JP5318142B2

JP5318142B2 - 電子内視鏡

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Publication number: JP5318142B2
Application number: JP2011079256A
Authority: JP
Inventors: 亮北野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012213440A; US20120253121A1; US8602979B2

Description

本発明は、挿入方向と直交する側視方向の被検体内を観察する電子内視鏡に関する。

医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行われている。電子内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端部に、被検体内の像光を取り込むための観察光学系と、観察光学系により取り込んだ像光が結像される撮像素子とを備えている。観察光学系は、挿入部の挿入方向と平行な直視方向からの像光を取り込むために、挿入部先端面から露呈するように配されることが一般的である。

従来より、観察光学系の焦点距離を可変する機構を備え、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換える電子内視鏡がある（例えば、特許文献１）。このような電子内視鏡では、挿入部の先端面が被検体の表面に近接しているときに、拡大観察用の焦点距離に切り換えると、観察光学系の被写界深度が狭くなり、被検体の表面にピントを合わせることが難しくなる。

そこで、特許文献１では、挿入部の先端部に装着され、観察光学系と、被検体の表面との間に所定距離を置くフードを使用する電子内視鏡が記載されており、このフードの先端面の位置が、観察光学系のベストピント位置に一致するように形成されているため、フードの先端面が被検体の表面に接することで、観察光学系のピントを被検体の表面に合わせやすくなっている。

一方、食道などの内径が小さい管内では、挿入部の先端部の向きを変えることが難しいため、挿入部の挿入方向と直交する径方向（側視方向）を観察可能な電子内視鏡を使用する（特許文献２〜５）。さらに、特許文献２，３記載の電子内視鏡では、側視方向と直視方向の両方を観察可能な構成であり、挿入部を被検体内に挿入させたとき、先ず直視方向の観察を行い、異常部位が発見された場合、側視方向を観察する観察光学系を異常部位に近づけて側視方向の観察を行う。

特開平１１−３４２１０４号公報特開２０１０−１２０７９号公報特開昭６１−２６１７１３号公報特開平１０−３１１９５４号公報特開平３−２６９４０７号公報

しかしながら、上記特許文献２〜５記載の内視鏡では、側視方向を観察する観察光学系で拡大観察を行う場合、被検体の表面に近付き過ぎると、ピントを合わせることが困難になるという問題がある。そこで、上記特許文献１のように、観察光学系と被検体の表面との間に所定距離を置くフードを設けることが考えられるが、上記特許文献２〜５のように側視方向を観察する内視鏡に上記特許文献１のようなフードを設けた場合、フードの厚みのために先端部の外径が大きくなり、さらに側視方向において所定距離を置くことも考慮すると、フードの径方向の寸法が大きくなり、先端部の小型化を妨げることになる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被検体の表面に容易にピントを合わせることが可能であり、且つ先端部の小径化を図ることを可能とする電子内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端面から前記挿入部の軸心に平行に形成され、前記挿入部の外周面から凹む第１凹み面、前記軸心に対し傾斜し前記第１凹み面に連続する第２傾斜凹み面を有する凹み部と、前記先端面から露呈する位置に設けられ、前記挿入部の軸心に平行な直視方向の入射光を透過する直視観察光学系と、前記先端面から露呈する位置に設けられ、前記直視観察光学系の観察範囲に向けて照明光を照射する直視照明光学系と、前記直視観察光学系からの透過光を撮像する撮像素子と、前記第１凹み面から露呈する位置に設けられ、前記軸心に直交する側視方向の入射光を透過する側視観察光学系と、前記側視観察光学系からの透過光を前記撮像素子に向けて反射させ、前記直視観察光学系からの透過光を前記撮像素子に向けて透過させる光路変換部材と、前記第２傾斜凹み面から露呈する位置に設けられ、前記側視観察光学系の観察範囲に向けて照明光を照射する側視照明光学系と、前記第２傾斜凹み面に露呈する位置に設けられ、処置具が出入りする鉗子出口と、前記側視観察光学系及び前記直視観察光学系の焦点距離を、通常観察及び拡大観察の間で可変させて、前記側視観察光学系による拡大観察時のベストピント位置を、前記側視方向における前記外周面の延長線上に一致させ、且つ前記通常観察時の被写界深度の範囲内に、前記側視方向における前記外周面の延長線上を位置させる焦点可変手段と、前記直視観察光学系及び前記側視観察光学系のいずれか一方に入射される入射光を透過させる透過状態と、他方に入射される入射光を遮断する遮光状態との間で切り換える切り換え手段とを備えることを特徴とする。

なお、前記側視観察光学系は、前記側視方向からの像光を取り込む側視観察レンズを前記第２傾斜凹み面から露呈する位置に有することが好ましい。また、前記直視観察光学系は、前記直視方向からの像光を取り込む直視観察レンズを前記先端面から露呈する位置に有することが好ましい。

前記光路変換部材はハーフミラーであることが好ましい。前記切り換え手段は、前記直視観察光学系及び前記側視観察光学系にそれぞれ設けられ、入射光を遮断する遮光状態と、入射光を透過させる透過状態との間で切り替えられる液晶パネルであることが好ましい。

前記焦点可変手段は、前記側視観察レンズ及び前記光路変換部材とともに前期側視観察光学系を構成するズームレンズと、前記ズームレンズを光軸方向に移動させるズームレンズ移動手段とを有することが好ましい。

前記軸心を含む断面内に、前記側視観察光学系の光軸、前記直視観察光学系の光軸、前記側視照明光学系の光軸が位置することが好ましい。

前記第２傾斜凹み面内で、前記側視照明光学系を挟むように一方に前記鉗子出口が、他方にウォータージェット噴射口が配されることが好ましい。

前記先端面に、前記直視観察光学系を挟むように、１対の直視照明光学系が配されることが好ましい。また、前記先端面に、前記直視観察光学系と前記直視照明光学系の一方との間で、且つ第１凹み面側に前記直視観察光学系に向けて送気または送水する送気・送水ノズルを備えることが好ましい。

本発明によれば、側視観察光学系を使用して拡大観察を行うときのベストピント位置が、側視方向における先端部外周面の延長線上に一致するので、被検体の表面に容易にピントを合わせることが可能であり、且つ先端部の小径化を図ることができる。

電子内視鏡システムの外観斜視図である。電子内視鏡の先端部の構成を示す斜視図である。側視観察光学系及び直視観察光学系に沿って切断した先端部の断面図である。電子内視鏡システムの電気的構成の概要を示すブロック図である。電子内視鏡の使用時の状態を説明する説明図である。本発明の第２実施形態の構成を示す断面図である。

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、及び送液装置１５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手元操作部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、手元操作部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。

挿入部１６は、その先端に設けられ、被検体内撮像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）４４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。

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る。また、コネクタ１８には、連結チューブ２０を介して送液装置１５が接続される。手元操作部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２１や、送気・送水ノズル３６（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２２といった操作部材が設けられている。また、手元操作部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入口２３が設けられている。

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、後述するＣＣＤ４４、液晶パネル４５，４６などの駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ４４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２４に観察画像として表示される。

図２に示すように、先端部１６ａは、円柱形状の外周面２５の一部を切り欠いた凹み部２６と、先端側に位置する先端面２７とが形成されている。

凹み部２６には、後述する側視観察光学系４７を構成する側視観察レンズ２８と、側視照明光学系としての側視照明レンズ２９と、鉗子出口３０と、ウォータージェット噴射口３１とが設けられている。側視観察レンズ２８は、挿入部１６の挿入方向と直交する側視方向Ｓに沿って光軸が配されている。

凹み部２６は、側視方向Ｓと直交する平面状の第１の凹み面３２と、外周面２５と第１の凹み面３２に囲まれ、先端側に向かって傾斜する平面状の第２の凹み面３３とから形成される。側視観察レンズ２８は、第１の凹み面３２に形成された貫通孔３２ａから露呈する位置に取り付けられており、且つ光入射面となる表面が第１の凹み面３２と同一面上に位置し、側視方向Ｓからの像光を取り込む。

側視照明レンズ２９は、第２の凹み面３３に形成された貫通孔３３ａから露呈する位置に取り付けられ、側視照明レンズ２９の奥には、後述するライトガイド３７ａの出射端が面している。側視照明レンズ２９は、ライトガイド３７ａによって導かれた照明光を側視観察光学系４７が像光を取り込む観察範囲に向かって照射する。

また、第２の凹み面３３には、鉗子出口３０及びウォータージェット噴射口３１が設けられている。鉗子出口３０は、鉗子管路（図示せず）を介して手元操作部１７の鉗子入口２３に連通している。鉗子入口２３から挿入された各種処置具は、鉗子管路に導かれ、鉗子出口３０から先端を突出して処置を行うことができる。

ウォータージェット噴射口３１は、洗浄水や薬液などの液体を観察対象に向けて噴射するために設けられており、挿入部１６、手元操作部１７及びユニバーサルコード１９内に配設されたウォータージェット管路（図示せず）に連通している。ウォータージェット管路は、連結チューブ２０を介して送液装置１５に接続される。ウォータージェット噴射口３１は、第２の凹み面３３と直交する方向に沿って形成されており、送液装置１５から連結チューブ２０を介してウォータージェット管路へ送り込まれた液体を被検体内へ直接吹き付けることができる。

先端面２７は、凹み部２６の第１の凹み面３２と先端と連続し、挿入方向と直交する平面状に形成されている。先端面２７には、後述する直視観察光学系４８を構成する直視観察レンズ３４、直視照明光学系としての直視照明レンズ３５ａ，３５ｂ、送気・送水ノズル３６とが設けられている。直視観察レンズ３４は、挿入方向と平行な直視方向Ｆに沿って光軸が配される。先端面２７は、直視方向Ｆと直交する。

直視観察レンズ３４は、先端面２７に形成された貫通孔２７ａから露呈する位置に取り付けられ、且つ光入射面となる表面が先端面２７と同一面上に位置し、直視方向Ｆからの被検体内の像光を取り込む。

直視照明レンズ３５ａ，３５ｂは、直視観察レンズ３４を挟んで対称な位置に配されており、直視照明レンズ３５ａ，３５ｂの奥には、ライトガイド３７ｂ，３７ｃ（図４参照）の出射端が配置されている。直視照明レンズ３５ａ，３５ｂは、ライトガイド３７ｂ，３７ｃによって導かれた照明光を直視観察光学系４８が像光を取り込む観察範囲に向かって照射する。

ライトガイド３７ａ〜３７ｃは、多数の光ファイバー（例えば、石英からなる）を束ねており、外周面にチューブを被覆して形成されたものである。ライトガイド３７ａ〜３７ｃは、挿入部１６、手元操作部１７、ユニバーサルコード１９、及びコネクタ１８の内部を通って光源装置１３からの照明光を側視照明レンズ２９、直視照明レンズ３５ａ，３５ｂにそれぞれ導く。

送気・送水ノズル３６は、送気・送水装置１４から供給されたエアーや洗浄水を直視観察レンズ３４に向けて噴射して、直視観察レンズ３４に付着した汚れなどを洗い流すことができる。

図３に示すように、先端部１６ａには、撮像部４０が組み込まれている。撮像部４０は、側視観察レンズ２８、直視観察レンズ３４、プリズム４１（光路変換部材）、ズームレンズ４２、レンズ移動機構４３、ＣＣＤ４４、液晶パネル４５，４６とを備える。

この撮像部４０は、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８を兼ねる構成となっている。プリズム４１及びズームレンズ４２は側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８の両方に共通な構成となっており、すなわち、側視観察光学系４７は、側視観察レンズ２８、プリズム４１、ズームレンズ４２から構成され、直視観察光学系４８は、直視観察レンズ３４、プリズム４１、ズームレンズ４２から構成される。

プリズム４１は、４５°直角二等辺三角形のプリズムであり、直角と対向する斜面に入射光を透過及び反射させるハーフミラー４１ａが形成されている。このプリズム４１は、側視観察レンズ２８の光軸の延長上と直視観察レンズ３４の光軸の延長上とが交差する位置にハーフミラー４１ａの位置を合わせ、側視観察レンズ２８及び直視観察レンズ３４の光軸に対してハーフミラー４１ａが４５°の交差角度で交差して配されている。このプリズム４１では、直視観察レンズ３４の光軸の延長上に出射面４１ｂが位置する。これにより、側視観察レンズ２８からの入射光はハーフミラー４１ａで反射し、直視観察レンズ３４からの入射光は、ハーフミラー４１ａを透過して出射面４１ｂから出射する。

ＣＣＤ４４は、プリズム４１の出射面４１ｂ側、且つ直視観察レンズ３４の光軸の延長上に位置している。このＣＣＤ４４は、側視方向Ｓと平行、且つ直視方向Ｆと直交に配置されている。ズームレンズ４２は、プリズム４１の出射面４１ｂ側、且つプリズム４１及びＣＣＤ４４の間に位置し、プリズム４１及びＣＣＤ４４に対して光軸の位置を合わせて配されている。直視観察レンズ３４からの入射光がハーフミラー４１ａを透過した透過光、あるいは側視観察レンズ２８からの入射光がハーフミラー４１ａを反射した反射光は、ズームレンズ４２を経てＣＣＤ４４の受光面（図示せず）に結像され、撮像信号に変換される。

液晶パネル４５は、側視観察レンズ２８の背後、且つ側視観察レンズ２８と中心位置を合わせて固定されている。液晶パネル４６は、直視観察レンズ３４の背後、且つ直視観察レンズ３４と中心位置を合わせて固定されている。

観察光学系の切り換え手段としての液晶パネル４５，４６は、後述する液晶ドライバ６３によって駆動制御され、側視観察レンズ２８及び直視観察レンズ３４に入射した光を透過させる透過状態、及び入射光を遮断する遮光状態にそれぞれ切り換えられる。なお、液晶パネル４５，４６は、例えば印加電圧によって透過光量が制御され、上述した透過状態のときは、液晶パネル４５，４６の全面が最も光透過率の高い状態となり、遮光状態のときは、液晶パネル４５，４６の全面が最も光透過率の低い状態となる。

撮像部４０では、被検体の撮像を行う際、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８のいずれか一方を使用するために、液晶パネル４５，４６のいずれか一方を透過状態とし、他方を遮光状態とする。すなわち、液晶パネル４５を透過状態、且つ液晶パネル４６を遮光状態としたときは、側視観察光学系４７が使用可能な状態となり、液晶パネル４５を遮光状態、液晶パネル４６を透過状態としたときは、直視観察光学系４８が使用可能な状態となる。

ズームレンズ４２及びレンズ移動機構４３は焦点可変手段を構成し、レンズ移動機構４３がズームレンズ４２を光軸方向に沿って進退移動させることにより、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８の焦点距離が可変する。このレンズ移動機構４３は、ズームレンズ４２を保持するレンズ保持部材としての移動筒５１と、移動筒５１をガイドするガイド部材としての固定筒５２と、アクチュエータ５３とからなる。固定筒５２は、先端部１６ａの内部に固定され、軸方向がズームレンズ４２の光軸と平行に配されている。なお、固定筒５２の後端部には、ＣＣＤ４４が固定されている。

移動筒５１の外周面は、固定筒５２の内周面とスライド自在に嵌合する。これにより、ズームレンズ４２を光軸方向にガイドする。移動筒５１には、接続部５４が一体に設けられている。この接続部５４は、固定筒５２に形成されたスリット５５を通して固定筒５２の外部に突出する。アクチュエータ５３は、接続部５４を介して移動筒５１に接続されている。アクチュエータ５３としては、例えばソレノイドが用いられる。アクチュエータ５３の駆動によって、移動筒５１とともにズームレンズ４２を進退移動させることができる。

レンズ移動機構４３では、後述するアクチュエータドライバ６４によりアクチュエータ５３が駆動制御される。これにより、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８は、アクチュエータ５３の駆動でズームレンズ４２が進退移動することにより、通常観察と、通常観察よりも焦点距離が長い拡大観察との間で、焦点距離を可変させることができる。以下では、通常観察時のズームレンズ４２の位置を通常観察位置（図３の２点鎖線で示す位置）、拡大観察時のズームレンズ４２の位置を拡大観察位置（図３の実線で示す位置）と称する。

先端部１６ａでは、上述したように側視観察レンズ２８の表面が、第１の凹み面３２と同一面上に位置している。すなわち、側視方向Ｓにおける側視観察レンズ２８の表面の位置と、外周面２５の延長線上の位置との間には、凹み部２６の凹み量に等しい所定距離Ｌを有する。この所定距離Ｌは、側視観察光学系４７を使用して拡大観察を行うとき、すなわちズームレンズ４２が拡大観察位置にあるとき、側視観察光学系４７のベストピント位置ＢＰが、側視方向Ｓにおける外周面２５の延長線上に一致するように設定されている。

一方、ズームレンズ４２が通常観察位置にあるときには、側視観察光学系４７のベストピント位置は側視方向Ｓにおける外周面２５の延長線上に一致していないが、側視観察光学系４７の被写界深度の範囲内に、側視方向Ｓにおける外周面２５の延長線上が位置するように、上記の所定距離Ｌが設定されている。

また、側視観察レンズ２８及び側視照明レンズ２９は、互いに異なる面である第１の凹み面３２及び第２の凹み面３２から露呈するように設けられているため、側視照明レンズ２９が照明光を照射する照明方向は、側視観察光学系４７が像光を取り込む側視方向Ｓに対して交差する。

図４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、撮像部４０の他に、ＡＦＥ６１、撮像制御部６２、液晶ドライバ６３、アクチュエータドライバ６４を備えている。ＣＣＤ４４は、上述したように受光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ＡＦＥ６１に送られる。ＡＦＥ６１は、ＡＦＥ６１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、ＣＣＤ４４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、ＣＣＤ４４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。

撮像制御部６２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６９に接続され、コントローラ６９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部６２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ＡＦＥ６１に出力する。

プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）６５、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）６６、表示制御回路６７、ＶＲＡＭ６８、コントローラ６９、操作部７０等を備える。

コントローラ６９は、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＤＳＰ６５は、電子内視鏡１１のＡＦＥ６１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。ＤＳＰ６５で生成された画像データは、ＤＩＰ６６の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６５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６９に入力する。

ＤＩＰ６６は、ＤＳＰ６５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。ＤＩＰ６６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ＶＲＡＭ６８に一時的に記憶された後、表示制御回路６７に入力される。表示制御回路６７は、ＶＲＡＭ６８から観察画像を選択して取得し、モニタ２４上に表示する。

操作部７０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６９は、操作部７０や電子内視鏡１１の手元操作部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。

光源装置１３は、光源７１、集光レンズ７２、光源制御部７３、光ファイバ７４などを備えている。光源７１としては、キセノン管などの白色光源からなり、光源７１から供給される白色光は集光レンズ７２等を介して光ファイバ７４に導光される。光ファイバ７４は、コネクタ１８を介して電子内視鏡１１のライトガイド３７ａ〜３７ｃに接続される。このため、光源７１が発光した白色光は、ライトガイド３７ａ〜３７ｃに導かれ、照明レンズ２９，３５ａ，３５ｂに入射する。そして、照明レンズ２９，３５ａ，３５ｂにより照明光として被検体内に照射される。光源制御部７３は、プロセッサ装置１２のコントローラ６９から入力される調節信号や同期信号にしたがって光源７１の点灯／消灯のタイミングを調節する。

液晶ドライバ６３、及びアクチュエータドライバ６４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、ＡＦＥ６１、撮像制御部６２とともに、コントローラ６９に接続される。液晶ドライバ６３は、コントローラ６９から観察光学系の切り換え指示がなされたときに、液晶パネル４５，４６を駆動制御して透過状態及び遮光状態の切り換えを行う。

アクチュエータドライバ６４は、コントローラ６９からズームレンズ４２の移動指示がなされたときに、アクチュエータ５３を駆動制御してズームレンズ４２を通常観察位置または拡大観察位置に移動させる。

上記構成の作用について、図５を参照して説明する。図５（Ａ）に示すように、被検体内に挿入部１６を挿入し、電子内視鏡１１での観察を行う際、初期状態では、撮像部４０は直視観察光学系４８が使用可能、且つ通常観察可能（ズームレンズ４２が通常観察位置）な状態となっている。この状態で通常観察を行い、被検体内を撮像した観察画像がモニタ２４上に表示される。

直視観察光学系４８を使用して直視方向Ｆの通常観察を行っているときに、被検体内に病変部などの異常部位Ｘ（図５（Ｂ）参照）が発見された場合、術者は、直視観察光学系４８が使用可能な状態から、側視観察光学系４７が使用可能な状態に切り換える操作を操作部７０により行う。コントローラ６９は、操作部７０の操作に応じて、液晶ドライバ６３を制御して液晶パネル４５を透過状態、且つ液晶パネル４６を遮光状態に切り換える。

これにより、撮像部４０は、側視観察光学系４７が使用可能な状態となる。上述したように、撮像部４０では、側視観察光学系４７を使用して通常観察を行うときの被写界深度の範囲内に、側視方向Ｓにおける外周面２５の延長線上が位置するように所定距離Ｌが設定されているので、外周面２５と密着する被検体の表面にピントを合わせることが可能となっている。そして、この状態で側視観察光学系４７を使用して側視方向Ｓの通常観察を行い、異常部位Ｘの位置に側視観察光学系４７による観察範囲、すなわち側視方向Ｓから側視観察レンズ２８に像光が入射する位置を合わせることができる。

異常部位についてさらに精細な観察画像を見たい場合、術者は通常観察から拡大観察に切り換える操作を操作部７０により行う。コントローラ６９は、操作部７０の操作に応じて、アクチュエータドライバ６４を制御してズームレンズ４２を通常観察位置から拡大観察位置に移動させる。これにより、側視観察光学系４７は拡大観察が可能な状態になる。図５（Ｂ）に示すように、撮像部４０は、拡大観察時の側視観察光学系４７のベストピント位置ＢＰが、側視方向Ｓにおける外周面２５の延長線上に一致するように所定距離Ｌが設定されているので、外周面２５を被検体の表面に密着させた場合、被検体の表面に側視観察光学系４７のベストピント位置を一致させることができる。さらに、電子内視鏡１１では、被検体の表面との間に所定距離を置くフードなどを先端部１６ａに設ける必要が無いので、先端部１６ａの小径化を図ることができる。また、撮像部４０は、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８から取り込まれる被検体の像光を、共通のプリズム４１を用いて１つのＣＣＤ４４に結像させる構成であることから、部品点数を減少させて先端部１６ａのさらなる小型化を図ることができる。なお、側視照明レンズ２９が照明光を照射する照明方向は、側視観察光学系４７が像光を取り込む側視方向Ｓに対して交差するため、側視観察光学系４７と被検体との距離に関係なく、被検体に照明光を照射して側視観察光学系４７の観察範囲を明るくすることができる。

なお、上記第１実施形態では、撮像部４０が直視観察光学系４８を使用可能な状態から、側視観察光学系４７を使用可能な状態に切り換わったときに、ズームレンズ４２が通常観察位置の状態を維持しているが、本発明はこれに限るものではなく、撮像部４０が直視観察光学系４８を使用可能な状態から、側視観察光学系４７を使用可能な状態に切り換わったときに、液晶パネル４５，４６の切り換えに連動してズームレンズ４２を通常観察位置から拡大観察位置に移動させ、拡大観察に切り換える構成としてもよい。

上記第１実施形態においては、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８を切り換える切り換え手段として液晶パネル４５，４６を設けているが、これに限るものではなく、入射光を遮光する遮光板、及びこの遮光板を移動させる移動機構を側視観察光学系及び直視観察光学系にそれぞれ設け、側視観察光学系及び直視観察光学系のいずれか一方のみを遮光する構成としてもよい。あるいは、複数の絞り板からなり、閉じ状態と開放状態との間で切り換えられる絞り機構を側視観察光学系及び直視観察光学系にそれぞれ設けてもよい。また、上記第１実施形態では、側視観察光学系４７を構成する光路変換部材としてハーフミラー４１ａが形成されたプリズム４１を用いているが、これに限らず、板状のハーフミラーでもよい。

また、上記第１実施形態では、プリズム４１とＣＣＤ４４との間にズームレンズ４２を配置しているが、本発明はこれに限らず、例えば側視観察レンズ２８とプリズム４１との間にズームレンズ４２を配置してもよく、ズームレンズ４２の移動により側視観察光学系４７の焦点距離が可変する配置であればよい。さらにまた、上記第１実施形態では、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８の両方を備えた先端部１６ａの構成を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、直視観察光学系４８を省略し、側視観察光学系４７のみを備える構成でもよく、この場合、例えば、上記第１実施形態の構成から直視観察レンズ３４、直視照明レンズ３５ａ，３５ｂ、送気・送水ノズル３６、ライトガイド３７ａ，３７ｂを省略した構成にしてもよい。また、直視観察光学系４８を省略し、側視観察光学系４７のみを備える構成では、光路変換部材としては、ハーフミラーに限定せず、例えば全反射するミラーが形成されたプリズム、又は板状のミラーなど、側視方向Ｓからの入射光をＣＣＤ４４へ入射させる方向へ反射させる部材であればよい。

上記第１実施形態では、共通のプリズムを用いて１つのＣＣＤ４４に被検体の像光を結像させ、側視観察光学系４７及び直視観察光学系４８を兼用する撮像部４０が先端部に組み込まれる構成としているが、先端部としては上記の構成に限定されるものではなく、図６に示す電子内視鏡の先端部８０のように、側視観察光学系８１及び直視観察光学系８２をそれぞれ独立して設け、異なるＣＣＤ８３，８４に被検体の像光を結像させる構成としてもよい。

この第２実施形態の電子内視鏡では、先端部８０は、円柱形状の外周面８５の一部を切り欠いた凹み部８６と、先端側に位置する先端面８７とが形成されている。凹み部８６には、側視観察光学系８１を構成する側視観察レンズ８８と、側視照明光学系としての側視照明レンズ８９とが設けられている。側視観察レンズ８８は、側視方向Ｓに沿って光軸が配されている。

凹み部８６は、上記第１の実施形態の凹み部２６と同様に、第１及び第２の凹み面３２，３３とから形成されている。側視観察レンズ８８は、第１の凹み面３２に形成された貫通孔３２ａから露呈する位置に取り付けられており、且つ光入射面となる表面が第１の凹み面３２と同一面上に位置し、側視方向Ｓからの像光を取り込む。側視照明レンズ８９は、第２の凹み面３３に形成された貫通孔３３ａから露呈する位置に取り付けられ、ライトガイド３７ａによって導かれた照明光を側視観察光学系８１の観察範囲に向かって照射する。

先端面８７は、凹み部８６の第１の凹み面３２と先端と連続し、挿入方向と直交する平面状に形成されている。先端面２７には、直視観察光学系８２を構成する直視観察レンズ９０が設けられている。直視観察レンズ９０は、挿入方向と平行な直視方向Ｆに沿って光軸が配される。直視観察レンズ９０は、先端面８７に形成された貫通孔８７ａから露呈する位置に取り付けられ、且つ光入射面となる表面が先端面８７と同一面上に位置し、直視方向Ｆからの被検体内の像光を取り込む。なお、先端部８０には、上記の他に、詳しくは図示しないが上記第１実施形態の先端部１６ａと同様の鉗子出口、ウォータージェット噴射口、送気・送水ノズル、直視照明レンズなどが設けられている。

側視観察光学系８１は、側視観察レンズ８８、ズームレンズ９１から構成され、直視観察光学系８２は、直視観察レンズ９０から構成される。ズームレンズ９１は、レンズ移動機構９２とともに側視観察光学系８１の焦点距離を可変させる焦点可変手段を構成し、通常観察位置及び拡大観察位置の間で移動する。レンズ移動機構９２は、上記第１実施形態のレンズ移動機構４３と同様に、レンズ保持部材、ガイド部材、アクチュエータなどからなる。レンズ移動機構９２のアクチュエータには、アクチュエータドライバ（図示せず）が接続され、プロセッサ装置１２のコントローラ６９から指示がなされたとき、アクチュエータドライバはアクチュエータを駆動制御してズームレンズ９１を通常観察位置または拡大観察位置に移動させる。

先端部８０では、上記第１実施形態の先端部１６ａと同様に、側視方向における側視観察レンズ８８の表面の位置と、外周面８５の延長線上の位置との間には、凹み部８６の凹み量に等しい所定距離Ｌを有する。この所定距離Ｌは、ズームレンズ９１が拡大観察位置にあるとき、側視観察光学系８１のベストピント位置ＢＰが側視方向Ｓにおける外周面８５の延長線上に一致するように設定されている。一方、ズームレンズ９１が通常観察位置にあるときには、被写界深度の範囲内に側視方向Ｓにおける外周面８５の延長線上が位置するように、所定距離Ｌが設定されている。

ズームレンズ９１の背後には、側視観察用のＣＣＤ８３が配され、直視観察レンズ９０の背後には、直視観察用のＣＣＤ８４が配される。ＣＣＤ８３，８４は、先端部８０の内部に固定される。側視観察光学系８１からの入射光はＣＣＤ８３の受光面に、直視観察光学系８２からの入射光はＣＣＤ８４の受光面にそれぞれ入射する。ＣＣＤ８３，８４には、撮像制御部９３、ＡＦＥ（図示せず）が接続される。

本実施形態では、側視観察光学系８１及び直視観察光学系８２のいずれか一方に切り換える切り換え手段として撮像制御部９３が機能する。すなわち、コントローラ６９から指示がなされたとき、撮像制御部９３は、ＣＣＤ８３，８４のいずれか一方のみに対して駆動信号を送る。駆動信号が送られたＣＣＤ８３，８４の一方は、撮像制御部９３からの駆動信号に基づき撮像信号をＡＦＥに出力する。これにより、側視観察光学系８１及び直視観察光学系８２のうちいずれか一方から取り込んだ像光を観察画像として得ることができる。

先端部８０では、通常観察時の側視観察光学系８１の被写界深度の範囲内に、側視方向Ｓにおける外周面８５の延長線上が位置するように所定距離Ｌが設定されているので、上記第１実施形態と同様に、被検体の表面にピントを合わせることが可能となっている。さらに、拡大観察時の側視観察光学系８１のベストピント位置が、側視方向Ｓにおける外周面８５の延長線上に一致するように所定距離Ｌが設定されているので、上記第１実施形態と同様に被検体の表面に側視観察光学系８１のベストピント位置を合わせることができる。

上記第２実施形態では、側視観察光学系８１及び直視観察光学系８２の両方を備えた先端部８０の構成を示しているが、本発明はこれに限るものではなく、側視観察光学系８１のみを備える構成でもよく、この場合、例えば、上記第１実施形態の構成から直視観察光学系８２及び直視観察用のＣＣＤ８４を省略した構成としてもよい。

なお、上記各実施形態では、レンズ保持部材、ガイド部材、アクチュエータを備えるレンズ移動機構を備えているが、これに限らず、例えば回転駆動を直進駆動に変換してズームレンズを進退させるカム部材、カム部材を回転駆動する駆動源としてのステッピングモータなどを備えた構成でもよい。また、上記各実施形態においては、レンズ移動機構のアクチュエータとしてソレノイドを用いているが、これに限らず、例えば圧電素子を用いた圧電アクチュエータなど、ズームレンズを進退移動させることが可能なアクチュエータであればよい。

上記各実施形態では、焦点可変手段としてズームレンズとレンズ移動機構からなる構成を用いているが、これに限らず、側視観察光学系の焦点距離を通常観察及び拡大観察の間で可変させる構成であればよく、例えばＣＣＤを光軸方向に移動させて側視観察光学系の焦点距離を可変させる構成を用いてもよい。また、上記各実施形態では、側視観察光学系又は直視観察光学系で取り込んだ被検体内の像光を撮像する撮像素子としてＣＣＤを用いているが、ＣＣＤに限らず、ＣＭＯＳでもよい。

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
２５，８５外周面
２６，８６凹み部
２８，８８側視観察レンズ
２９，８９側視照明レンズ
３２第１の凹み面
３３第２の凹み面
３４，９０直視観察レンズ
４１プリズム
４２，９１ズームレンズ
４３，９２レンズ移動機構
４４，８３，８４ＣＣＤ
４７，８１側視観察光学系
４８，８２直視観察光学系

Claims

被検体内に挿入される挿入部の先端面から前記挿入部の軸心に平行に形成され、前記挿入部の外周面から凹む第１凹み面、前記軸心に対し傾斜し前記第１凹み面に連続する第２傾斜凹み面を有する凹み部と、
前記先端面から露呈する位置に設けられ、前記挿入部の軸心に平行な直視方向の入射光を透過する直視観察光学系と、
前記先端面から露呈する位置に設けられ、前記直視観察光学系の観察範囲に向けて照明光を照射する直視照明光学系と、
前記直視観察光学系からの透過光を撮像する撮像素子と、
前記第１凹み面から露呈する位置に設けられ、前記軸心に直交する側視方向の入射光を透過する側視観察光学系と、
前記側視観察光学系からの透過光を前記撮像素子に向けて反射させ、前記直視観察光学系からの透過光を前記撮像素子に向けて透過させる光路変換部材と、
前記第２傾斜凹み面から露呈する位置に設けられ、前記側視観察光学系の観察範囲に向けて照明光を照射する側視照明光学系と、
前記第２傾斜凹み面に露呈する位置に設けられ、処置具が出入りする鉗子出口と、
前記側視観察光学系及び前記直視観察光学系の焦点距離を、通常観察及び拡大観察の間で可変させて、前記側視観察光学系による拡大観察時のベストピント位置を、前記側視方向における前記外周面の延長線上に一致させ、且つ前記通常観察時の被写界深度の範囲内に、前記側視方向における前記外周面の延長線上を位置させる焦点可変手段と、
前記直視観察光学系及び前記側視観察光学系のいずれか一方に入射される入射光を透過させる透過状態と、他方に入射される入射光を遮断する遮光状態との間で切り換える切り換え手段と
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
前記側視観察光学系は、前記側視方向からの像光を取り込む側視観察レンズを前記第２傾斜凹み面から露呈する位置に有することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡。
前記直視観察光学系は、前記直視方向からの像光を取り込む直視観察レンズを前記先端面から露呈する位置に有することを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡。
前記光路変換部材はハーフミラーであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記切り換え手段は、前記直視観察光学系及び前記側視観察光学系にそれぞれ設けられ、入射光を遮断する遮光状態と、入射光を透過させる透過状態との間で切り替えられる液晶パネルであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記焦点可変手段は、前記側視観察レンズ及び前記光路変換部材とともに前期側視観察光学系を構成するズームレンズと、前記ズームレンズを光軸方向に移動させるズームレンズ移動手段とを有することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記軸心を含む断面内に、前記側視観察光学系の光軸、前記直視観察光学系の光軸、前記側視照明光学系の光軸が位置することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記第２傾斜凹み面内で、前記側視照明光学系を挟むように一方に前記鉗子出口が、他方にウォータージェット噴射口が配されることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記先端面に、前記直視観察光学系を挟むように、１対の直視照明光学系が配されることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の電子内視鏡。
前記先端面に、前記直視観察光学系と前記直視照明光学系の一方との間で、且つ第１凹み面側に前記直視観察光学系に向けて送気または送水する送気・送水ノズルを備えることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の電子内視鏡。