(57)【要約】【課題】電子内視鏡による視野範囲を広げることで内視鏡を使いやすくする。特に、前方視野と任意方向の側方視野が容易に得られる広視野内視鏡を提供することである。【解決手段】    内視鏡先端部に設けられた透明な円筒体の一端に、透明な円筒体の軸方向に向かって前方視野を有するように第１の撮像モジュールを装着し、第１の撮像モジュールの後部に配置され、第１の撮像モジュールの光軸に対し側方視方向の光軸を有し、透明な円筒内部で回転自在に装着された第２の撮像モジュールを有する先端構造を持ったことを特徴とし、さらに第２の撮像モジュールの側方視の視野方向を第１の撮像モジュールによる画像内に表示する手段を持った広視野内視鏡。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野方向の異なる第１の撮像モジュールと、第２の撮像モジュールを持つ広視野内視鏡で、撮像モジュールは少なくとも対物レンズと固体撮像素子を含んだ構造を有し、内視鏡先端部に設けられた透明な円筒体の一端に、透明な円筒体の軸方向に向かって前方視野を有するように第１の撮像モジュールを装着し、第１の撮像モジュールの後部に配置され、第１の撮像モジュールの光軸に対し側方視方向の光軸を有し、透明な円筒体内部で回転自在に装着された第２の撮像モジュールを有する先端構造を持ったことを特徴とする広視野内視鏡。
【請求項２】
第２の撮像モジュールの視野方向を検出する回転位置検出手段と、視野方向を表示する視野方向表示手段を設け、前方視野を持つ第１の撮像モジュールによる画像内に重畳して第２の撮像モジュールの視野方向を表示することを特徴とした請求項１に記載の広視野内視鏡。
【請求項３】
第２の撮像モジュールと同期して透明な円筒体内で回転するよう、第２の撮像モジュールの周辺に発光ダイオードを装着した側視用照明手段を装着したことを特徴とする請求項１記載の広視野内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器内部や体腔内部等の観察に適した広視野内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体としての機器内部や体腔内を観察する目的の内視鏡は、披検体の像を観察する手段として対物レンズ＋リレーレンズを用いた硬性内視鏡や、対物レンズ＋ファイバーイメージガイドを用いたファイバースコープ、先端部に対物レンズ＋ＣＣＤのような固体撮像素子を組み込んだ電子内視鏡等があり使用目的に応じて使い分けられているが、近年は固体撮像素子の小型化、高性能化に伴って固体撮像素子を使用した電子内視鏡が広く使われてきている。
【０００３】
図１は、電子内視鏡の基本的な構成を示すもので、図中１０１は電子内視鏡（本体）、１０２は信号処理回路、１０４は照明用の光源装置、１０３は映像表示手段としてのモニターを示している。なお以降の説明では、１０１の電子内視鏡（本体）を内視鏡と表記する。
【０００４】
上記内視鏡１０１は、披検体内部に挿入する挿入部１０５と内視鏡を手で保持、操作する操作部１０６、対物レンズ、固体撮像素子等を含む先端部１０７から構成されており、挿入部１０５の先端に装着された先端部１０７には対物レンズ１１１とＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等で代表される固体撮像素子１１２を含んだ撮像モジュール１１０が組み込まれており、先端部の端面には対物レンズの視野方向を照明するライトガイド１１３が照明手段として組み込まれ、ライトガイド１１３の他端は照明用の光源装置１０４に連接している。固体撮像素子１１２からの映像信号はケーブル１１４によって信号処理回路１０２に連接されており、信号処理回路で所定の信号処理された映像信号はモニター１０３で画像として表示される。なお操作部１０６には内視鏡を操作する機構部、スイッチ等の操作手段１１５が組込まれている。
【０００５】
内視鏡の目的によっては、先端部の方向を変え得る屈曲部を先端部１０７と挿入部１０５の間に設けたり、挿入部１０５も屈曲可能な軟性部材で構成したり、金属パイプ等の硬性部材で構成したもの等いろいろな形態がある。
【０００６】
従来は前記撮像モジュール１１０からの映像信号を処理する信号処理回路１０２は、その大部分は内視鏡外部に設けられており、先端部１１１や操作部１０６内には信号処理回路等の一部が組み込まれた構成が一般的であったが、近年信号処理回路デバイスの小型化が進み、信号処理回路を操作部１０６内、または先端の撮像モジュール１１０内に組み込まれるものも実用化されている。また小型の高効率の発光ダイオードが実用化されるに伴って、発光ダイオードを操作部１０６内に装着し、内視鏡の先端部に装着されたライトガイド１１３に連接するか、ライトガイド１１３に代わって発光ダイオードを直接先端部に配置することも可能になって来た。この場合、光源部１０４は不要となり発光ダイオードの電源は信号処理回路１０２から供給することが可能となる。
【０００７】
いずれの形態の内視鏡でも、先端部１１０に設けられた撮像モジュール１１０の視野方向は前方視のものが多いが、管壁の観察などでは観察視野が前方のみでは十分でなく側方視の観察ができる内視鏡の要求も多く、側方視のみの視野を持つ側視型と呼ばれる内視鏡もある。
【０００８】
またこのような目的のために、特開平９−３１３４３５に見られるような、前方視、側方視が可能な内視鏡が開示されており、工業用内視鏡では直視内視鏡の先端部に光路変換手段を着脱することで前方視、側方視の要求を満たすものもあるが前方視と側方視の被写体画像を同時に観察することはできない。
【０００９】
上記のような前方視、側方視を可能とした内視鏡では、管体内壁を観察する場合には側方視方向の視野は限定されているので、３６０度の円周に広がる管体内壁面を観察する場合には内視鏡を回転することで円周状部分の観察することが可能であるが、屈曲した状態の管体等に対しては挿入部を軟性部材で構成した内視鏡でも、内視鏡自体を屈曲した管体内で回転するのは難しく、側視の観察範囲を広くするのが困難な場合が多い。
【００１０】
特開２０００−１３１７３７、特開２００３−２７９８６２などでは、３６０度の円周に広がる管体内壁を内視鏡を回転することなく観察するために、対物レンズの前方に円錐形型の反射部材を配置する案が提示されているが、対物レンズの周辺視野部分を使用するので被写体像が帯状に観察されるため、観察可能な帯状の幅にも制限があり、解像度も制約を受ける。また内視鏡の前方方向を観察する前方視野がないという大きな欠陥を有する。
【００１１】
以上のように、内視鏡の視野範囲を広くする試みはいろいろ試みられているがいずれも十分でなく、前方視野、側方視野を有する広視野内視鏡としては十分なものではない。
【特許文献１】特開平９−３１３４３５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１７３７号公報
【特許文献３】特開２００３−２７９８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述のように、内視鏡の観察できる視野範囲を広くする試みはいろいろ試みられてきたが十分ではない。本発明の目的は、前方視野と任意方向の側方視野が容易に得られる広視野内視鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、視野方向の異なる第１の撮像モジュールと、第２の撮像モジュールを持つ広視野内視鏡で、撮像モジュールは少なくとも対物レンズと固体撮像素子を含んだ構造を有し、内視鏡先端部に設けられた透明な円筒体の一端に、透明な円筒体の軸方向に向かって前方視野を有するように第１の撮像モジュールを装着し、第１の撮像モジュールの後部に配置され、第１の撮像モジュールの光軸に対し側方視方向の光軸を有し、透明な円筒体内部で回転自在に装着された第２の撮像モジュールを有する先端構造を持っことで広視野内視鏡を構成する。
【００１４】
さらに詳細に説明すると、透明な円筒体内部で回転自在に装着された第２の撮像モジュールは、内視鏡操作部から回転方向を自由に制御する制御手段を設けることで、３６０度の円周に広がる管体内壁任意の側方視方向の視野を選択できるので、非常に使い勝手のよい広視野内視鏡を構成できる。
【００１５】
請求項２にかかわる発明は、第２の撮像モジュールの視野方向を検出する回転位置検出手段と、視野方向を表示する視野方向表示手段を設け、前方視野を持つ第１の撮像モジュールによる画像内に重畳して第２の撮像モジュールの視野方向を表示することを特徴とした請求項１に記載の広視野内視鏡に関するもので、第１の撮像モジュールによる前方視野の画像内に管壁の傷等を発見した場合、第２の撮像モジュールの視野方向をこの傷のある方向に容易に回転制御可能となるので、内視鏡自体を回転させることなくこの傷を第２の撮像モジュールで容易に正面から観察することが可能になる。
【００１６】
請求項３にかかわる発明は、第２の撮像モジュールと同期して透明な円筒体内で回転するよう、第２の撮像モジュールの周辺に発光ダイオードを装着した側方視用照明手段を装着したことを特徴とする請求項１記載の広視野内視鏡に関するもので、最少の数の発光ダイオードで側視視野３６０度の照明を可能にする。
【００１７】
本発明による広視野内視鏡の場合、側方視用観察範囲３６０度を照明する手段としては先端部の外周に沿って複数個の発光ダイオードを配列するのが一般的であるが、本発明のように回転する第２の撮像モジュールの周辺に必要な明るさを持つ最少な数の発光ダイオードを配置し、第２の撮像モジュールの回転と同期して照明範囲を変える構造をとることで先端部の発熱を極力抑える効果を持つ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による広視野内視鏡は、内視鏡自体を回転することなく、３６０度の円周に広がる管体内壁任意の視野周囲方向を正面視する状態で観察することが可能であり、前方視野方向の視野と併設して観察できる。また内視鏡を回転するのが困難な屈曲した管体の内壁等も容易に観察できるのでその利用価値は非常に大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお実施例の説明で使用する図面は本発明を容易に把握、理解出来るよう本発明と直接関係ない機構等の具体的な詳細は省略して示している。
【実施例１】
【００２０】
図２は本発明の実施の一形態を示す内視鏡の先端部構成図で図２（Ａ）は先端部の断面を示し、図２（Ｂ）は左側前方より見た正面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ‘方向の断面図を示している。
【００２１】
先端部１１０は透明なアクリル等の材質で作られた透明な円筒体１２１と、円筒体１２１の端面に装着された第１の撮像モジュール１２２と、円筒体１２１内に回転自在に装着された第２の撮像モジュール１２３を主構成要素としている。
【００２２】
撮像モジュール１２２、１２３は、図３に示すように少なくとも対物レンズ１１１とＣＭＯＳやＣＣＤのような固体撮像素子１１２を含めて構成されており、目的に応じて固体撮像素子の駆動回路、信号処理回路等を組込んだ構成要素に変えることが出来る。なお点線１１４は対物レンズの視野範囲を示している。
【００２３】
例えば、極力内視鏡の先端部を細くしようとした場合の撮像モジュールは、対物レンズと固体撮像素子とプリアンプ等で構成し、固体撮像素子の駆動回路、信号処理回路等は撮像ユニットから離れた操作部や外部等に配置することで小型化出来る。
【００２４】
また形状はやや大きくなるが、対物レンズとＣＭＯＳ撮像素子とその周辺回路を一体化しＵＹＶＹのデジタル出力を取り出せる撮像モジュールが実用化されているのでこの様な撮像モジュールを使用することで、信号処理回路を簡略化することも可能である。
【００２５】
図２に示すように、第１の撮像モジュール１２２は透明な円筒体１２１の前方の一端面に前方方向の視野を持つよう固定して装着され、第２の撮像モジュール１２３は第１の撮像モジュール１２２の光軸に対して側方視方向（概略９０度）の光軸を持ち、透明な円筒体１２１の内部で回転自在に動くよう装着される。
【００２６】
詳細に第１の撮像モジュール１２２の装着方法を説明すると、前面保持枠１２４は透明な円筒体１２１の前面に固定され、第１の撮像モジュール１２２は前面保持枠１２４に装着される。更に前面保持枠１２４の前面にはカバーガラス１２５が装着され、この内部に照明用の小型発光ダイオード１２６が組み込まれる。
【００２７】
透明な円筒体１２１の他の端面には、透明な円筒部１２１と挿入部１２７を連結する連結部材１２８が装着され、連結部材１２８には第２の撮像モジュール１２３を装着した回転部材１３２が透明な円筒体１２１内で回転できるように、円筒状の摺動部１４２が設けられている。
【００２８】
また前面保持枠１２４の後端には、第２の撮像モジュール１２３を装着した回転部材１３２が透明な円筒体１２１内で回動できるように、円筒状の摺動部１４１が設けられている。
【００２９】
回転部材１３２の外周は、前記摺動部１４１、１４２と接しており、透明な円筒体１２１の内部で回転部材１３２は回転するが、回転部材１３２の後端部には内側にギアー１４３が設けられており、連結部材１２８に装着されたモーター１３１の回転軸先端に装着されたギアー１４４と連結され、回転部材１３２はモーター１３１によって駆動される。さらに回転部材１３２に装着された第２の撮像デバイス１２３の近傍には側視方向の視野を照明する発光ダイオード１４５が装着されており、第２の撮像デバイス１２３に同期して、透明な円筒体１２１内で回転する。
【００３０】
また図中１４６は固体撮像素子や発光ダイオードを駆動する電源ケーブル、撮像モジュールを駆動する信号ケーブル等のケーブル束を示している。
【００３１】
図４にモーター１３１を駆動する制御手段を示す。１５０はモーメンタリ動作の２極双投スイッチで、図中上方に示された方向にスイッチのレバーを倒したとき、モーター１３１の端子１５２には電源１５１のプラス端子が接続され、モーター１３１の他の端子１５３には電源１５１のマイナス端子が接続される。また、図中下方に示された方向にスイッチのレバーを倒したとき、モーター１３１の端子１５２には電源１５１のマイナス端子が接続され、モーター１３１の他の端子１５３には電源１５１のプラス端子が接続される。なおスイチのレバーをフリーにすると、スイチ１５０はオフの状態に戻る。
【００３２】
このように、モーメンタリ動作の２極双投スイッチ１５０を用いることで、スイッチ１６０のレバー操作でモーター１３１の回転方向を右回り、左回りと変えることができ、また容易に回転を止めることが出来るが、第１、第２の撮像モジュール等からのケーブル１４６の保護のため、回転の範囲は３６０度以内に制限するのが望ましい。なお、この２極双投スイッチは操作部１０６（図１参照）内に組込まれるのが一般的である。
【００３３】
第１の撮像モジュール１２２による画像と、第２の撮像モジュール１２３による画像は１台のモニター内に並べて表示するか、ピクチャー・イン・ピクチャーのような形態で表示しても良いが、使用目的によっては２台のモニターに個別に表示しても良い。
【００３４】
このような先端部を持った内視鏡は、前方部と希望する方向の側方部が同時に見られるので、前方視野内に発見した管壁の傷状物（斜めから見た像）に合わせて、側方視野を有する第２の撮像モジュールを適切な位置に回転することが可能なので、管壁の傷状物等も正面視が可能になり、広視野内視鏡として有用な観察が可能になる。
【実施例２】
【００３５】
実施例１で説明した内視鏡は、管壁内等の観察に当たっては、第１の撮像デバイスによる前方視野と、第２の撮像デバイスによる任意方向の側方視野を選択可能にしているが、前方視野の画像と側方視野の画像は独立しており直接的な関連は無い。そのため、前方視野の画像内に管壁の傷状物等を発見した場合には、側方視野内にこの傷状物等を取込むために第２の撮像デバイスを試行錯誤的に回転させる必要がある。
【００３６】
第２の実施例は、前記欠点を著しく改善したものである。図５（Ａ）は、本発明による広視野内視鏡で管体１６０の内部管壁を観察している状態を示したもので、図４（Ｂ）は図４（Ａ）における前方視野の画像を示している。内視鏡１０１の第１の撮像デバイス１２２による画像は、管壁ａの位置では、図４（Ｂ）の外周円ａで、管壁ｂの位置は図４（Ｂ）の点線の円ｂで、管壁ｃの位置は図４（Ｂ）の小円ｃで表示される。
【００３７】
第１の撮像デバイス１２２による前方視野内に傷状物１６１が観察された場合、第１の撮像デバイスによるモニター上の画像上に、第２の撮像デバイス１２３の視野方向１６３がマーカー１６２のように表示されると、マーカー１６２が傷状物１６１と重なるように第２の撮像デバイスの回転方向を制御し、内視鏡を前方に進めることで容易に傷状物１６２を第２の撮像デバイス１２３の視野内に捕捉することが出来、画像としてモニター上に表示可能となる。なおこの実施例では、マーカー１６２は線状の形で表示しているが、他にもいろいろな形のものを選択できる。
【００３８】
第２の撮像デバイス１２３の視野方向を表示するためには、第２の撮像デバイス１２３の視野方向の位置を予め検出する手段が必要となる。図６は第１の実施例に、第２の撮像デバイス１２３の視野方向の位置を予め検出する位置検出の手段の一例として、ポテンショメーターを装着した例を示している。図中１７０はポテンショメーターを示しており、先端にギアー１７１が装着され、第２の撮像デバイス１２３を装着した回転部材１３２の後端に設けられたギアー１４３に連接されている。他の部分は図５と同じなので詳細な構造の説明は省略する。
【００３９】
図７は、第２の撮像デバイス１２３の視野方向をマーカーとして、第１の撮像デバイス１２２によるモニター上の画像に重畳して表示する手段を示すもので、前述のポテンショメーター１７０による位置情報は、電気信号に変換され回転位置表示パターン発生回路１８０で回転位置表示パターン信号に変換される。
【００４０】
第１の撮像モジュール１２２からの信号を映像信号として所定の処理を行う信号処理回路１８２からの映像信号と、前記回転位置表示パターン信号は信号重畳回路１８１で合成されモニター１８４上に画像として図８（Ａ）のように表示される。ここで、１６１は管壁の傷、１６２は回転位置表示のマーカーを表している。
【００４１】
この状態で、内視鏡を前方に進めると、図７の第２の撮像モジュールからの信号は信号処理回路１７３で所定の信号処理を行い、モニター１８５上に図８（Ｂ）のように管壁の傷を正面視した画像として表示される。
【００４２】
第１の撮像モジュールによる画像と、第２の撮像モジュールによる画像は１台のモニター内に並べて表示するか、ピクチャー・イン・ピクチャーのような形態で表示しても良いが、２台のモニターに個別に表示しても良いのは実施例１の場合と同じである。
【００４３】
このように、 前方視野を持つ第１の撮像モジュールの画像内に、側方視野を持つ第２の撮像モジュールの視野方向を表示することによって、管壁等内部の傷等が容易に発見でき、前記傷等が管壁のどの方向にあっても、内視鏡自体を回転せずに常に正面視した画像を容易に得ることが出来るので、利用しやすい広視野内視鏡が提供可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明による広視野内視鏡は、パイプの内壁等を観察するに適しているが、超小型の対物レンズ、固体撮像素子を用いて、第１の撮像モジュールと、第２の撮像モジュールを小型化し、軟性部材の挿入部を用いることで医用としての広視野内視鏡も構成できるので広い分野での利用可能性が非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】電子内視鏡の基本構成図。
【図２】広視野内視鏡の第１の実施例による先端部の構成図。
【図３】撮像モジュールの基本構成図。
【図４】先端部に装着されたモーターの回転を制御する制御手段の説明図。
【図５】第２の実施例の説明図。
【図６】広視野内視鏡の第２の実施例による先端部の構成図。
【図７】第２の実施例に用いる制御手段の説明図。
【図８】第２の実施例による前方視画像と側方視画像の関連の説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  内視鏡
１０２、１８２、１８３  信号処理回路
１０３、１８４、１８５  モニター
１０５  挿入部
１０６  操作部
１０７  先端部
１１０、１２２、１２３  撮像モジュール
１１１  対物レンズ
１１２  固体撮像素子
１１３  ライトガイド
１２１  透明な円筒体
１２６、１４５  発光ダイオード
１３１  モーター
１３２  回転部材
１４３、１４４、１７１  ギアー
１５０  ２極双投スイッチ
１５１  電源
１６１  傷状物
１６２  マーカー
１７０  ポテンショメーター
１８０  回転位置表示パターン発生回路
１８１  信号重畳回路
【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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