(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長の挿入部の先端側から被写体に光を投影し、対物光学系を介して前記挿入部の後端側で被写体像を観察可能とする内視鏡装置において、
発光強度が複数の周波数で変調されている複数の光スポットを被写体に投影する投影手段と、
前記被写体に投影された複数の光スポットの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の出力を周波数分離する周波数分離手段と、
前記周波数分離手段で分離された出力信号から前記反射光の明るさを検知する検知手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変調された光スポットを被写体に投影して被写体像を得る内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡は超小型の撮像素子をその先端に設け、内視鏡挿入部に内蔵されたライトガイドを用いて体外から照明光を先端に導き、それによって照明された体内を撮像素子で撮像し、撮像素子の出力を電気的に処理してテレビモニタに表示していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮像素子の駆動信号や出力信号は高周波であり、内視鏡外に電磁波が放射され易いという問題があった。また、電気信号を伝送する電線を細くしなければならず、電線が断線して画像がでなくなる場合があった。
【０００４】
さらに、多くの端子を有する撮像素子と多くの電線との接続がしづらいという問題があった。
また、撮像素子からの信号ケーブルが長くなり、外部から飛来する電磁波によって、内視鏡内部の電線に雑音が乗ってしまい、雑音で画像が見づらくなるような場合も起こり易いという問題があった。
【０００５】
（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、内視鏡から雑音が放射されないようにでき、かつ外部からの雑音に影響されないで観察することができる内視鏡装置を提供することを第１の目的とする。
【０００６】
さらに電線が断線することを防止できたり、複雑な配線作業を解消したり、挿入部の径を太くしなくても高分解能にできる等の多くの長所を持つ内視鏡装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
細長の挿入部の先端側から被写体に光を投影し、対物光学系を介して前記挿入部の後端側で被写体像を観察可能とする内視鏡装置において、
発光強度が複数の周波数で変調されている複数の光スポットを被写体に投影する投影手段と、
前記被写体に投影された複数の光スポットの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の出力を周波数分離する周波数分離手段と、
前記周波数分離手段で分離された出力信号から前記反射光の明るさを検知する検知手段と、
を設けることにより、高周波の駆動信号で駆動することを必要としない受光手段を採用できるので、内視鏡内に信号線を挿通した場合にも外部に放射さるノイズを実質上解消できると共に、外部からのノイズの遮蔽が容易となり、画質の良い内視鏡画像が得られるようにできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明の内視鏡装置の原理的な構成を図１に示す。
【０００９】
図１に示すように本発明の内視鏡装置１は被写体２を照明する照明部３と、照明された被写体２を撮像する撮像部４と、撮像された被写体像を表示する画像表示手段５とからなる。
【００１０】
照明部３は照明光を発生する光源６と、この光源６の照明光を空間的にコーディングする空間コーディング手段７と、この空間コーディングされた光を被写体２に投影する投影レンズ８とからなる。
【００１１】
また、撮像部４は空間コーディングされた光で照明された被写体２の像を結ぶ結像レンズ９と、この像を光電変換する光電変換手段１０と、光電変換された信号に対し、デコーディング（復号化）する空間デコーディング手段１１と、空間デコーディング手段１１によりデコーディングされた信号に対しビデオ信号を生成する処理を行うビデオ信号合成手段１２とを有し、このビデオ信号合成手段１２から出力されるビデオ信号は画像表示手段５に入力され、表示画面に被写体像を再生表示する。
【００１２】
図１の照明部３は例えば図２に示すように、光源としてのランプ６Ａの光はその光路前方に配置した空間コーディング部材７Ａによって空間コーディングされた光となり、投影レンズ８により被写体側に投影される。この空間コーディング部材７Ａは空間コーディング部材駆動回路７Ｂにより駆動されることにより、空間コーディングを行う。
【００１３】
この空間コーディング部材７Ａは例えばランプ６Ａ側の入射面及び投影レンズ８側の出射面を多数の領域１３に分割して、各領域１３の入射面に入射される光を他の領域１３に入射された光とはそれぞれ異なるようにコーディング或いはコード化し、出射面から出射し、投影レンズ８を介して被写体側に投影する機能を備えている。なお、空間コーディング部材７Ａと空間コーディング部材駆動回路７Ｂとにより空間コーディング手段７が形成される。
【００１４】
図２では２次元領域にわたる照明光を直接空間コーディングしているが、以下に説明するようにライン状の領域をコーディングするライン状領域コーディング手段と、このライン状領域コーディング手段をラインと直交する方向に走査する駆動手段とにより２次元領域をコーディングする構成にしても良い。
【００１５】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はメカニカルな駆動方式の空間コーディング手段、より具体的には周波数を用いて変調する周波数変調コーディング手段２０を示す。ここでの周波数変調は電気信号の周波数変調を意味しないで、それぞれ異なる周波数で変調されることを簡略化した表現で用いている。
【００１６】
光源６の照明光路の例えば水平面上に、第１のファイバ２１ａ，２１ｂ，…，２１ｎからなる第１のファイバアレイ２２が一定のピッチ間隔で平行に配置されている。この場合、光源６側の入射端は揃えて配置されているが、出射端は少しづつ（例えば一定長さの整数倍で）順次異なるようにして配置されている。
【００１７】
この第１のファイバアレイ２２の出射端に対向して第１のファイバ２１と同じ本数の第２のファイバ２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎからなる第２のファイバアレイ２５の入射側の端面が配置され、ファイバ押さえ部材２６で固定されている。各第２のファイバ２４ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…，ｎ）の途中は遊びが持たせてあり、各出射端も一定のピッチで揃えて水平面内に配置され、これらの端面に対向して投影レンズ８が配置され、第２のファイバアレイ２５によって伝送された光を被写体側（後述する図４に示す内視鏡１５を用いる場合には内視鏡１５の照明光伝送用イメージガイド３３ａ）に投影するようにしている。
【００１８】
第２のファイバアレイ２５も各第２のファイバ２４ｉの入射側の端面位置が少しづつ長手方向にずらしてあり、各第１のファイバ２１ｉの出射端から僅かに離間した位置で対向するように配置され、入射端付近で移動しないようにファイバ押さえ部材２６に固定されている。
【００１９】
また、各第１のファイバ２１ｉの出射端とこれに対向する第２のファイバ２４ｉの入射端との間には遮光する機能を備えた遮光板２７がそれぞれ配置され、各遮光板２７の下端はそれぞれ振動板２８の一端に固定され、各振動板２８の他端はそれぞれ圧電素子（或いは圧電アクチュエータ）２９に取り付けてある。
【００２０】
各振動板２８はそれぞれ第１のファイバ２１ｉの下側で、その長さ方向に沿って配置され、かつ各振動板２８の長さが異なるようにしてその他端が圧電素子２９に取り付けられ、従ってその共振周波数がそれぞれ異なるように設定している。
【００２１】
各圧電素子２９はリード線を介して圧電素子駆動回路３０に接続され、この圧電素子駆動回路３０は各圧電素子２９にその圧電素子２９に取り付けられた振動板２８の共振周波数と同じ周波数の正弦波状の駆動信号をそれぞれ印加する。
【００２２】
また、第２のファイバアレイ２５の出射端は支持部材３１を介してファイバ駆動手段３２に取り付けられ、このファイバ駆動手段３２は図３（Ａ）の矢印で示すように支持部材３１を垂直方向に移動する。つまり、水平方向に配置された第２のファイバアレイ２５の出射端をこの水平方向と直交する垂直方向に走査する。
【００２３】
そして、振動板２８を取り付けた圧電素子２９にそれぞれ振動板２８の共振周波数の駆動信号を印加することにより、振動板２８は共振して大きく振動する。圧電素子２９側は制動用部材などを介して大きく振動しないように固定され、従って遮光板２７が取り付けられた他端は大きく（図３（Ａ）では上下方向に）振動し、その際最も上の位置に達した時には図３（Ａ）に示すように第１のファイバ２１ｉの端部から対向する第２のファイバ２４ｉ側に出射される光を遮光し、一方最も下の位置に達した時には２点鎖線で示すように光を通過する状態になる。
【００２４】
つまり、各第１のファイバ２１ｉから対向する第２のファイバ２４ｉ側に光が伝送される際にその下に配置した振動板２８の共振周波数で変調されることになる。
【００２５】
さらに第２のファイバ２４ｉの光を出射する端部はファイバ駆動手段３２で上下方向（垂直方向）に振動されるので、２次元領域を周波数による変調でコーディングすることができる。なお、各周波数で変調された光は振幅変調された特性を持つ。なお、各振動板２８毎に圧電素子２９を設けているが、振動板全体を共通の圧電素子の一端に取付け、共通の圧電素子に全ての振動板の共振周波数の駆動信号を印加するようにしても良い。
【００２６】
この周波数変調コーディング手段２０を用いた第１の実施の形態の内視鏡装置１４を図４に示す。この内視鏡装置１４は細長の挿入部１８を有する内視鏡１５と、この内視鏡１５に周波数の変調によるコーディングされた照明光を供給する光源装置部１６ａ及びデコーディング処理してビデオ信号を合成する信号処理装置部１６ｂとを内蔵したビデオプロセッサ１６と、ビデオ信号を表示するディスプレイ１７とから構成される。
【００２７】
内視鏡１５は体腔内に挿入される細長の挿入部１８と、この挿入部１８の後端に設けられた操作部１９ａと、この操作部１９ａから延出されたユニバーサルケーブル１９ｂとを備え、このユニバーサルケーブル１９ｂの端部に設けたコネクタをビデオプロセッサ１６に着脱自在で接続することができる。
【００２８】
この内視鏡１５内には照明光伝送用イメージガイド３３ａが挿通され、このイメージガイド３３ａの入射端はコネクタに至る。
このイメージガイド３４ａの入射端に対向して光源装置部１６ａ内には周波数変調コーディング手段２０が設けてある。
【００２９】
そして、この周波数変調コーディング手段２０には、ランプ駆動回路６Ｂからの駆動電源で発光するランプ６Ａの白色光が入射され、この周波数変調コーディング手段２０を通すこのとによって、（周波数変調コーディング手段２０の出力側に配置した投影レンズ８を経て）イメージガイド３３ａの入射端には周波数で変調された白色光が投影される。
【００３０】
即ち、この周波数変調コーディング手段２０によりイメージガイド３３ａの入射端にはランプ６Ａからの白色光が水平方向にライン状の光スポットとして周波数で変調されて投影され、かつ垂直方向に順次スキャンされ、その投影光をイメージガイド３３ａで伝送し、挿入部１８の先端部に取り付けた先端面からさらに投影レンズ３３ｂを介して被写体側に投影する。
【００３１】
従って、被写体にはライン状の光スポットが投影されると共に、そのライン状の光スポットがそのラインと直交する方向に順次走査されるように投影される。先端部にはこの投影レンズ３３ｂに隣接して対物レンズ或いは集光レンズ３４ａが配置され、被写体で反射された光による像がその結像位置に配置したライトガイド３４ｂの先端面に入射される。
【００３２】
つまり、ライン状の光スポットが反射されてこのライトガイド３４ｂの先端面に重畳される。このライトガイド３４ｂにより伝送された光はコネクタで固定された出射側となる後端面から出射される。このライトガイド３４ｂは単ファイバで構成できる。
【００３３】
そしてこの後端面に対向する集光レンズ３５ａにより集光され、光学的な色分離手段としてのダイクロイックプリズム３６Ｒ、３６Ｇを経て３つの光電変換素子３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂで受光される。ダイクロイックプリズム３６Ｒは赤の波長域の光を選択的に反射し、他の波長域の光を透過する。また、ダイクロイックプリズム３６Ｇは緑の波長域の光を選択的に反射し、他の波長域の光を透過する。
【００３４】
従って、光電変換素子３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂにはライトガイドファイバ３４ｂの先端面の多重化された光スポットにおける赤、緑、青の波長成分の光が入射され、光電変換素子３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂによりその波長成分の明るさに対応した電気信号に変換され、各信号は周波数分離手段３８ａに入力される。
【００３５】
周波数分離手段３８ａは３組の周波数分離手段から構成される。各組の周波数分離手段は入力信号に対し、周波数変調コーディング手段２０で周波数の変調に用いた振動板２８の共振周波数の信号成分を分離するフィルタ群などで構成されている。そして、赤、緑、青の波長成分の光に対し、各組の周波数分離手段で各周波数の信号成分が分離される。
【００３６】
この分離により被写体像におけるライン状の各部における赤、緑、青の波長成分の信号強度或いは明るさ（輝度値）のデータがそれぞれ抽出される。
【００３７】
抽出されたデータはそのデータの分離に使用した周波数により、被写体像におけるライン状部分に相当する位置の明るさデータの配列にする事ができる。つまり、復元（デコード）できる。
【００３８】
そして、この復元されたデータは例えば画像メモリにライン方向の位置アドレス、例えば水平アドレスによりそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色信号データして記憶される。
【００３９】
また、周波数分離手段３８ａはタイミングコントローラ３８ｃと接続され、このタイミングコントローラ３８ｃからラインと直交する方向への走査に同期したタイミング信号が入力され、このタイミング信号を参照して、ライン状の光スポットの垂直方向の適宜移動ピッチに応じて、分離したデータを前記ライン方向に隣接するライン方向の位置アドレスによりそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色信号データして記憶される。
【００４０】
なお、タイミングコントローラ３８ｃは周波数変調コーディング手段２０におけるファイバ駆動手段駆動回路はタイミングコントローラ３８ｃと接続され、ファイバ駆動手段駆動回路はタイミングコントローラ３８ｃからのタイミング信号と同期してファイバ駆動手段３２の垂直方向の移動を制御する。
【００４１】
このようにして垂直方向に１フレーム分のデータが画像メモリに記憶される。そして、ラインに沿って、順次ビデオ信号合成手段３８ｂに入力される。ビデオ信号合成手段３８ｂは入力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号データを同期信号と共に、ビデオ信号に合成してディスプレイ１７に出力し、その画面に被写体像をカラー表示する。
【００４２】
本実施の形態によれば、内視鏡１５内には電気素子が設けてないので、外部の電気機器などにノイズを放射することを防止できる。また、外部からのノイズが混入することも解消できる。
【００４３】
このため、ディスプレイ１７にはノイズの影響のない画質の良い内視鏡画像を表示できる。
また、ＣＣＤ等の固体撮像素子を採用した場合には多数の信号線等との接続の際に複雑な配線作業が必要になるのに対し、本実施の形態では、複雑な配線作業も不要となる。
【００４４】
また、既存のイメージガイドを像伝送に用いた光学式内視鏡の場合には照明光を伝送するライトガイドと、イメージガイドとが必要で、ライトガイドは十分な照明光を伝送することが必要なため、多数のファイバを束ねたものが必要になるのに対して、本実施の形態はイメージガイド３３ａがこのライトガイドと同様に多数のファイバを束ねたものが必要になるが、ライトガイド３４ｂは単ファイバで構成できるので、挿入部１８を大幅に細くできる。
【００４５】
また、本実施の形態においては解像度を向上するにはイメージガイド３３ａのファイバの本数を多くすることが必要になるが、ライトガイド３４ｂは１本で済むメリットがある。
【００４６】
なお、内視鏡１５を用いないで、撮像する撮像装置（図１或いはより具体的には図４のビデオプロセッサ１６）を構成した場合には、周囲の外光に影響されないで、撮像することができる。つまり、通常、外光は商用周波数成分を含むものであるので、デコーディング手段によりその周波数成分を殆ど除去できる。
【００４７】
このため、外光に殆ど影響されないで、常に色再現性の良いカラーの被写体像を得ることができる。
なお、内視鏡の場合には外光の影響を受けることは少ないが、内視鏡１５の場合にもこの効果がある。
【００４８】
なお、外光の高調波成分等が影響する場合には変調に用いている周波数帯域と重ならないように変調に用いる周波数を可変設定できるようにしても良い。また、変調に用いる発振器の信号で同期検波することにより、外光の影響を解消或いは低減化するようにしても良い。
【００４９】
次に光変調板を用いて形成した周波数変調コーディング手段２０′を説明する。そして、図４の周波数変調コーディング手段２０の代わりにこの周波数変調コーディング手段２０′を用いて内視鏡装置を構成しても良い。
【００５０】
図５に示すようにランプ６Ａの光は集光レンズ４１によってライン状に集光されて、モータ４２により回転駆動される光変調円板４３の動径方向に照射される。このモータ４２はモータ駆動回路４４からのモータ駆動信号の印加により一定速度で回転し、このモータ４２の回転軸４２ａにその中心が取り付けられた光変調円板４３も回転する。
【００５１】
この光変調円板４３には図６に示すように円周方向に開口の列、つまり開口列４５が形成されている。この開口列４５はその透過光の強度が正弦波状に変化するように開口が周期的に形成され、半径方向の位置が異なると、その周波数が異なるように設定されている。
【００５２】
集光レンズ４１に対向してこの光変調円板４３の反対側には投影レンズ４６が配置され、さらにこの投影レンズ４６の投影側には投影レンズ４６の光軸上で、かつ光変調円板４３の半径方向に沿った面（水平面とする）にテープ状ファイバアレイ４７の入射端が配置され、この入射端付近はファイバ押さえ部材４８で固定されている。
【００５３】
このテープ状ファイバアレイ４７の出射端は支持部材５１の上面（この上面は水平面とする）に各ファイバの出射端が水平面に沿ってテープ状に固定され、この支持部材５１の下端はファイバ駆動手段５２に取り付けられている。
【００５４】
図５に示すようにこのファイバ駆動手段５２はファイバの出射端の配列方向（水平面）と直交する上下方向に矢印で示すように支持部材５１と共に、テープ状ファイバアレイ４７の出射端を移動する。
【００５５】
なお、図５に示すファイバ駆動手段５２の具体例として、図６ではスピーカ５２Ａを示している。この他に、図７に示すように圧電現象を利用してテープ状ファイバアレイ４７の出射端を上下方向に振動的に走査する圧電アクチュエータ５２Ｂを用いても良い。
【００５６】
ファイバアレイ４７の出射端に対向して投影レンズ８が配置され、被写体側にファイバアレイ４７の出射端の光像を投影する。
この光変調円板４３を用いた場合にも、振動板２８を採用した場合と同様に周波数で変調することができる。
【００５７】
なお、光源と軸対称なレンズ（凸レンズ）で、光変調円板４３に当てる時は、まわりの開口からの回折光があるので、光変調円板４３の前後に図６の２点鎖線で示すようにスリットＳ１、Ｓ２を配置してその影響を防止すると良い。図５及び図７や以下の後述する図８の場合に適用することもできる。
【００５８】
上述の説明では光源としてランプ６Ａを用いた例を説明したが、例えば図８に示すようにレーザ光源５５を用いても良い。レーザ光はビームの広がりが小さいので、図８では２つの凸レンズ５５ａ，５５ｂにより、そのビーム径を広げる光学系としてのビームエキスパンダ５５を介して光変調円板４３に照射し、その透過光側に単ファイバアレイ５６を配置している。この単ファイバアレイ５６の代わりにテープ状ファイバアレイ４７でも良い。
【００５９】
この単ファイバアレイ５６のファイバ径は例えば３０ミクロンである。この単ファイバアレイ５６の他端は図３のファイバ駆動手段３２等で駆動される。
【００６０】
なお、可視光でのカラー撮像を行う場合には、図８のレーザ光源５５として例えば３原色、つまり赤、緑、青の各波長域の光を出すものを用いかつダイクロイックミラーを凸レンズ５５ｂと光変調円板４３の間に介挿して光変調円板４３を介して赤、緑、青の各波長域の光を単ファイバアレイ５６の入射端に投影するようにすれば良い。
【００６１】
また、図９ではレーザ光源５５の代わりにＬＥＤ光源列５７を用い、各ＬＥＤの発光面の前にそれぞれ集光レンズ５８を配置し、各集光レンズ５８で集光して光変調円板４３に照射し、その透過光側に単ファイバアレイ５６を配置している。
【００６２】
この場合、例えばＬＥＤ光源列５７の各ＬＥＤはそれぞれ波長λ＝６３２．８ｎｍで、集光レンズ５８の径が３０ミクロンでＮＡが０．１である。なお、ＬＥＤ光源列５７として赤、緑、青の波長で発光するものを順次配列すれば、カラーでの撮像も可能になる。
【００６３】
また、図１０では光源からの光を単ファイバ列５９で伝送し、単ファイバ列５９の出射端の光を投影する凸レンズ６０ａにより集光してその焦点位置付近に配置した光変調円板４３に照射し、その透過光側に配置した凸レンズ６０ｂで平行光束にして単ファイバアレイ５６に入射されるように配置している。
【００６４】
また、光変調円板４３の開口列として、以下のようにすることにより、高調波との分離を可能にすることができる。基本的にはフーリエ解析により、使用する開口形状に対してその大きさなどを高調波が発生しない条件で求めれば良い。その結果として、具体的数値例として、図１１のようにすれば良い。
【００６５】
例えば光変調円板４３の角速度が１［ｒａｄ／秒］とし、半径が３０ミクロンづつずれた同心円周上に円形の開口列を配置する。この場合、直径１５ミクロンの円形開口が半径１ｍｍの円周上に角度０．０４９１８［ｒａｄ］の等間隔で配置する。
この開口列の場合には、その透過光強度は２０．３３［１／秒］の周波数に変調される。
【００６６】
より一般化には、光変調円板４３の角速度が１［ｒａｄ／秒］の場合、同心円周上に円形開口を以下の条件を満たすように配置することによって、透過光強度を任意の周波数に変調できる。
即ち、２０．３３×α［１／秒］の周波数を得るには、円形開口径は１５／α［ミクロン］とし、かつ隣接する開口間の角度を０．０４９１８／α［ｒａｄ］とする。
【００６７】
また、開口列の開口形状を菱形にしても良い。この場合、具体的数値例として、図１１（Ｂ）のようにしても良い。
例えば光変調円板４３の角速度が１［ｒａｄ／秒］とし、半径が３０ミクロンづつずれた同心円周上に菱形開口列を配置する。この場合、幅５０ミクロン、高さ２ミクロンの菱形開口が半径１ｍｍの円周上に角度０．０５［ｒａｄ］の等間隔で配置する。
【００６８】
この開口列の場合には、その透過光強度は２０［１／秒］の周波数に変調される。
より一般化には、光変調円板４３の角速度が１［ｒａｄ／秒］の場合、同心円周上に菱形開口を以下の条件を満たすように配置することによって、透過光強度を任意の周波数に変調できる。
【００６９】
即ち、２０×α［１／秒］の周波数を得るには、菱形開口の幅５０／α［ミクロン］とし、かつ隣接する開口間の角度を０．０５／α［ｒａｄ］とする。
【００７０】
次に本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の具体的な構成を説明する。
図１２に示すように内視鏡装置６１は内視鏡６２とこの内視鏡６２に周波数変調によるコーディングされた照明光を供給する光源装置部６３及びデコーディング処理してビデオ信号を合成する信号処理装置部６４とを内蔵したビデオプロセッサ６５と、ビデオ信号を表示するディスプレイ６６とから構成される。
【００７１】
内視鏡６２は体腔内に挿入される細長の挿入部６７と、この挿入部６７の後端に設けられた操作部６８と、この操作部６８から延出されたユニバーサルケーブル６９とを備え、このユニバーサルケーブル６９の端部に設けたコネクタ７０をビデオプロセッサ６５に着脱自在で接続することができる。
【００７２】
この内視鏡６２内には照明光伝送用イメージガイド（以下、単にイメージガイドと略記）７１が挿通され、このイメージガイド７１の入射端はコネクタ７０に至る。このイメージガイド７１の入射端に対向して光源装置部６３内には結像レンズ７２が配置され、この結像レンズ７２により３色発光ダイオードアレイ７３の光をテープ状ファイバアレイ７４で伝送し、さらに回動的に振動される可動ミラー７５で反射されたライン状の光スポットアレイをイメージガイド７１の入射端に入射するようにしている。
【００７３】
つまり、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の光を同時に発光する３色発光ダイオードアレイ７３を構成する３色発光ダイオード７３（ｒ）（ここで、ｒ＝１，２，…，ｍ）をそれぞれ発振周波数が異なる発振器７６Ｒ（ｒ），７６Ｇ（ｒ），７６Ｂ（ｒ）の発振出力を光源駆動回路７７でそれぞれ増幅した駆動信号で駆動するようにしている。
【００７４】
換言すると、図１２に示すように３色発光ダイオードアレイ７３の赤色発光ダイオードアレイ部分は赤色発光ダイオードアレイ駆動部８０Ｒで駆動され、緑色発光ダイオードアレイ部分は緑色発光ダイオードアレイ駆動部８０Ｇで駆動され、青色発光ダイオードアレイ部分は青色発光ダイオードアレイ駆動部８０Ｂで駆動される。そして、全ての発振器はその発振周波数が異なるように設定し、信号処理装置部６４側での周波数の弁別手段で弁別（分離抽出）できるようにしている。
【００７５】
３色発光ダイオードアレイ７３の各３色発光ダイオード７３（ｒ）の３色の光は対向するようにそれぞれ配置された（テープ状ファイバアレイ７４を形成する）各ファイバの入射側の端面にそれぞれ入射され、それぞれのファイバで伝送され、他方の端面、つまり出射端面から可動ミラー７５に出射される。
【００７６】
テープ状ファイバアレイ７４の出射端は例えば垂直方向にライン状に配置され、テープ状ファイバアレイ７４の出射端から出射されたライン状のｍ個の光スポットは可動ミラー駆動手段としての例えばモータ７８によって回動的に振動される可動ミラー７５で反射され、結像レンズ７２によりイメージガイド７１の端面の垂直方向のファイバ列を水平方向に走査するように入射される。なお、モータ７８はモータ駆動回路７９により駆動される。
【００７７】
このイメージガイド７１により伝送された光は挿入部６７の先端部に固定された出射端から照明レンズ８１を介して被写体８２に投影され、被写体８２にはライン状の光スポットがこのラインと直交する方向に走査される。
【００７８】
この先端部には対物レンズ或いは集光レンズ８３が設けてあり、被写体８２に照射された光の反射光は集光されアバランシェ・フォトダイオード等の例えば感度が高く、応答速度が速い光電変換素子８４で受光される。
【００７９】
この光電変換素子８４は単一の画素に対する光電変換機能を有するものであり、この光電変換素子８４で光電変換された信号は１本の同軸線で形成される信号線８５により伝送され、コネクタ７０の接点を介してビデオプロセッサ６５の信号処理装置部６４を構成する増幅器８６に入力され、増幅された後、周波数成分分離手段８７に入力される。
【００８０】
この周波数成分分離手段８７は例えば多数のフィルタ（具体的には各発振器の周波数を通過帯域とする３ｍ個のバンドパスフィルタ或いはｍ個のバンドパスフィルタを３回切り替えて使用するもの）とか、高速のフーリエ変換処理を行い各周波数成分の信号データを抽出する高速フーリエ変換手段（ＦＦＴ手段）等で形成され、受信された信号から発振器の周波数成分をそれぞれ分離する。この分離する動作はタイミングコントローラ８８からのタイミング信号により、可動ミラー７５の水平方向の走査に同期して行う。
【００８１】
このように同期して行うことができるように可動ミラー７５を駆動するモータ駆動回路７９はタイミングコントローラ８８と接続され、タイミングコントローラ８８からのタイミグ信号に同期してモータ７８を介して可動ミラー７５を駆動する。
【００８２】
つまり、周波数成分分離手段８７は周波数分離により分離された信号データが垂直方向のどの位置のファイバから出射されたかをデコードできるが、水平方向（周波数成分分離手段８７に対しては経時方向或いは時間軸方向）は識別しないので、タイミングコントローラ８８からのタイミング信号を参照して水平方向の位置の分離或いはデコードを行う。
【００８３】
周波数成分分離手段８７で分離された各信号、具体的にはＲ，Ｇ，Ｂの画像信号データはビデオ信号合成手段８９に入力され、ビデオ信号が合成され、ディスプレイ６６に被写体像がカラー表示される。
【００８４】
本実施の形態によれば、内視鏡６２内には電気的な素子としては単一の光電変換素子８４とこの光電変換素子８４に接続された信号線８５のみで済む。この信号線８５は１本の同軸線で形成できるので、細い挿入部６７に対しても断線しない程度の強度を確保した外径の同軸線を用いることができる。
【００８５】
また、この信号線８５で伝送される信号は微弱な信号であるので、仮に外部に放射されても外部の装置にノイズとなって影響を及ぼすようなことは少ない。本実施の形態では信号線８５として同軸線を採用していることにより、シールドの機能が高いなり、外部に放射する影響は実質的に無視できる。
【００８６】
また、このように挿入部６７内等には１本の同軸線が挿通されるので、ノイズのある環境のもとで使用してもこの同軸線によるシールド機能により、その内側の内部導体側にノイズが混入することを十分に低減することができる。
【００８７】
従って、本実施の形態によれば、内視鏡６２から外部に放射されるノイズを実質的には皆無に近い状態まで低減化できるので、外部の装置に影響を及ぼすことを解消できる。
【００８８】
また、外部からのノイズが混入することも十分に低減化できるので、ディスプレイ６６にはノイズの影響のない或いは殆どない画質の良い内視鏡画像を表示できる。
【００８９】
また、上記のように信号線８５は１本の同軸線で済むので、断線しないような強度のものを使用でき、断線が起こるのを実質的に解消できる。
また、ＣＣＤ等の固体撮像素子を採用した場合には多数の信号線等との接続の際に複雑な配線作業が必要になるのに対し、本実施の形態では、複雑な配線作業も不要となる。
【００９０】
また、本実施の形態では挿入部６７内には既存の電子内視鏡の場合に使用されるライトガイドに対応するイメージガイド７１のファイバの本数を多くすることにより、分解能を向上できる。
【００９１】
図１３は第１変形例の内視鏡装置９１を示す。この内視鏡装置９１は図１２の内視鏡装置６１において、内視鏡６２に設けた光電変換素子８４及び信号線８５の代わりに被写体光伝送用ファイバ９２を用いた内視鏡９３とし、対物レンズ或いは集光レンズ８３により集光されて一端に入射された光をコネクタ７０側の他端に伝送する。この被写体光伝送用ファイバ９２はライトガイドファイバ等の光を伝送するファイバを用いることができ、単ファイバで良い。
【００９２】
この被写体光伝送用ファイバ９２の他端に対向して集光レンズ９４が配置され、この他端から出射された光を受光素子９５に集光する。この受光素子９５で光電変換された光は増幅器８６に入力される。
【００９３】
この受光素子９５は例えば、アバランシェ・フォトダイオードとかフォトマルを用いることができる。その他の構成は図１２と同様である。
また、その作用及び効果は第２の実施の形態と殆ど同様である。本変形例はこの他に、内視鏡９３内には電気的な素子を必要としないので、さらに外部に対し、ノイズを与えないし、かつ外部のノイズが侵入することも解消できる。
【００９４】
また、本変形例はイメージガイドを用いた既存の光学式内視鏡にくらべ、被写体光伝送用ファイバ９２は基本的には１本のファイバで構成できるので、同じ径の挿入部にした場合、既存の光学式内視鏡にくらべ、（前記１本のファイバで空いたスペース分を）イメージガイド７１のファイバの本数を多くして解像度をより向上することができる。
換言すると、挿入部の径を太くしないでも既存の光学式内視鏡の場合よりも解像度をより向上することができる。
【００９５】
図１４は第２変形例の内視鏡装置９７を示す。この内視鏡装置９７は図１３の内視鏡装置９１において、３色発光ダイオード７３（ｒ）を用いる代わりに、赤色で発光する赤色発光ダイオード７３Ｒ（ｒ）からなる赤色発光ダイオードアレイ７３Ｒ、緑色で発光する緑色発光ダイオード７３Ｇ（ｒ）からなる緑色発光ダイオードアレイ７３Ｇ、青色で発光する青色発光ダイオード７３Ｂ（ｒ）からなる青色発光ダイオードアレイ７３Ｂを採用している。
【００９６】
また、この変更に応じて、図１３で用いられた１本のテープ状ファイバアレイ７４の代わりに３本のテープ状ファイバアレイ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂを採用している。
【００９７】
そして、各赤色発光ダイオード７３Ｒ（ｒ）は発振器７６Ｒ（ｒ）の発振出力を光源駆動回路７７を介して発光させ、各緑色発光ダイオード７３Ｇ（ｒ）は発振器７６Ｇ（ｒ）の発振出力を光源駆動回路７７を介して発光させ、各青色発光ダイオード７３Ｂ（ｒ）は発振器７６Ｂ（ｒ）の発振出力を光源駆動回路７７を介して発光させるようにしている。
【００９８】
また、各赤色発光ダイオード７３Ｒ（ｒ）の光はテープ状ファイバアレイ７４Ｒにおける対向する１つのファイバの端面に入射され、他端から可動ミラー７５側に出射される。
【００９９】
また、各緑色発光ダイオード７３Ｇ（ｒ）の光はテープ状ファイバアレイ７４Ｇにおける対向する１つのファイバの端面に入射され、他端から可動ミラー７５側に出射される。
【０１００】
同様に、各青色発光ダイオード７３Ｂ（ｒ）の光はテープ状ファイバアレイ７４Ｂにおける対向する１つのファイバの端面に入射され、他端から可動ミラー７５側に出射される。
【０１０１】
なお、３本のテープ状ファイバアレイ７４Ｒ，７４Ｇ，７４Ｂの出射端側は３枚のテープを重ねたように積層状にしている。この場合、出射端から出射される赤、緑、青の光は水平方向にファイバのピッチ程度ずれるので、このずれを考慮して周波数分離手段８７は各成分の分離を行うようにしている。
【０１０２】
その他の構成は図１３の第１変形例と同様である。この第２変形例は第１変形例と殆ど同様の作用及び効果を有する。さらに、それぞれ個別の発光ダイオードを採用することにより、光出力を大きくするのに適する。
【０１０３】
図１５は第３変形例の内視鏡装置１０１を示す。この内視鏡装置１０１は図１４の構造を変形したものである。即ち、ビデオプロセッサ６５の光源装置部６３に対応する光源ユニット１０２と信号処置装置部６４に対応するビデオ信号処理ユニット１０３に分離すると共に、被写体光伝送用ファイバ９２で伝送された光を受光する受光部をさらに分離した測定ヘッド１０４とを有する。
【０１０４】
この変更に応じて、図１４の内視鏡９３内の被写体光伝送用ファイバ９２の後端はユニバーサルケーブル６９を挿通されないで、挿入部６７の後端からその後方側に延出した延出部の後端付近に配置され、その後端面に対向し、後端部に集光レンズ１０５を配置した内視鏡１０６にしている。
【０１０５】
この集光レンズ１０５が配置された部分には測定ヘッド１０４が装着され、この測定ヘッド１０４内には集光レンズ１０７及びフォトマル或いはアバランシュ・フォトダイオード等の受光素子１０８が内蔵されている。
【０１０６】
この受光素子１０８の出力は信号線を介してビデオ信号処理ユニット１０３内の増幅器８６に入力される。このビデオ信号処理ユニット１０３は増幅器８６、周波数成分分離手段８７、タイミングコントローラ８７、ビデオ信号合成手段８９を内蔵している。
【０１０７】
その他は図１４の内視鏡装置９７と同様の構成である。また、その作用及び効果もほぼ同様である。
【０１０８】
図１６は第４変形例の内視鏡装置１１１を示す。この内視鏡装置１１１は図１５と同じ構成の内視鏡１０６を用いている。また、内部構成は異なるが、図１５と同様に光源ユニット１１２、ビデオ信号処理ユニット１１３、測定ヘッド１１４を備えている。
【０１０９】
光源ユニット１１２は図１２の光源装置部６３と同様に３色発光ダイオードアレイ７３を採用しているが、各３色発光ダイオード７３（ｒ）単位で周波数が異なる発振器７６（ｒ）の出力を光源駆動回路７７を介して発光させるようにしている点が異なる。つまり、この場合にはテープ状ファイバアレイ７４のファイバの本数と同じ数の発振器７６（１），…，７６（ｍ）を用いている（図１２ではテープ状ファイバアレイ７４のファイバの本数の３倍の数の発振器を用いている）。
【０１１０】
従って、本装置１１１では各３色発光ダイオード７３（ｒ）の３色は同じ周波数で変調されて内視鏡１０６を経て被写体に投影される。このため、測定ヘッド１１４では集光レンズ１０７で集光された光を２つのダイクロイックプリズム１１５、１１６により３つの色の光に分離し、分離された色の光をそれぞれ受光素子１０８Ｂ，１０８Ｇ，１０８Ｒで受光している。
【０１１１】
ダイクロイックプリズム１１５は青の波長の光を選択的に反射し、他の波長域の光を透過し、ダイクロイックプリズム１１６は緑の波長の光を選択的に反射し、他の波長域の光を透過する。従って、各受光素子１０８Ｂ，１０８Ｇ，１０８Ｒには青、緑、赤の光成分が入射される。
【０１１２】
そして、各受光素子１０８Ｂ，１０８Ｇ，１０８Ｒで光電変換された信号はビデオ信号処理ユニット１１３内の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ，８６Ｒでそれぞれ増幅された後、周波数成分分離手段８７Ｂ，８７Ｇ，８７Ｒに入力される。
周波数成分分離手段８７Ｂ，８７Ｇ，８７Ｒで分離された信号成分はＲ，Ｇ，Ｂの画像データとなり、ビデオ信号合成手段８９に入力される。
【０１１３】
その他の構成は図１５と同様の構成である。この装置１１１によれば、発振器の数を削減できる。その他の作用及び効果は図１５とほぼ同様である。
【０１１４】
なお、上述の各実施の形態などでにおいて、周波数の分離手段にロックインアンプを用い、変調に用いた発振器の発振信号を参照信号に用い、（光電変換手段で光電変換され、各周波数の信号が多重化された）入力信号に対して同期検波を行うことにより、各周波数の信号成分を分離抽出するようにしても良い。
また、上述した実施の形態などを部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【０１１５】
［付記］
１．細長の挿入部の先端側から被写体に光を投影し、対物光学系を介して前記挿入部の後端側で被写体像を観察可能とする内視鏡装置において、
発光強度が複数の周波数で変調されている複数の光スポットを被写体に投影する投影手段と、
前記被写体に投影された複数の光スポットの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の出力を周波数分離する周波数分離手段と、
前記周波数分離手段で分離された出力信号から前記反射光の明るさを検知する検知手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
【０１１６】
２．付記１であって、前記投影手段は三原色の光スポット光を投影し、前記受光手段は三原色の光の波長それぞれに分離する色分離手段と、前記色分離手段によりそれぞれ分離された光を受光する受光素子を有する。
３．付記１であって、前記受光手段は前記挿入部の先端部に配置される。
４．付記１であって、前記受光手段は前記挿入部の先端部に先端が配置された光を伝送するファイバにより、前記反射光を挿入部の後端側に導く。
【０１１７】
５．付記４であって、前記ファイバにより、前記反射光を内視鏡の外部に導き、外部に配置した受光素子で光電変換する。
６．付記１であって、前記周波数分離手段はＦＦＴで構成される。
７．付記１であって、前記周波数分離手段は複数の狭帯域のフィルタで構成される。
８．付記１であって、前記周波数分離手段は前記発光強度を変調するのに用いた周波数の信号に同期して同期検波を行う同期検波手段を有する。
【０１１８】
９．被写体を照明する照明手段と、照明された被写体を撮像する撮像手段とを有する撮像装置において、
発光強度が複数の周波数で変調されている複数の光スポットを被写体に投影することにより照明する投影手段と、
前記被写体に投影された複数の光スポットの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の出力を周波数分離する周波数分離手段と、
前記周波数分離手段で分離された出力信号から前記反射光の明るさを検知する検知手段と、
を具備したことを特徴とする撮像装置。
【０１１９】
（付記９〜１３の背景）
通常の撮像装置では照明手段を備えていないか弱い照明のため、外光により撮像した被写体像が影響され易いという問題があった。
この問題を解決するために付記１の構成にして、外光等に影響されることを解消或いは軽減して撮像できるようにした。つまり、外光に殆ど影響されることなく、常に再現性のある被写体像を得ることができる。
【０１２０】
１０．付記９であって、前記投影手段は三原色の光スポット光を投影し、前記受光手段は三原色の光の波長それぞれに分離する色分離手段と、前記色分離手段によりそれぞれ分離された光を受光する受光素子を有する。
（付記１０の効果）外光に殆ど影響されることなく、常に色再現性のある被写体像を得ることができる。
【０１２１】
１１．付記９であって、前記周波数分離手段はＦＦＴで構成される。
１２．付記９であって、前記周波数分離手段は複数の狭帯域のフィルタで構成される。
１３．付記９であって、前記周波数分離手段は前記発光強度を変調するのに用いた周波数の信号に同期して同期検波を行う同期検波手段を有する。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、細長の挿入部の先端側から被写体に光を投影し、対物光学系を介して前記挿入部の後端側で被写体像を観察可能とする内視鏡装置において、
発光強度が複数の周波数で変調されている複数の光スポットを被写体に投影する投影手段と、
前記被写体に投影された複数の光スポットの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の出力を周波数分離する周波数分離手段と、
前記周波数分離手段で分離された出力信号から前記反射光の明るさを検知する検知手段と、
を設けているので、高周波の駆動信号で駆動することを必要としない受光手段を採用できるので、内視鏡内に信号線を挿通した場合にも外部に放射さるノイズを実質上解消できると共に、外部からのノイズの遮蔽が容易となり、画質の良い内視鏡画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な説明図。
【図２】図１をより具体的な構成で示す斜視図。
【図３】図２の空間コーディング手段の具体的な構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置の構成図。
【図５】光変調円板を用いた空間コーディング手段の具体的な構成を示す側面図。
【図６】図５の斜視図。
【図７】図６と異なるファイバ駆動手段の変形例を示す斜視図。
【図８】図５の第１変形例の一部を示す側面図。
【図９】図５の第２変形例の一部を示す側面図。
【図１０】図５の第３変形例の一部を示す側面図。
【図１１】光変調円板における開口列の具体例を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の構成図。
【図１３】第２の実施の形態の第１変形例の内視鏡装置の構成図。
【図１４】第２の実施の形態の第２変形例の内視鏡装置の構成図。
【図１５】第２の実施の形態の第３変形例の内視鏡装置の構成図。
【図１６】第２の実施の形態の第４変形例の内視鏡装置の構成図。
【符号の説明】
１… 内視鏡装置
２…被写体
３…照明部
４…撮像部
５…画像表示手段
６…光源
７…空間コーディング手段
８…投影レンズ
９…結像レンズ
１０…光電変換手段
１１…空間デコーディング手段
１２…ビデオ信号合成手段
１４…内視鏡装置
１５…内視鏡
１６…ビデオプロセッサ
１７…ディスプレイ
１８…挿入部
２０…周波数変調コーディング手段
２２，２５…ファイバアレイ
２７…遮光板
２８…振動板
２９…圧電素子
３３ａ…照明光伝送用イメージガイド
３３ｂ…投影レンズ
３４ａ…対物レンズ
３４ｂ…ライトガイド
３６Ｒ，３６Ｇ…ダイクロイックプリズム
３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ…光電変換素子
３８ａ…周波数分離手段
３８ｂ…ビデオ信号合成手段
３８ｃ…タイミングコントローラ
【図１】
0003917702.tif 000002
【図２】
0003917702.tif 000003
【図３】
0003917702.tif 000004
【図４】
0003917702.tif 000005
【図５】
0003917702.tif 000006
【図６】
0003917702.tif 000007
【図７】
0003917702.tif 000008
【図８】
0003917702.tif 000009
【図９】
0003917702.tif 000010
【図１０】
0003917702.tif 000011
【図１１】
0003917702.tif 000012
【図１２】
0003917702.tif 000013
【図１３】
0003917702.tif 000014
【図１４】
0003917702.tif 000015
【図１５】
0003917702.tif 000016
【図１６】
0003917702.tif 000017