(57)【要約】【課題】簡単な制御で照明光学系の配光を切り換えることを可能とし、且つ光源から供給される光を効率良く照明光として用いる。【解決手段】内視鏡の挿入部先端に連設された先端部１６ａには、対物光学系２６、照明光学系２７ａ，２７ｂが設けられている。照明光学系２７ａ，２７ｂは、光ファイバ３１ａ，３１ｂと、液体レンズ４０とからなる。液体レンズ４０には、光源から光ファイバ３１ａ，３１ｂに導かれた光が供給される。照明光学系２７ａ，２７ｂは、液体レンズにより、照明光を被検体の表面Ｈに照射する。液体レンズ４０の電極部材４４，４５に電圧を印加することにより、照射角が変化して照明光学系２７ａ，２７ｂの照射角が広角となり、照明光学系２７ａ，２７ｂの照明範囲ＳＬが、対物光学系２６の観察範囲ＳＯと重なる。【選択図】図６
2012135432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端部に配され、被検体の像光を取り込むための観察光学系と、
液体の境界面を変形させて照明光の配光特性を可変させる液体レンズからなり、被検体内に前記照明光を照射する照明光学系とを備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記液体レンズは、前記観察光学系の接近観察時に、通常観察時よりも前記照明光学系による照射角を広角に切り換えることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
【請求項３】
前記液体レンズは、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズであり、先端及び基端が透明カバーで覆われた略円筒形のケースと、前記ケースに封入された互いに混ざり合わない通電性液体及び絶縁性液体と、前記通電性液体及び前記絶縁性液体の基端及び先端側、且つ全周に亘って配置され、電圧が印加される一対の電極とからなり、前記電極に電圧を印加することにより、一方の電極に前記通電性液体を引き寄せて前記通電性液体と前記絶縁性液体との境界面の湾曲率を変化させて前記照射角を可変させることを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
【請求項４】
前記液体レンズは、前記観察光学系の接近観察時に、前記照明光学系の光軸方向を前記観察光学系による観察範囲側に傾けることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
【請求項５】
前記液体レンズは、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズであり、先端及び基端が透明カバーで覆われた略円筒形のケースと、前記ケースに封入された互いに混ざり合わない通電性液体及び絶縁性液体と、前記通電性液体及び前記絶縁性液体の基端及び先端側、且つ周方向の一部分に配され、電圧が印加される一対の電極とからなり、前記電極に電圧を印加することにより、一方の電極に前記通電性の液体を引き寄せて前記通電性液体と前記絶縁性液体との境界面を傾けて前記光軸方向を可変させることを特徴とする請求項４記載の内視鏡。
【請求項６】
前記一対の電極は、前記ケースと一体に設けられることを特徴とする請求項３または５記載の内視鏡。
【請求項７】
前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったか否かを判定する判定手段を備え、前記判定手段により前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったと判定されたとき、前記液体レンズに電圧を印加して前記照明光学系の前記照射角を広角に切り換えること、または前記光軸方向を前記観察光学系による観察範囲側に傾けることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記観察光学系により像光を取り込む観察範囲の照明光量を検出する光量検出手段を備え、前記判定手段は、前記光量検出手段により検知される光量が増加から減少に切り換わったとき、前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったと判定することを特徴とする請求項７記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の被観察部位に照明光を照射する内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端部に、被検体の像光を取り込むための観察光学系と、被検体に照明光を照射するための照明光学系とを備えている。照明光学系による照明光の照射角及び光軸方向は、観察光学系による観察範囲に合わせるように設定されている。
【０００３】
従来の内視鏡では、照明光学系による照明光の照射角、光軸方向は固定されていたが、特許文献１記載の内視鏡では、光源装置から供給される光を導くライトガイドの出射端と、照明光学系の最先端側に位置する照明窓との間に、対向面が軸線方向に対して傾いた一対の透明部材を軸方向に沿って間隔可変に配置しており、これら一対の透明部材の間隔を変化させることにより、照明光の光軸の向きが変わるようにしている。
【０００４】
特許文献２，３では、照明光学系を構成する照明レンズの１つを光軸方向に沿って移動させるアクチュエータを備えており、アクチュエータを駆動させて照明レンズを光軸方向に沿って移動させることにより照明光の配光特性、すなわち高い照度を照射する照射角を変化させる構成が記載されている。また、特許文献３では、照明レンズを内視鏡先端部に対して揺動可能に取り付け、圧電素子などのアクチュエータを駆動させて照明レンズを傾けることにより光軸方向を観察範囲へ傾けている。
【０００５】
また、特許文献３には、照明光学系による照明光の配光特性を切り換える配光補正手段として、液晶フィルタなどからなる配光変換フィルタを備える内視鏡の構成が記載されている。このような内視鏡では、照明光をそのまま透過させるフィルタ、及び周辺光を遮光するフィルタなどを備えており、観察部位の表面状態や観察者の意図に応じてフィルタを切り換えて配光特性を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３４０４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９７４０号公報
【特許文献３】特開平５−３２３２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内視鏡では、被検体の表面に対して挿入部先端が数ミリメートル程度まで接近して観察を行う場合でも、鮮明な観察像が得られることが求められている。しかしながら、内視鏡では観察光学系と照明光学系とが同軸に設けられていないため、内視鏡の挿入部先端面を被検体の表面に近づけるにつれて、観察光学系による観察範囲、及び照明光学系による照明範囲がともに狭くなり、互いに重ならなくなる。よって、観察範囲には照明光が届かなくなり鮮明な観察像を得ることが困難になる場合がある。
【０００８】
そこで、接近観察における照明光量の不足を解消するために、照明光学系として照射角が広角な照明レンズを使用することが考えられるが、広角な照明レンズを使用する場合、照明レンズ内に入射した光が出射面に届かずにロスする割合が多くなるため、被検体に照射される照明光量としては小さくなる。よって、通常時の観察では十分な明るさを得ることができない。また、広角な照明レンズ内でロスした光は、外周面で熱に変換されるため、照明レンズの周辺における発熱が問題となる。あるいは、広角な照明レンズの光量不足を補うため、光源の光量自体を増加させると、照明レンズ内でロスする光の量も増加するため、発熱の問題がさらに出てくる。
【０００９】
そこで、上記特許文献１〜３記載の内視鏡のように、照明光の照射角や、光軸方向などの配光特性を可変させることで、接近観察における照明光量不足に対応することが考えられるが、一対の透明部材の間隔を可変させる機構、あるいは、照明レンズを移動させる機構などは、透明部材や照明レンズを移動させるアクチュエータの駆動を高い精度で制御しなければ、照明光の照射角や光軸方向が所定の角度や向きにならない。また、高い精度で制御するためには、各部品の精度が必要となるため、内視鏡のコスト増加の原因となる。
【００１０】
また、特許文献３のように配光補正フィルタを備える内視鏡では、接近観察時は、照明光の全てを透過させるフィルタとし、通常観察時は、接近観察時よりも照明範囲を小さくするために、周辺の照明光を遮光するフィルタとするように切り換えを行うことが考えられるが、接近観察で照明光量が不足する場合、照明光学系の性能以上には照明光量を増加させることができないため、従来の内視鏡と同様の問題が発生する。また、特許文献３の配光補正フィルタと広角な照明レンズとを組み合わせたとしても、上述した照明レンズ内での光のロス、光量不足及び照明レンズの発熱などが発生する。さらにまた、通常観察時に配光補正フィルタで周辺を遮光すると、照明光量が低下するため、やはり上述した広角な照明レンズを用いた場合と同様に光量不足の問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な制御で照明光学系の配光を切り換えることを可能とし、且つ光源から供給される光を効率良く照明光として用いることが可能な内視鏡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】
【００１２】
本発明の内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端部に配され、被検体の像光を取り込むための観察光学系と、液体の境界面を変形させて照明光の配光特性を可変させる液体レンズからなり、被検体内に前記照明光を照射する照明光学系とを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記液体レンズは、前記観察光学系の接近観察時に、通常観察時よりも前記照明光学系による照射角を広角に切り換えることが好ましい。
【００１４】
前記液体レンズは、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズであり、先端及び基端が透明カバーで覆われた略円筒形のケースと、前記ケースに封入された互いに混ざり合わない通電性液体及び絶縁性液体と、前記通電性液体及び前記絶縁性液体の基端及び先端側、且つ全周に亘って配置され、電圧が印加される一対の電極とからなり、前記電極に電圧を印加することにより、一方の電極に前記通電性液体を引き寄せて前記通電性液体と前記絶縁性液体との境界面の湾曲率を変化させて前記照射角を可変させることが好ましい。
【００１５】
前記液体レンズは、前記観察光学系の接近観察時に、前記照明光学系の光軸方向を前記観察光学系による観察範囲側に傾けることが好ましい。
【００１６】
前記液体レンズは、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズであり、先端及び基端が透明カバーで覆われた略円筒形のケースと、前記ケースに封入された互いに混ざり合わない通電性液体及び絶縁性液体と、前記通電性液体及び前記絶縁性液体の基端及び先端側、且つ周方向の一部分に配され、電圧が印加される一対の電極とからなり、前記電極に電圧を印加することにより、一方の電極に前記通電性の液体を引き寄せて前記通電性液体と前記絶縁性液体との境界面を傾けて前記光軸方向を可変させることが好ましい。
【００１７】
前記一対の電極は、前記ケースと一体に設けられることが好ましい。
【００１８】
前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったか否かを判定する判定手段を備え、前記判定手段により前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったと判定されたとき、前記液体レンズに電圧を印加して前記照明光学系の前記照射角を広角に切り換えること、または前記光軸方向を前記観察光学系による観察範囲側に傾けることが好ましい。
【００１９】
前記観察光学系により像光を取り込む観察範囲の照明光量を検出する光量検出手段を備え、前記判定手段は、前記光量検出手段により検知される光量が増加から減少に切り換わったとき、前記観察光学系が通常観察から接近観察に切り換わったと判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液体の境界面を変形させて照明光の配光特性を可変させる液体レンズからなる照明光学系で被検体内に照明光を照射しているので、簡単な制御で照明光学系の配光を切り換えることを可能とし、且つ光源から供給される光を効率良く照明光として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内視鏡システムの外観斜視図である。
【図２】電子内視鏡の先端部の構成を示す平面図である。
【図３】照明光学系及び観察光学系に沿って切断した先端部の断面図である。
【図４】液体レンズの構成を示す断面図である。
【図５】液体レンズのケースの構成を示す斜視図である。
【図６】液体レンズからなる照明光学系の照射角を可変させた状態を示す断面図である。
【図７】電子内視鏡システムの電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図８】挿入部先端から被検体の表面までの距離と照明光量の関係を示すグラフである。
【図９】液体レンズからなる照明光学系の光軸の向きを可変させる第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図１０】光軸の向きを可変させる液体レンズの構成を示す断面図である。
【図１１】光軸の向きを可変させる液体レンズのケースの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示すように、電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡１１、プロセッサ装置１２、光源装置１３、送気・送水装置１４などから構成されている。送気・送水装置１４は、光源装置１３に内蔵され、エアーの送気を行う周知の送気装置（ポンプなど）１４ａと、光源装置１３の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク１４ｂから構成されている。電子内視鏡１１は、被検体内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連設された操作部１７と、プロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続されるコネクタ１８と、操作部１７とコネクタ１８との間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。
【００２３】
挿入部１６は、その先端に設けられ、被検体内撮影用の撮像素子としてのＣＣＤ型イメージセンサ（図３参照。以下、ＣＣＤという）３６等が内蔵された先端部１６ａと、先端部１６ａの基端に連設された湾曲自在な湾曲部１６ｂと、湾曲部１６ｂの基端に連設された可撓性を有する可撓管部１６ｃとからなる。
【００２４】
コネクタ１８は複合タイプのコネクタであり、プロセッサ装置１２、及び光源装置１３、送気・送水装置１４がそれぞれ接続されている。操作部１７には、湾曲部１６ｂを上下左右に湾曲させるためのアングルノブ２０や、送気・送水用ノズル２９（図２参照）からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン２１といった操作部材が設けられている。また、操作部１７には、鉗子チャンネル（図示せず）に電気メス等の処置具を挿入するための鉗子口２２が設けられている。
【００２５】
プロセッサ装置１２は、光源装置１３と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１２は、ユニバーサルコード１９や挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１１に給電を行い、ＣＣＤ３６の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ３６から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１２で生成された画像データは、プロセッサ装置１２にケーブル接続されたモニタ２３に観察画像として表示される。
【００２６】
図２及び図３に示すように、先端部１６ａは、先端硬性部２４と、この先端硬性部２４の先端側に装着される先端保護キャップ２５と、対物光学系２６（観察光学系）と、照明光学系２７ａ，２７ｂと、鉗子出口２８と、送気・送水用ノズル２９とを備える。先端硬性部２４は、ステンレス鋼等の金属からなり、長手方向に沿って複数の貫通孔が形成されている。この先端硬性部２４の各貫通孔に撮像部３０、ライトガイドとしての光ファイバ３１ａ，３１ｂ、鉗子チャンネル（図示せず）などの各種部品が嵌合して固定されている。先端硬性部２４の後端は、湾曲部１６ｂを構成する先端の湾曲駒３２に連結されている。また、先端硬性部２４の外周には、外皮チューブ３３が被覆される。
【００２７】
先端保護キャップ２５は、ゴムまたは樹脂等からなり、挿入部１６の軸方向と略直交する面であり、挿入部１６の先端面を構成する平坦面２５ａが形成されている。先端保護キャップ２５には、対物光学系２６、照明光学系２７ａ，２７ｂ、及び送気・送水用ノズル２９を露呈させる貫通孔２５ｂ〜２５ｅ、及び鉗子出口２８が形成されている。一対の照明光学系２７ａ，２７ｂは、対物光学系２６を挟んで対称な位置に配されている。
【００２８】
図３に示すように、撮像部３０は、対物光学系２６（観察光学系）と、対物光学系２６を保持する鏡筒３５、ＣＣＤ３６などからなる。鏡筒３５は、先端部１６ａの中心軸に対物光学系２６の光軸が平行となるように先端硬性部２４に取り付けられる。対物光学系２６は、レンズ群及びプリズムから構成され、レンズ群のうち、最も先端側に位置するレンズ２６Ａが先端保護キャップ２５の貫通孔２５ｂから露呈する。対物光学系２６の出射端側には、ＣＣＤ３６が配設されており、対物光学系２６で取り込まれる観察範囲の像光は、ＣＣＤ３６の受光面（図示せず）に結像されて撮像信号に変換される。ＣＣＤ３６から出力された撮像信号は、信号ケーブルを介してプロセッサ装置１２へ伝送される。
【００２９】
照明光学系２７ａ，２７ｂは、被検体内の被観察部位に光源装置１３からの照明光を照射する。鉗子出口２８は、挿入部１６内に配設された鉗子チャンネル（図示せず）に接続され、操作部１７の鉗子口２２に連通している。
【００３０】
照明光学系２７ａは、光源装置１３から光を導く光ファイバ３１ａと、エレクトロウェッティング現象を利用して照明光の配光特性を可変させる液体レンズ４０からなる。なお、照明光学系２７ｂは、光ファイバ３１ｂと、液体レンズ４０とからなり、照明光学系２７ａと同様の構成である。
【００３１】
液体レンズ４０は、光ファイバ３１ａ，３１ｂの出射端に面している。光ファイバ３１ａ，３１ｂは、挿入部１６、操作部１７、ユニバーサルコード１９、及びコネクタ１８の内部を通っており、被検体内の被観察部位に光源装置１３からの照明光を液体レンズ４０に導く。光源装置１３から光ファイバ３１ａ，３１ｂで導かれた光は、液体レンズ４０により照明光として被検体に照射される。
【００３２】
図４に示すように、液体レンズ４０は、ケース４１と、このケース４１に封入され、互いに混ざり合わない通電性液体４２及び絶縁性液体４３とから構成される。通電性液体４２としては、例えば水を、絶縁性液体４３としては例えば油を用いる。
【００３３】
図５に示すように、ケース４１は、第１の電極部材４４、第２の電極部材４５、シール部材４６、透明カバー４７，４８が一体に設けられてなる。第１の電極部材４４は、金属等の導電性材料からなり、略円筒形状に形成され、内周面４４ａ（図４参照）が先端側から基端側に向かって徐々に内径が小さくなるテーパー状に形成されている。この第１の電極部材４４の内周面４４ａ及び先端面４４ｂ（図４参照）には、表面に薄膜状の絶縁膜４９が形成されている。また、第１の電極部材４４には、基端側に透明カバー４７を保持するカバー保持部４４ｃが形成されている。カバー保持部４４ｃは、円板状の透明カバー４７の外形に合わせて凹となっており、光ファイバ３１ａと対面する基端側が開放された凹部状に形成されている。
【００３４】
第２の電極部材４５は、金属等の導電性材料からなり、第１の電極部材４４の外周を覆う円筒部５１と、先端側を覆う先端板部５２とからなり、円筒部５１は、第１の電極部材４４の外径よりも内径が大きく形成されている。先端板部５２には、先端側に透明カバー４８を保持するカバー保持部５２ａが形成されている。カバー保持部５２ａは、円板状の透明カバー４８の外形に合わせて凹となっており、光ファイバ３１ａとは反対側に位置する先端側が開放された凹部状に形成されている。
【００３５】
第２の電極部材４５は、シール部材４６を介して第１の電極部材４４の先端側に、第１の電極部材４４と互いの中心軸を合わせて取り付けられる。シール部材４６は、ゴムなどの絶縁性材料からなり、略円筒状に形成され、第１及び第２の電極部材４４，４５の間に挟まれることにより、両者を絶縁する。
【００３６】
第１及び第２の電極部材４４，４５がシール部材４６を間に挟んで固着され、カバー保持部４４ｃ，５２ａに透明カバー４７，４８が固着されて先端及び基端が封止されることによりケース４１が形成される。第１及び第２の電極部材４４，４５とシール部材４６との固着、カバー保持部４４ｃ，５２ａと透明カバー４７，４８との固着においては、隙間に接着剤を流す等の方法で確実に接着することが好ましい。液体レンズ４０は、ケース４１が先端部１６ａの先端硬性部２４及び先端保護キャップ２５の間に挟持されて取り付けられ、貫通孔２５ｃ，２５ｄから透明カバー４８が露呈する。なお、透明カバー４７，４８としては、例えば、石英ガラスやサファイヤガラスなど透明な材料から形成される。
【００３７】
通電性液体４２及び絶縁性液体４３は、ケース４１内の先端側及び基端側にそれぞれ封入されており、絶縁性液体４３は、第１の電極部材４４の内部、具体的には、絶縁膜４９に接し、先端面４４ｂから突出しない程度の量あり、通電性液体４２は、第２の電極部材４５の内周面４５ａ、絶縁膜４９の一部に接触する程度の量に設定されている。これにより、第１及び第２の電極部材４４，４５は、通電性液体４２及び絶縁性液体４３の先端側及び基端側、且つ全周に亘って配される。
【００３８】
第１及び第２の電極部材４４，４５は、配線５３を介してプロセッサ装置１２に接続され、プロセッサ装置１２のコントローラ６６（図７参照）により電圧の印加が制御される。電子内視鏡システム１０による通常観察時、液体レンズ４０の第１及び第２の電極部材４４，４５に電圧が印加されていないとき、図４に示すように、第１及び第２の電極部材４４，４５の境界面５４は、略平面状となっている（図４の実線で示す状態）。
【００３９】
そして、挿入部１６の先端（平坦面２５ａ）が被検体の表面に近接する接近観察時、第１及び第２の電極部材４４，４５に所定の電圧Ｖが印加されると、通電性液体４２は、一方の第１の電極部材４４の方に近づくようにして引き寄せられる。このとき、第１及び第２の電極部材４４，４５は、通電性液体４２及び絶縁性液体４３の全周に亘って配置されているため、第１の電極部材４４の付近にあった絶縁性液体４３が押し出されてケース４１の中心に集まろうとする。これにより、境界面５４が湾曲して照明光の屈折率が可変するため（図４の２点鎖線で示す状態）、照明光学系２７ａの照射角が、通常観察時の狭角な照射角（図４の点線矢印で示す範囲）よりも広角な照射角に切り換わる（図４の２点鎖線矢印で示す範囲）。なお、照明光学系２７ｂにおいても液体レンズ４０に電圧が印加されたとき、同様に広角な照射角に切り換わる。
【００４０】
図６に示すように、近接観察時の照明光学系２７ａ，２７ｂが、通常観察時よりも広角な照射角に切り換わったとき、照明光学系２７ａ，２７ｂによる照明範囲ＳＬが広がり、対物光学系２６による観察範囲ＳＯと重なる。
【００４１】
図７は、電子内視鏡システム１０の電気的構成の概略を示す。電子内視鏡１１には、照明光学系２７ａ，２７ｂ、及び撮像部３０の他に、ＡＦＥ６０、撮像制御部６１を備えている。ＣＣＤ３６は、対物光学系２６によって撮像面に結像された被検体内の像を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。出力された撮像信号はＡＦＥ６０に送られる。ＡＦＥ６０は、ＡＦＥ６０は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換器など（いずれも図示は省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ３６が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ３６を駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。
【００４２】
撮像制御部６１は、電子内視鏡１１とプロセッサ装置１２とが接続されたとき、プロセッサ装置１２内のコントローラ６６に接続され、コントローラ６６から指示がなされたときにＣＣＤ３６に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ３６は、撮像制御部６１からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ６０に出力する。
【００４３】
プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）６２、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）６３、表示制御回路６４、ＶＲＡＭ６５、コントローラ６６、操作部６７等を備える。
【００４４】
コントローラ６６は、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＤＳＰ６２は、電子内視鏡１１のＡＦＥ６０から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ６２で生成された画像データは、ＤＩＰ６３の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６２は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、コントローラ６６に入力する。
【００４５】
ＤＩＰ６３は、ＤＳＰ６２で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ６３で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ６５に一時的に記憶された後、表示制御回路６４に入力される。表示制御回路６４は、ＶＲＡＭ６５から観察画像を選択して取得し、モニタ２３上に表示する。
【００４６】
操作部６７は、プロセッサ装置１２の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスからなる。コントローラ６６は、操作部６７や電子内視鏡１１の操作部１７からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム１０の各部を動作させる。
【００４７】
光源装置１３は、光源６８と、集光レンズ６９と、光源制御部７０とを備えている。光源６８としては、キセノン管などの白色光源からなり、光源６８から供給される白色光は集光レンズ６９等を介して光ファイバ７１に導光される。光ファイバ７１は、コネクタ１８を介して電子内視鏡１１の光ファイバ３１ａ，３１ｂに接続される。このため、光源６８が発光した白色光は、光ファイバ３１ａ，３１ｂに導かれ、液体レンズ４０に入射する。そして、液体レンズ４０により照明光として被検体内に照射される。光源制御部７０は、プロセッサ装置１２のコントローラ６６から入力される調節信号や同期信号にしたがって光源６８の点灯／消灯のタイミングを調節する。
【００４８】
コントローラ６６は、電子内視鏡１１が接近観察を行っているか否かを判定する判定手段を兼ねている。このコントローラ６６は、電子内視鏡１１の観察範囲における照明光量の検出として、例えば電子内視鏡１１から取得した撮像信号に基づき生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値を算出する。そして、この撮像信号から検出した照明光量から、コントローラ６６は、電子内視鏡１１が接近観察を行っているか否かを判定する。
【００４９】
コントローラ６６が行う判定は以下のように行われる。電子内視鏡１１で被検体内の観察を行うとき、挿入部１６の先端（平坦面２５ａ）から被検体の表面Ｈまでの距離と、照明光量の関係は、図８に示すようになる。挿入部１６を被検体内に挿入して電子内視鏡１１が通常観察をしている状態から、さらに挿入部１６を押し込んで接近観察に移行したとき、すなわち、平坦面２５ａが被検体の表面Ｈに徐々に接近していくときは、先ず、被検体からの反射光が増加するため、対物光学系２６によって取り込まれる照明光量が増加し、その後、照明範囲が狭まってくるため、照明光量が減少する。すなわち、照明光量が増加する状態から照明光量が減少する状態に切り換わったときが、通常観察から接近観察に移行したときになる。このことから、コントローラ６６は、照明光量が増加から減少に切り換わるピーク値Ｐを通り過ぎた後に、接近観察を行っていると判定し、それ以外の場合、通常観察を行っていると判定する。
【００５０】
コントローラ６６は、接近観察を行っていると判定した場合、図示しない電源回路を制御することにより電子内視鏡１１に電力を供給して液体レンズ４０に電圧を印加させる。これにより、液体レンズ４０は、境界面が湾曲するように変化して照明光が広角に変化する。
【００５１】
上記構成の作用について説明する。被検体内に挿入部１６を挿入し、電子内視鏡１１での被検体の観察を行っている際、平坦面２５ａが被検体の表面Ｈに近接して照明光学系２７ａ，２７ｂによる照明範囲及び対物光学系２６による観察範囲が狭くなり、観察像が暗くなる場合がある。このとき、プロセッサ装置１２のコントローラ６６は、電子内視鏡１１から取得した撮像信号から照明光量を検出し、電子内視鏡１１が接近観察を行っているか否かの判定を行う。そして、コントローラ６６は、照明光量が増加から減少に切り換わるピーク値Ｐを過ぎた後、電子内視鏡１１が接近観察を行っていると判定する。
【００５２】
接近観察を行っていると判定したコントローラ６６は、液体レンズ４０の第１及び第２の電極部材４４，４５に電圧を印加させる。これにより、液体レンズ４０から構成される照明光学系２７ａ，２７ｂは、通常観察時の狭角な照射角よりも広角な照射角に切り換わり、広い照明範囲に照明光を照射することができる。これにより、照明光学系２７ａ，２７ｂの照明範囲ＳＬが、対物光学系２６の観察範囲ＳＯと重なるため（図６に示す状態）、対物光学系２６から取り込まれる観察像を明るくし、鮮明な観察像を取得することができる。
【００５３】
以上のように、電子内視鏡１１は、液体レンズ４０の第１及び第２の電極部材４４，４５に電圧を印加するという簡単な制御で、照射角を切り換え可能とし、照明光学系２７ａ，２７ｂの配光特性を可変させることができる。さらに、照射角を切り換えることにより、照明範囲を切り換えているため、光源６８から供給され、液体レンズ４０内に入射した光をロスすることがなく、照明光を効率良く照射させることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、液体レンズ４０の境界面５４を湾曲させることにより照射角を可変させて、観察範囲に照明範囲を重ねるようにしているが、本発明はこれに限るものではなく、以下で説明する本発明の第２実施形態では、液体レンズの境界面を傾かせて光軸の向きを変えることにより、観察範囲に照明範囲を重ねる。
【００５５】
この第２実施形態の電子内視鏡では、図９に示すように、挿入部の先端部８０に照明光学系８１ａ，８１ｂを備える。なお、この先端部８０以外の構成は上記第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様である。照明光学系８１ａは液体レンズ８２及び光ファイバ３１ａからなり、照明光学系８１ａは液体レンズ８２及び光ファイバ３１ｂからなる。なお、図９では、上記第１実施形態と同じ部品を用いるものについては同符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、液体レンズ８２は、ケース８３と、このケース８３に封入された、互いに混ざり合わない通電性液体８４、絶縁性液体８５とから構成される。
【００５６】
図１１に示すように、ケース８３は、ベース８６、キャップ８７、シール部材８８、透明カバー８９，９０が一体に設けられてなる。ベース８６は、上記第１実施形態の第１の電極部材４４と同様の形状、すなわち、略円筒形状で、内周面８６ａ（図１０参照）が先端側から基端側に向かって徐々に内径が小さくなるテーパー状に形成され、基端側にカバー保持部８６ｃが形成されている。また、ベース８６の内周面８６ａ及び先端面８６ｂ（図１０参照）には、表面に薄膜状の絶縁膜９１が形成されている。このベース８６は、周方向に対して半分ずつ、第１の電極部材９２と、絶縁部材９３とが一体になって形成されている。第１の電極部材９２は、導電性の材料からなり、絶縁部材９３は、絶縁性材料からなる。
【００５７】
キャップ８７は、上記第１実施形態の第２の電極部材４５と同様の形状をしており、ベース８６の外周を覆う円筒部９４と、先端側を覆う先端板部９５とからなり、先端板部９５には、先端側にカバー保持部９５ａが形成されている。このキャップ８７は、周方向に対して半分ずつ、第２の電極部材９６と、絶縁部材９７とが一体になって形成されている。第２の電極部材９６は、導電性の材料からなり、絶縁部材９７は、絶縁性材料からなる。
【００５８】
キャップ８７は、シール部材８８を介してベース８６の先端側に、第１の電極部材９２と第２の電極部材９６の周方向に対する位置を合わせて取り付けられる。ベース８６及びキャップ８７がシール部材８８を間に挟んで固着され、カバー保持部８６ｃ，９５ａに透明カバー８９，９０が固着されて先端及び基端が封止されることによりケース８３が形成される。ベース８６、キャップ８７、及びシール部材４６との固着、カバー保持部８６ｃ，９５ａと透明カバー８９，９０との固着においては、隙間に接着剤を流す等の方法で確実に接着することが好ましい。
【００５９】
通電性液体８４及び絶縁性液体８５は、ケース８３内の基端側及び先端側にそれぞれ封入されており、絶縁性液体８５は、ベース８６の内部、絶縁膜９１に接し、先端面８６ｂから突出しない程度の量であり、通電性液体８４は、キャップ８７の内周面８７ａ、ベース８６の絶縁膜９１の一部に接触する程度の量に設定されている。
【００６０】
第１及び第２の電極部材８９，９６は、内視鏡挿入部の先端部８０に照明光学系８１ａ，８１ｂ、すなわち液体レンズ８２が組み込まれるとき、液体レンズ８２の周方向に対して、対物光学系２６に近接する位置に配される。よって、照明光学系８１ａ，８１ｂについては、互いに対向する位置に第１及び第２の電極部材９２，９６が配されている（図９参照）。
【００６１】
第１及び第２の電極部材９２，９６は、上記第１実施形態の第１及び第２の電極部材４４，４５と同様に、配線９８を介してプロセッサ装置１２に接続され、プロセッサ装置１２のコントローラ６６により電圧の印加が制御される。第１及び第２の電極部材９２，９６に電圧が印加されていないとき、通電性液体８４及び絶縁性液体８５の境界面９９は、略平面状となっている（図１０の実線で示す状態）。このとき、照明光学系８１ａ，８１ｂの光軸方向は、対物光学系２６の光軸方向と略平行になっている。
【００６２】
そして、第１及び第２の電極部材９２，９６に電圧を印加すると、通電性液体８４は、一方の第１の電極部材９２の方に近づくようにして引き寄せられる。このとき、液体レンズ８２の周方向に対して、第１及び第２の電極部材９２，９６が位置する側の絶縁性液体８５が押し出されてケース４１の反対側に集まろうとする。これにより、境界面９９が湾曲するとともに第１及び第２の電極部材９２，９６が位置する側に傾く、これにより照明光学系の光軸の向きが可変する（図１０の２点鎖線で示す状態）。
【００６３】
第１及び第２の電極部材９２，９６は、液体レンズ８２の周方向に対して、対物光学系２６に近接する部分に配されているため、液体レンズ８２への電圧の印加により切り換わった照明光学系８１ａ，８１ｂの光軸Ｌは、対物光学系２６の観察範囲ＳＯ側に傾く。これにより、照明光学系８１ａ，８１ｂの照明範囲ＳＬと対物光学系の観察範囲ＳＯとが重なり、観察像を明るくすることができる。以上のように、第１及び第２の電極部材９２，９６に電圧を印加するという簡単な制御で照明光学系８１ａ，８１ｂの配光特性を可変させることができる（図９に示す状態）。さらに、照明光学系８１ａ，８１ｂの光軸方向を可変させることにより、照明範囲を切り換えているため、液体レンズ８２内に入射した光をロスすることがなく、照明光を効率良く照射させることができる。
【００６４】
なお、上記各実施形態では、電子内視鏡で取得した撮像信号から照明光量を検出し、この照明光量から電子内視鏡が接近観察を行っているか否かの判定を行い、この判定結果に応じて液体レンズ４０，８２に電圧を印加するか否かを切り換える構成となっているが、本発明はこれに限らず、ユーザーがプロセッサ装置の操作部、または電子内視鏡の操作部を操作して電圧を印加するか否かを切り換えるようにしてもよい。また、照明光量を検出する手段としては、撮像信号を取得する撮像素子とは別の光電センサを電子内視鏡の先端部に設けて観察範囲における照明光量を検出するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記各実施形態では、光源６８としては、キセノン管を用いているが、他の白色光源でもよく、レーザ光源やＬＥＤ光源を用いてもよい。レーザ光源やＬＥＤ光源を用いた場合、所定の波長のレーザ光またはＬＥＤ光で励起して蛍光を発する蛍光体であり、レーザ光またはＬＥＤ光と、蛍光とからなる白色光を形成する蛍光体を備え、この蛍光体をライトガイドの出射端と、液体レンズ４０，８２との間に配置して白色光を照射するようにしてもよい。
【００６６】
さらにまた、上記各実施形態では、照明光学系は、光源から光が導かれ、照明光を照射するため、光源からの熱が伝わり、液体レンズ４０，８２の液体温度が上昇する場合がある。そこで、液体レンズ４０の近傍に冷却手段を配置してもよい。この冷却手段としては、例えば、送気・送水ノズル２９に流体を伝送する送気・送水チャンネルを液体レンズ４０，８２の近傍に配置してもよい。この場合、水やエアーなどの流体を伝送するため、挿入部１６の内部では比較的温度の低い送気・送水チャンネルが液体レンズ４０，８２の発熱を吸収する。よって、液体レンズ４０，８２を十分に冷却することができる。
【００６７】
また、上記各実施形態では、エレクトロウェッティング現象を利用し、絶縁性液体及び通電性液体を封入するケースに設けられた一対の電極部材に電圧を印加することにより境界面の形状を変化させる構成としているが、液体レンズの構成はこれに限らず、例えば互いに混ざり合わない２種類の液体を封止するケース内の圧力を可変させることで境界面の形状を変化させる液体レンズなどを用いてもよい。
【００６８】
また、上記第２実施形態では、通電性液体及び絶縁性液体に対して周方向の半分に電極を配置する部分としているが、本発明はこれに限らず、通電性液体及び絶縁性液体の周方向に対して一部分でも電極が配置されていればよく、例えば、周方向の１／３を電極部材とし、残りの２／３を絶縁部材として配置するように形成してもよい。
【００６９】
上記各実施形態においては、撮像装置を用いて被検体の状態を撮像した画像を観察する電子内視鏡を例に上げて説明しているが、本発明はこれに限るものではなく、光学的イメージガイドを採用して被検体の状態を観察する内視鏡にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  電子内視鏡システム
１１  電子内視鏡
１６  挿入部
１６ａ，８０  先端部
２６  対物光学系（観察光学系）
２７ａ，２７ｂ，８１ａ，８１ｂ  照明光学系
３０  撮像部
３１ａ，３１ｂ  光ファイバ
４０，８２  液体レンズ
４２，８４  通電性液体
４３，８５  絶縁性液体
４４，９２  第１の電極部材
４５，９６  第２の電極部材
５４，９９  境界面
【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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