。  
また、前記最大対角となるＰ点は、Ｐ点と画面中心を結んだ直線と、モニタ画面上の水平方向とから成す角度がαとなるように設定されており、さらに、撮像ユニット１９Ｂは、図７に示すように挿入部の先端部１１のＸ軸方向とモニタ水平方向が一致するように配置されている為、Ｘ軸に対し角度αの位置に配置されている処置具チャンネル２５の先端開口２６Ｂから突出させた処置具２８は、図９に示すように、モニタ５上の概略で言うと水平方向、より厳密に言うと水平方向より少し下側となる左下のＰ点付近より表示エリア５ｂ内に表示される。
【００５８】
本実施例における、挿入部の先端部１１の先端開口２６Ｂより突出させた処置具２８が、撮像ユニット１９Ｂによって撮像されるために必要な条件は、先端部１１の先端面からの処置具２８の最小の突出量Ｈｍｉｎとして、処置具２８が最も撮像ユニット１９Ｂ側にシフトしている場合、撮像ユニット１９Ｂの先端レンズ面での光線高Ｌｈ＝１．３１ｍｍ、先端開口２６Ｂの半径Ｒ＝２．８ｍｍ、撮像ユニット１９Ｂの画角θ＝１６０°、撮像ユニット１９Ｂの光軸Ｏとチャンネル２５との距離Ｄ＝６ｍｍとから、式３に示すように導出される。  
Ｈｍｉｎ＝（Ｄ−Ｌｈ−Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）＝０．５８ｍｍ    （式３）
一方、処置具２８が最も撮像ユニット１９Ｂより離れた方向に位置して場合に、処置具２８が突出されて、処置具２８の先端全体が撮像ユニット１９Ｂによって撮像されるために必要な条件は、先端部１１の先端面からの処置具２８の突出量Ｈａｌｌとして、式４に示すように導出される。
【００５９】
Ｈａｌｌ＝（Ｄ−Ｌｈ＋Ｒ）×ｔａｎ（９０°−θ／２）＝１．０７ｍｍ  （式４）
式３，式４に示されるように、処置具２８は、先端部１１の先端面からの突出量が０．５８ｍｍ以上から撮像ユニット１９Ｂの視野内に入り始め、１．０７ｍｍより突出された時に、処置具２８の先端のほぼ全体が視野内に入る。  
以上から、本実施例における撮像ユニット１９Ｂの最高解像力が得られる２．９５ｍｍにおいては、処置具２８の先端側は撮像ユニット１９Ｂの視野内に入り、モニタ５上でも視認可能となる。  
本実施例は、以下の効果を有する。  
本実施例は、撮像ユニット１９Ｂを構成する対物光学系として単焦点光学系を採用しているために、変倍光学系や可変焦点光学系と比較して簡単な構造で実現できる。  
本実施例は、最高解像力が得られる距離が２．９５ｍｍと近い為、モニタ上の表示倍率が大きくなる為、被写体が観察しやすくなる。
【００６０】
ここで、本実施例では、ＣＣＤ７３の画素ピッチを３．３μｍ、有効画素数を４０万画素とし、撮像ユニット１９Ｂの最大画角を１６０°、最高の解像力が得られる距離を２．９５ｍｍとし、撮像ユニット１９Ｂの光軸Ｏと先端開口２６中心との距離を６ｍｍとしたが、これに限ったものではない。  
例えば、白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像したときに、前記白の被写体を撮像した画素から得られる出力信号と、前記黒の被写体を撮像した画素から得られる出力信号の差が１０％以上となるように、画素ピッチ、有効画素数、最大画角等を変更し、かつ、前記３５μｍの被写体を撮像したときに出力信号の差が１０％以上となる物体距離において、処置具が観察可能となるように、最大画角、及び撮像ユニット１９の光軸Ｏと先端開口２６中心との距離を変更しても、ほぼ同様の効果が得られる。
【００６１】
また、本実施例では、有効画素数を４０万画素としたが、モザイクカラーフィルタ方式の場合では２５万画素程度でも同様の効果が得られ、この場合は、最高の解像力が得られる距離をさらに大きくし、モニタ５上の表示倍率を大きくすることができるという効果が得られる。一方、２５万画素未満の画素数では、最高の解像力が得られる距離が２ｍｍ前後となり、処置性が低下する可能性がある。  
また、本実施例でも、照明光として切替式等の三原色の光を用い、順次照射した三原色の光と同期してモノクロ（白黒）のＣＣＤにて被写体を取り込んで画像処理装置にてカラー化する方式を採用することができ、この場合、有効画素数１０万画素程度のＣＣＤを用いた場合に、モザイクフィルタ方式の２５万画素と同等の効果が得られる。
【００６２】
なお、本実施例においては、図９に示すようにモニタ画面５ａの表示エリア５ｂとして、垂直方向（縦方向）よりも水平方向の表示サイズが長くした横長で八角形としていたが、図１０に示す変形例の表示エリア５ｂのように水平方向により広くなるように円形にマスク処理し、縦方向にはマスク処理しないような場合にも、適用することができる。つまり、このような場合にも、表示エリアサイズ（表示エリア）の広い概略水平方向から突出された処置具の先端が表示エリア５ｂ内に現れるようにしても良い。
【００６３】
また、より一般的に、表示エリアにおける表示エリアが広い（或いは大きい）方向に対応するように先端開口を配置することにより、この先端開口から突出された処置具２８が表示エリアが広い方向に表示されるようにしても良い。
【００６４】
なお、表示エリアが広い方向とは、観察画像の視野方向に制限が与えられている場合における制限の少ない（視野が広い）方向であり、例えばモニタ上の略垂直方向に対応して観察画像の視野に制限が与えられている場合には、略水平方向に近い方向に対応するようにチャンネルの先端開口が配置されていれば良い。  
また、本実施例の画像処理装置４及び、モニタ５は、ＨＤＴＶ方式の映像信号に対応したもので説明したが、これに限ったものではなく、例えば、ＮＴＳＣ方式や、ＰＡＬ方式といった映像信号に対応したものでも良い。また、ＶＧＡ方式や、ＳＶＧＡ方式のものを用いても良い。  
なお、上述した実施例等を部分的に変形したり、組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。
【００６５】
［付記］
１．処置具を挿通するチャンネルと、被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とを挿入部に有する電子内視鏡において、
同じ幅の白と黒の帯の被写体を、前記対物光学系を介して撮像し、得られる画像信号から輝度信号を生成した場合における前記白の被写体に対する輝度信号の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度信号の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
挿入部の先端からの距離が５０ｍｍの位置における白黒ペアの帯のピッチが０．５ｍｍの被写体を撮像した際に上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力し、
前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、上記によって定義されるコントラストＩが１０％以上となるような画像信号を出力することを特徴とする電子内視鏡。  
２．付記１において、前記白黒ペアの帯のピッチが３５μｍの被写体を撮像した際に、前記コントラストＩが１０％以上となる条件を満たす物体距離以下の距離において、前記チャンネルに挿通してその先端開口から突出した処置具の先端側を前記固体撮像素子の受光面に結像可能とする。
【００６６】
３．細長の挿入部内に処置具を挿通するチャンネルを有し、前記挿入部の先端部に被写体の光学像を結ぶ単焦点の対物光学系と、前記対物光学系の結像する位置に受光面が配置され、この受光面に結像された光学像を光電変換する固体撮像素子とからなる撮像装置を有する電子内視鏡において、
同じ幅の白と黒の被写体を、前記対物光学系を介して前記固体撮像素子の受光面に結像し、前記固体撮像素子の出力信号に対する標準的な映像信号における輝度情報として、前記白の被写体に対する輝度情報の最大値をＩｍａｘ、前記黒の被写体に対する輝度情報の最小値をＩｍｉｎとし、コントラストＩをＩ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）と定義した際に、
前記撮像装置における最も解像力が高い距離近傍に白黒ペアのピッチが３５μｍの被写体を配置して撮像した際に、コントラストＩが１０％以上となる第１の条件を満たすと共に、
前記先端部からの距離が５０ｍｍの位置に配置した白黒ペアのピッチが０．５ｍｍの被写体に対しても前記コントラストＩが１０％以上となる第２の条件とを同時に満たす撮像装置を具備したことを特徴とする電子内視鏡。  
４．付記３において、前記チャンネル内に挿通した処置具の先端側を前記先端部において開口するチャンネル先端開口から突出した場合、前記処置具の先端側の像を前記固体撮像素子の受光面に結像する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
体腔内に挿入部を挿入して患部等の被写体を高精細に観察できる状態で撮像することができると共に、遠景側に対しても必要とされる解像力を確保できるようにしているので、チャンネル内に挿通した処置具の先端側をチャンネルの先端開口から突出させて治療のための処置を行うことを円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１を備えた内視鏡システムの概略の構成を示す構成図。
【図２】実施例１の電子内視鏡における撮像ユニットの断面図。
【図３】実施例１における挿入部の先端部の先端面を正面から見た外観図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線の概略断面図。
【図５】図４において、チャンネル内に挿通した処置具を先端開口から突出させた状態等を示す概略断面図。
【図６】実施例１の概略作用の説明図。
【図７】本発明の実施例２における挿入部の先端部の先端面を正面から見た外観図。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ線の概略断面図。
【図９】実施例２におけるチャンネル内に挿通した処置具を先端部から突出させたときのモニタ表示映像を示す図。
【図１０】変形例における内視鏡の表示エリアを示す図。
【図１１】従来の内視鏡対物変倍光学系を示すレンズ構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…内視鏡システム
２…電子内視鏡
３…光源装置
４…画像処理装置
５…モニタ
７…挿入部
８…操作部
９…ケーブル部
１１…先端部
１２…湾曲部
１４…ライトガイド
１５…ライトガイドコネクタ
１６ａ、１６ｂ…照明レンズ
１７…対物レンズ系
１８…ＣＣＤ
１９…撮像ユニット
２１…信号ケーブル
２２…信号コネクタ
２５…チャンネル
２６…チャンネル先端開口
２７…処置具挿入口
２８…処置具
３１…レンズ枠
３３…ＣＣＤ枠
３５…放熱部材
４０…ランプ
４１…絞り駆動部
４２…絞り
４４…ＣＤＳ回路
４５…Ａ／Ｄ変換器
４６…信号変換部
４７…画像処理部
４８…Ｄ／Ａ変換器
４９…自動調光部
４９ａ…処置具検出部
４９ｂ…輝度検出部
４９ｃ…調光信号生成部
代理人    弁理士    伊藤  進
【図１】
2005323885.tif 000003
【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】
2005323885.tif 000009
【図８】
2005323885.tif 000010
【図９】
2005323885.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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