JPH0444246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ライトガイドに設けたスポツト光ラ
イトガイドによつて光源内の照明光を伝達して被
写体に照射し、この反射光を微小で感光しない非
感光部を設けた受光素子で検出することによつて
合焦点を検出可能とする内視鏡用焦点検出装置
と、該内視鏡用焦点検出装置によつて撮影レンズ
を自動的に合焦点に移動設定する内視鏡用合焦設
定装置に関するものである。

近年、医療分野及び工業用分野において、内視
鏡が広く用いられている。特に医療分野において
は、内視鏡接眼部に目を近接して体腔内の臓器等
を直接観察診断すると共に、カメラ、テレビカメ
ラ等を装着して診断の要に供するため、写真撮影
等して記録することが広く行われている。

上述の場合、肉眼にて観察する場合には、術者
が自らの視度を調整して鮮明な光学像を結像す
る、つまり合焦状態（合焦点）にすることができ
るが、カメラ、テレビカメラ等の撮影装置を装着
した場合には、鮮明な撮影をするために、撮影レ
ンズを合焦点に調整しなければならない。

上記撮影レンズを合焦点にするには、合焦点で
あるか否かを充分明確に検出し得る手段が望まし
い。

本出願人は先に撮影アダプタ内に合焦用ランプ
を設け、このランプで照明した被写体からの反射
光を小さな開口部を設けた受光素子にて受光する
ことにより、合焦点であるか否かを検出する（焦
点検出）手段を提出した。この場合のランプ光量
は、アダプタ内に収容するスペース等の関係から
比較的限られたものとなり易く、受光素子に入力
される光量が制限される。従つて、合焦点とそれ
以外の場合との受光素子の検出出力の差を充分大
きくすることが難しく、より確実な合焦検出を高
精度且つ容易に行い得る手段が久しく望まれてい
た。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、内視鏡内を挿通されるライトガイドの一部を
他の部分と分離して照明光を伝達してその端面か
ら出射できるスポツト光ライトガイドを設け、前
記スポツト光ライトガイドにて照射された被写体
からの反射光を受光する微小な非感光部を設けた
受光素子と、この受光素子の出力の極値を検出す
る検出装置とを設けることにより、容易に確実な
合焦点の検出を可能にする内視鏡用焦点検出装置
と、該内視鏡用焦点検出装置と撮影レンズを合焦
点に移動設定する駆動装置とを設けた内視鏡用合
焦点設定装置とを提供することを目的とする。

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
る。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例に係
り、第１図は、内視鏡用焦点検出装置の一実施例
を用いた内視鏡用合焦設定装置の光学系を示し、
第２図及び第３図は、焦点検出の原理を説明する
図で、第４図は、内視鏡用合焦設定装置の電気回
路系の構成をブロツク図にて示す。

第１図において、先端に対物光学系と照明光学
系とを配設収容した細長の挿入部１と、この挿入
部１の手元側端部に先端側が接続され、その側部
にライトガイド口金部２を有し、内部に接眼光学
系が収容された接眼部３とから構成される内視鏡
４の接眼部３後端側には、カメラアダプタ５が着
脱自在に装着されている。このカメラアダプタ５
の後端側には、カメラ６又はテレビカメラが着脱
自在に装着できるようになつている。

上記カメラアダプタ５内には、この発明におけ
る（内視鏡用）焦点検出装置を用いて、撮影レン
ズを自動的に合焦点に移動設定できる内視鏡用合
焦設定装置が収容されている。

即ち、内視鏡４が取付けられた際の光軸７上
で、内視鏡４の接眼レンズ系に対向する後方位置
に、（光軸７上を）矢符で示すように前後動可能
の撮影レンズ８が配設され、この撮影レンズ８の
後方の光軸７上には該光軸７と傾斜（例えば45度
の傾斜）して半透鏡で形成された合焦用ミラー９
が配設されている。

上記光軸７に沿つて入射された光が合焦用ミラ
ー９で反射された反射光軸上（第１図では上方位
置）に再結像レンズ１０、光電素子１１が順次配
設され、上記光軸７に対し、前記合焦用ミラー９
の裏面側における反射光軸上（第１図においては
下方位置）に、ランプレンズ１３、合焦を表示す
る合焦表示ランプ１４が順次配設されている。

上記光電素子１１は、中央部にピンホール１
５、又はスリツト状角孔等光に感光しない非感光
部が設けられた円板形状（もちろん正方形又は長
方形でも良い）をなし、この円板前面が感光する
素子、例えばフオトダイオード、フオトトランジ
スタ等のように光によつて電流特性が変化する素
子とか、太陽電池のように光起電力が生じる素
子、CDSのように抵抗値が変化する素子等で光
電面１７が形成されている。

一方、前記カメラアダプタ５の後方から装着さ
れるカメラ６には、合焦用ミラー９の後方の光軸
７上に、光軸７と傾斜（例えば45度の傾斜面）し
たリターンミラー２１が配設され、さらにその後
方に撮影フイルム２２が配設されている。

上記リターンミラー２１の反射光軸上（図示で
は上方）に、左右反転して正立像に戻すペンタプ
リズム２３が配設され、このペンタプリズム２３
を経た光軸上にフアインダーレンズ２４が配設さ
れ、その後方に目を近接させて、フイルム２２に
結像されるのと同等の光学像を観察できるように
構成されている。上記リターンミラー２１は、撮
影の際には退避して入射された光がフイルム２２
面に結像されるように構成されている。

上記光電素子１１の光電面１７の位置は、前記
フイルム２２面の位置と共役となるように配置さ
れている。

即ち、撮影レンズ８を経た光が、後方のフイル
ム２２面に結像される場合の光路長と、合焦ミラ
ー９によつて反射され、再結像レンズ１０を経て
光電素子１１の光電面１７に結像される場合の光
路長が等しくなるように設定されている。

一方、前記内視鏡４の挿入部１内を挿通された
ライトガイド３１において、このライトガイド３
１を構成するライトガイドフアイバ内で光軸７上
又はこの光軸７に最も近接して挿通されたライト
ガイドフアイバはスポツト光ライトガイド３１ａ
とされ、このライトガイド３１の端部となるライ
トガイド口金部２において、ユニバーサルコード
３２を介して光源３３の照明光が伝達されるよう
に構成されている。上記ユニバーサルコード３２
を構成するライトガイドフアイバにおいて、前記
スポツト光ライトガイド３１ａとライトガイド口
金部２において連結される部分はスポツト光ライ
トガイド３２ａとされ、光源３３に近接する絞り
３４（を調整すること）によつて、照明光がスポ
ツト光ライトガイド３２ａの端面のみに供給さ
れ、この光は挿入部１内を挿通されたスポツト光
ライトガイド３１ａによつてその先端面から被写
体２５に向けて照射されるように構成されてい
る。

このように配設された光学系を有する内視鏡用
焦点検出装置及びこの装置を用いた内視鏡用合焦
設定装置を収容したカメラアダプタ５における焦
点検出機能について、先ずこれを直線状の光学系
に簡略化した第２図を参照しその原理を説明し、
その後に内視鏡用焦点検出装置及び内視鏡用合焦
設定装置の動作を説明する。

第１図に示すように、光源３３の照明光は絞り
３４によつてスポツト光ライトガイド３２ａのみ
に供給され、この光は、挿入部１内のスポツト光
ライトガイド３１ａに伝達され、挿入部１先端か
ら被写体２５に向けて投光される。投光され、被
写体２５で反射された光は、撮影レンズ８を経て
光電素子１１側に戻るが、今、仮りに被写体２５
が符号ｂで示す位置の時合焦であつて、それより
近すぎたり、それより遠すぎたりした場合の位置
をそれぞれ符号ａ，ｃで示す。

上記の場合には、符号ｂの位置で反射された光
は、撮影レンズ８を経てピンホール１５の位置が
収束点（結像点）となるので、このピンホール１
５周囲の光電面１７には、光が達しない。一方、
符号ａの位置で反射された光は、上記ピンホール
１５の後方位置が収束点となるので、図示のよう
にピンホール１５外周の光電面１７に光が達し、
この光に対する信号が出力される。同様に符号ｃ
の位置で反射された光は、ピンホール１５の前方
位置ですでに収束点となり、その後拡開するの
で、光電面１７に光が達し、光電素子１１からこ
の光に対する信号が出力される。

上述においては、光源３３による光が光軸７近
傍に沿つて出射された場合であり、実際には光軸
７近傍からずれた位置からも反射光が一部入射さ
れるため、光電素子１１の出力信号は上述の外光
による出力レベル分嵩上げされ、第３図に示すよ
うになる。ここで横軸は被写体２５の位置を示
し、縦軸は光電素子１１の検出出力レベルの一例
を示す。

即ち、被写体２５が合焦の位置、つまり符号ｂ
の位置の時の光電素子１１の出力レベルPbが最
小となり、それより近すぎても、遠すぎてもそれ
ぞれ信号出力レベルPa，Pcが大きくなる。この
ようにして信号出力が極小（光電素子によつては
逆に極大となる場合もある。）の位置が合焦とな
るので、任意の距離における被写体２５に対し、
撮影レンズ８を移動し、光電素子１１の出力が極
小となる撮影レンズ８の位置が合焦となるので、
その位置において、写真等の撮影を行えば、鮮明
な（写真）撮影ができる。この撮影レンズ８を移
動する場合、移動する前より出力レベルが小さく
なる方向が合焦に近づいていることを示すので、
この方向に撮影レンズ８を手動又は自動で動かせ
ば良い。自動的に設定する場合撮影レンズ８の移
動に対し、出力レベルが大きくなり始めるか、変
化しなくなる点で移動を停止すれば、任意の距離
の被写体２５に対し、撮影レンズ８を合焦の位置
に設置することができる。

上述の原理は、撮影レンズ８の後方の光電素子
１１に至る間に再結像レンズ１０、合焦用ミラー
９が配設され、撮影レンズ８の前方の被写体２５
に至る間に内視鏡４が配設されていることを除い
て、第１図に示すカメラアダプタ５内の光学系に
対しても全く同様に適用できるものである。

第１図に示すカメラアダプタ５においては、合
焦となつた場合後述するように合焦表示ランプ１
４が点灯し、この光は、ランプレンズ１３で集光
されて合焦用ミラー９で反射され、光軸７後方に
進行し、リターンミラー２１、ペンタプリズム２
３さらにフアインダーレンズ２４を経て観測者の
目に入射されるので、上記合焦表示ランプ１４が
点灯した場合に撮影すれば、鮮明な（写真）撮影
ができるようになつている。

上述における合焦検出における照明光は、外部
の光源３３からユニバーサルコード３２を介して
供給できるため、スペース等に制限されることな
く充分な光量のランプを使用でき、照射ビームを
充分強くして検出感度及び信号対雑音比（SN比）
の向上を図ることができることになる。

第４図は、上述の焦点検出装置を用いて撮影レ
ンズ８を合焦点に移動設定する内視鏡用合焦設定
装置と、自動露出装置とを、電気回路的ブロツク
を用いて示す。

即ち、この内視鏡用合焦設定装置４１は、被写
体２５に合焦用ランプ（絞り３４で絞つた光源３
３に相当する。）４２を発光させて投光する発光
回路４３と、被写体２５による反射光をピンホー
ル１５等の非感光部を設けた上記光電素子１１で
検出した信号出力を増幅して合焦か否かを検出す
る合焦検出回路４４と、合焦の時表示する表示器
（前記合焦表示ランプ１４に相当する）４５と、
撮影レンズ８を合焦の位置に設定するために撮影
レンズ８を移動させる（撮影レンズ）駆動装置４
６とよりなる。

上記発光回路４３は、例えばレリーズボタン４
７の押圧操作によつて、スイツチSW₁がオフから
オンし（この間スイツチSW₂もオンしつづけ
る。）、電源（バツテリにて示す）４８から電力が
供給されて、光源３３の光を、絞り３４で絞つた
状態、つまりスポツト光ライトガイド３２ａ，３
１ａにのみ照明光が伝達され、この光によつて被
写体２５が照明されるように構成されている。上
記合焦検出回路４４は、光電素子１１の出力信号
を増幅する増幅器４９と、比較検出回路５０とよ
りなり、この比較検出回路５０は、例えば前記駆
動装置４６が撮影レンズ８を一定速度で前後動さ
せた場合、適当な間隔にて（増幅器４９にて増幅
された）検出信号を順次入力し、その際前に入力
された信号値と、それに引き続いて入力された信
号値とを比較し、後に入力された信号が前に入力
された信号に等しいか、又は大きくなつた時、検
知信号を出力して前記駆動装置４６を停止させ、
撮影レンズ８を逆方向に移動させると共に、上記
検知信号を適当な時定数に設定して積分する等し
てその積分出力（又は定時間内に入力される検知
信号数を計測し、その計測数）が一定値以上の時
表示器４５を点灯させ、且つ駆動装置４６の動作
を停止させるように構成してある。

一方、前記レリーズボタン４７をさらに強く押
圧すると第３のスイツチSW₃がオフからオンし
（第２のスイツチSW₂はオフとなり、上記内視鏡
用合焦設定装置４１は動作しない。）、以下に述べ
る自動露出（EE）装置５１が動作するように構
成されている。

即ち、このEE装置５１は、スイツチSW₃がオ
ンされることにより電源５２から電力が供給され
て感光する光電素子５３の検出信号を増幅する増
幅器５４と、この増幅信号によつてEEシヤツタ
５５のシヤツタ速度及び撮影用の光源３３の光量
を制御する光量制御回路５６をそれぞれ制御する
EE制御回路５７とよりなり、上記スイツチSW₃
をオンする操作により、EE制御回路５７が動作
して適当なシヤツタ速度及び適当な光量に調節さ
れる。

上記のように構成された内視鏡用合焦設定装置
４１は、以下に述べるような動作により撮影レン
ズ８を合焦位置に移動設定する。

即ち、レリーズボタン４７が指等で押圧され、
スイツチSW₁がオンされると、発光回路４３は光
源３３を絞り３４で絞つた状態で点灯され、この
光はユニバーサルコード３２内のスポツト光ライ
トガイド３２ａ及び挿入部１内を挿通されたスポ
ツト光ライトガイド３１ａを経て被写体２５にス
ポツト的に投光される。

しかして被写体２５で反射された光は、撮影レ
ンズ８を経て合焦用ミラー９で反射され、ピンホ
ール１５を設けた光電素子１１に進行する。上記
撮影レンズ８が、被写体２５に対し合焦の位置に
あると、光電素子１１の出力レベルは最小とな
る。従つてこの場合には駆動装置４６が撮影レン
ズ８を、例えば前方に移動させた場合には出力レ
ベルが大きくなるので前進させる動作を直ちに停
止し、比較検出回路５０が検知信号を出力すると
共に、駆動装置４６は、撮影レンズ８を逆の方向
に移動させる。この場合にも出力レベルは大きく
なるので検知信号を出力すると共に、この撮影レ
ンズ８を後方に移動する動作を停止させ、反対方
向（即ち前方）に移動させるというように、撮影
レンズ８は合焦位置の光軸７上で微小振動する。
この場合、比較検出回路５０から検知信号が出力
されるので、適当な時定数を有する積分回路又は
計数回路等を通すとその出力は一定値以上とな
り、上記微小振動動作を停止させる。

一方、撮影レンズ８が合焦の位置からずれてい
る場合、最初に駆動装置４６が撮影レンズ８を合
焦の位置と反対方向に移動させると、光電素子１
１の出力レベルは、（次第に）大きくなるので、
比較検出回路５０は、駆動装置４６を制御して前
述と同様に撮影レンズ８を反対方向に移動させ
る。撮影レンズ８が、合焦の位置を通りすぎる
と、上述と同様の微小振動動作を繰り返し、撮影
レンズ８を合焦の位置に設置する。

このように撮影レンズ８が合焦の位置に設置さ
れると、合焦表示ランプ１４等の表示器４５が点
灯するので、観察者はこれを視認してから、前記
レリーズボタン４７をさらに強く押圧すると、絞
り３４が開放状態にされると共にEE装置５１が
動作し、（写真）撮影ができる。この場合EE装置
５１を同時に連動して又は引きつづいて動作させ
るようにすることもできる。又上記表示器４５
は、ランプを点灯するのでなくブザー等を動作さ
せるようにしても良い。

上述の実施例においては、内視鏡４に装着され
る（カメラ又はテレビカメラ等の）カメラアダプ
タ５に内視鏡用焦点検出装置及び内視鏡用合焦設
定装置４１を設けてあるが、カメラアダプタ５と
カメラ６とが一体化された装置に設けることもで
きることは言うまでもない。

又、上述の実施例における光電素子１１は、ピ
ンホール１５等の開口部を設けないで、例えば第
５図に示すように開口部に相当する部分を感光し
ない非感光部１５ａとすることもできる。

尚、上記光電素子１１の（電子回路を組合わせ
た）出力は、前述したように素子又は回路によつ
て光が入射されない時に小さくなるものとは逆
に、大きくなる場合もあり、この場合には合焦点
の時光電素子１１の出力レベルは極大値となる。

又、絞り３４をフイルタで構成すれば、つまり
スポツト光ライドガイド３２ａにのみ特定の波長
の光が供給されるようにすれば、他のライトガイ
ド部分に照明光が供給されてもSN比を向上でき
るので、観察及び合焦検出を同時に行い得るよう
にできる。

以上述べたように本発明の内視鏡用焦点検出装
置によれば、充分な光量を有する光源からの照明
光をスポツト的に被写体に投光し、被写体で反射
された光が、非感光部を有する光電素子に結像さ
れるように構成してあるので、撮影レンズが合焦
の位置の時に、光電素子の出力レベルが極小値又
は極大値となるので、簡単な構成で、且つ撮影装
置の容積及び重量を大きくすることなく、被写体
に合焦検出に充分な光量の照明光を照射できるの
で、暗い光学系を有する内視鏡において操作機能
性を損うことなく精度の良い合焦検出を可能にす
るという効果がある。

又、内視鏡用合焦設定装置は、上記精度の良い
合焦検出を可能にする内視鏡用焦点検出装置によ
つて撮影レンズを移動して合焦点に設定するよう
に構成してあるので、操作機能性を損うことな
く、撮影レンズを精度良く合焦点に設定でき、鮮
明な撮影を可能にするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明に係るもので、
第１図は、内視鏡にカメラが装着される場合に介
装されるカメラアダプタ内に収容された本発明に
おける内視鏡用焦点検出装置を用いた内視鏡用合
焦設定装置の光学系を示す説明図、第２図は、第
１図の光学系の焦点検出の動作を直線状の光学系
に直して示す概略説明図、第３図は、第２図の光
学系における被写体の位置を変えた場合の光電素
子の出力特性を示す特性図、第４図は、電気回路
的ブロツクを用いて撮影レンズを合焦位置に移動
設定する内視鏡用合焦設定装置及び自動露出装置
の構成を示す説明図、第５図は光電素子の形状の
他の実施例を示す正面図である。 １……挿入部、２……ライトガイド口金部、３
……接眼部、４……内視鏡、５……カメラアダプ
タ、６……カメラ、７……光軸、８……撮影レン
ズ、９……合焦用ミラー、１０……再結像レン
ズ、１１……光電素子、１３……ランプレンズ、
１４……合焦表示ランプ、１５……ピンホール、
１７……光電面、２１……リターンミラー、２２
……フイルム、２３……ペンタプリズム、３１…
…ライトガイド、３１ａ，３２ａ……スポツト光
ライトガイド、３２……ユニバーサルコード、３
３……光源、３４……絞り、４１……内視鏡用合
焦設定装置、４２……合焦用ランプ、４３……発
光回路、４４……合焦検出回路、４５……表示
器、４６……駆動装置、４７……レリーズボタ
ン、５１……自動露出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源からの照明光を内視鏡内のライトガイド
   を介して被写体に投光し、該被写体で反射された
   光を内視鏡接眼部に装着され、内部に可動できる
   撮影レンズを介してフイルム等の結像面に結像す
   る内視鏡用撮影装置において、前記結像面と光学
   的に共役な位置に配設され、被写体からの反射光
   を受光する非感光部を有する受光素子と、該受光
   素子の出力の極大値又は極小値を検出する手段と
   を設けると共に、前記内視鏡内にスポツト照明光
   伝達用のライトガイドを設けることを特徴とする
   内視鏡用焦点検出装置。 ２ 光源からの照明光を内視鏡内のライトガイド
   を介して被写体に投光し、該被写体で反射された
   光を内視鏡接眼部に装着され、内部に可動できる
   撮影レンズを介してフイルム等の結像面に結像す
   る内視鏡用撮影装置において、前記結像面と光学
   的に共役な位置に配設され、被写体からの反射光
   を受光する非感光部を有する受光素子と、該受光
   素子の出力の極大値又は極小値を検出する手段
   と、前記受光素子の出力が極大値又は極小値とな
   るように前記撮影レンズを移動設定する手段とを
   設けると共に、前記内視鏡内にスポツト照明光伝
   達用のライトガイドを設けることを特徴とする内
   視鏡用合焦設定装置。