電子内視鏡
【課題】挿入部先端を狭小な部位に対しても容易に挿入することができ、しかも広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得する。
【解決手段】本体部１１と、一端部が閉塞され他端部が本体部１１に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体１３と、筒体１３内に配置され側方から取り込んだ外光を筒体１３の中心軸方向に導く導入光学部１４と、筒体１３の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラー１１７と、回動反射ミラー１１７からの反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子２３と、筒体１３の傾斜動作に連動して、回動反射ミラー１１７を筒体１３の傾斜角の半分の角度だけ筒体１３と同じ方向に回動させる減速機構１８と、本体部１１内に配置され導入光学部１４を筒体１３の中心軸方向に進退させる駆動手段２１と、を備えた。
【解決手段】本体部１１と、一端部が閉塞され他端部が本体部１１に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体１３と、筒体１３内に配置され側方から取り込んだ外光を筒体１３の中心軸方向に導く導入光学部１４と、筒体１３の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラー１１７と、回動反射ミラー１１７からの反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子２３と、筒体１３の傾斜動作に連動して、回動反射ミラー１１７を筒体１３の傾斜角の半分の角度だけ筒体１３と同じ方向に回動させる減速機構１８と、本体部１１内に配置され導入光学部１４を筒体１３の中心軸方向に進退させる駆動手段２１と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡の多くは、例えば下記の特許文献１に記載されているように、孔内あるいは体腔内に細い挿入部を挿入し、挿入部先端に取り付けた対物レンズを挿入方向の患部等に向け、画像情報を取得するようにしている。
【０００３】
また、下記の特許文献２記載の従来技術では、挿入部の先端に全方位受光ユニットを設け、挿入部先端の周方向全周にわたる画像を全方位受光ユニット内の凸面鏡に反射させて、撮像するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９２０８４号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
内視鏡先端部に収納される撮像素子は、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子より小面積，少画素数のものが多い。従って、患部等の詳細画像を撮像しようとした場合、１回１回の撮像で得られる画像情報は、夫々狭い視野範囲の画像に限られる。
【０００６】
このため、広い範囲の画像情報を綿密に取得しようとすると、内視鏡の操作者は、内視鏡の挿入位置を手操作で調整しながら複数回にわたり撮像することになる。つまり、患部等の探索すなわち挿入位置の調整作業と、撮像作業との両方に注意を払わなければならず、この作業には熟練を要していた。
【０００７】
また、挿入部先端全周の画像を、全方位受光ユニットを用いて撮像する内視鏡の場合には、撮像した挿入位置全周範囲の画像情報を一度に得ることができるが、撮像部位は挿入位置の幅の狭い領域に限られる。そのため、広範囲な全周画像情報を得るためには、挿入位置を逐一調整しながら撮像することになり、画像同士のつなぎ目の情報が欠落したり、無駄な撮像を繰り返すことになりかねない。
【０００８】
さらに、挿入部先端が本体に固定された内視鏡の場合、狭小な部位に対しては目的の観察位置に挿入部を到達させることが困難となり、所望の観察画像を得ることができないことがある。
【０００９】
本発明の目的は、挿入部先端を狭小な部位に対しても容易に挿入することができ、しかも広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得することが可能な新規な構造の電子内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡であって、
本体部と、
一端部が閉塞され他端部が前記本体部に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体と、
前記筒体内に配置され前記筒体の側方から取り込んだ外光を前記筒体の中心軸方向に導く導入光学部と、
前記筒体の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラーと、
前記回動反射ミラーに照射された前記外光の反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒体の傾斜動作に連動して、前記回動反射ミラーを前記筒体の傾斜角の半分の角度だけ前記筒体と同じ方向に回動させる減速機構と、
前記本体部内に配置され前記導入光学部を前記筒体の中心軸方向に進退させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【００１１】
この電子内視鏡によれば、導入光学部により筒体の側方から取り込んだ外光を回動反射ミラーにより反射させた後、撮像素子で受光させ、駆動手段により導入光学部を筒体の中心軸方向に進退させることで、被検体内部の広い範囲に対して詳細な画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。そして、筒体が傾斜自在であることにより、狭小な部位に対しても筒体をフレキシブルに屈曲させることで、筒体を容易に挿入することができ、確実な撮像が行える。
【００１２】
（２） （１）記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部が、
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、前記筒体の中心軸に光軸を合わせて配置した広角レンズと、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００１３】
この電子内視鏡によれば、筒体の中心軸に光軸を合わせた広角レンズにより、被検体への挿入方向の側方の光を簡単な構成で取り込むことができる。
【００１４】
（３） （２）記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を取り込むことを特徴とする電子内視鏡。
【００１５】
この電子内視鏡によれば、被検体への挿入方向の側方全周分の画像情報を取り込むことで、この画像情報を合成して、一枚の側方全周画像を簡単に生成することができる。
【００１６】
（４） （２）または（３）記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。
【００１７】
この電子内視鏡によれば、円周魚眼レンズを用いることで、広角レンズの光軸の側方全周の画像が効率良く一度に得られ、しかも、被検体の観察表面に対して略垂直方向からの撮像が可能となる。
【００１８】
（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記減速機構が、前記筒体の傾斜と前記回動反射ミラーの回動とを連動させる筒体傾斜用モータを備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【００１９】
この電子内視鏡によれば、筒体傾斜用モータにより筒体を任意の角度に傾斜させることができ、これにより狭小な領域に対する挿入動作をより円滑に行うことができる。
【００２０】
（６） （１）〜（５）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記回動反射ミラーと前記撮像素子との間の光路途中に配置され、前記回動反射ミラーの光軸を偏向する反射ミラーを備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００２１】
この電子内視鏡によれば、回動反射ミラーからの反射光を反射ミラーで偏向させることで、光路を折り返してコンパクトに収めることができ、電子内視鏡の小型化に寄与できる。
【００２２】
（７） （１）〜（６）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部と前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光した光を前記ハーフミラーの反射により前記導入光学部へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００２３】
この電子内視鏡によれば、発光体からの光がハーフミラーにより被検体の方向に反射して、これが被検体の側方全周を照らす照明光となる。
【００２４】
（８） （１）〜（７）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部および該導入光学部を覆う筒体の先端部が、前記本体部より細径に形成されたことを特徴とする電子内視鏡。
【００２５】
この電子内視鏡によれば、本体部よりも細径にされた筒体の挿入部から外光を取得するので、被検体の狭い領域に対しても筒体の挿入が容易になり、被検体内の所望の位置の観察がしやすくなる。もって電子内視鏡の適用可能範囲を拡げることができる。
【００２６】
（９） （１）〜（８）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記駆動手段が、
前記本体部内で回転自在に支持された送りネジと、
前記本体部内に配置された直進移動部材に固着され前記送りネジに螺合する送りナットと、
前記送りネジを回転駆動する直進移動部材駆動用モータと、
前記導入光学部と前記直進移動部材とを連結する屈曲自在な弾性連結部材と、
を有することを特徴とする電子内視鏡。
【００２７】
この電子内視鏡によれば、直進移動部材駆動用モータにより送りネジを回転駆動することで、送りネジに螺合した送りナットが送りネジの軸方向に移動して、直進移動部材が直進移動する。この直進移動動作が弾性連結部材により導入光学部に伝達され、導入光学部を筒体の中心軸方向に進退移動させることができる。そして、レンズホルダを屈曲自在な弾性部材により連結することで、筒体の挿入部が屈曲した状態でも円滑にレンズホルダを進退移動させることができる。
【００２８】
（１０） （１）〜（９）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【００２９】
この電子内視鏡によれば、制御手段が画像処理した後の画像データを、本体部に内蔵された画像メモリに格納することで、電子内視鏡単体による画像の取得が行え、取り扱い性を向上できる。
【００３０】
（１１） （１）〜（１０）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【００３１】
この電子内視鏡によれば、電源電池が本体部に内蔵されることで、外部から電源供給する必要がなく、従って本体部外から電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、取り扱い性を向上できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の電子内視鏡によれば、被検体内部の広い範囲に対して、詳細な画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。そして、筒体が回動自在であることにより、筒体を本体部に対してフレキシブルに屈曲でき、狭小な部位に対しても円滑に筒体を挿入して撮像が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る電子内視鏡の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の外観斜視図、図２は図１に示す電子内視鏡の縦断面図、図３は電子内視鏡の分解斜視図である。
図１に示すように、この電子内視鏡１００は、本体部１１と、一端部が閉塞され他端部が本体部１１に対して回動自在に接続され少なくとも側面が透光性を有する筒体１３と、を外殻体としている。そして、電子内視鏡１００は、筒体１３内に配置され筒体１３の側方から取り込んだ外光を筒体１３の中心軸に導く導入光学部１４と（図２，３参照）、筒体１３の回動軸と同軸上で回動自在に支持された回動反射ミラー１１７と、回動反射ミラー１１７からの反射光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３とを備える。つまり、導入光学部１４から取り込んだ筒体１３側方からの外光は、筒体１３の中心軸に導かれ、回動反射ミラー１１７に照射される。回動反射ミラー１１７からの外光の反射光は、固定反射ミラー１２５を介して撮像駆動ユニット部３７に導光されて固体撮像素子２３上に結像される。この筒体１３は、本体部１１に対して一方向に傾斜自在に、筒体１３の回動軸に軸支されている。
【００３４】
さらに電子内視鏡１００は、筒体１３の回動動作に連動して、回動反射ミラー１１７を筒体１３の回動量の半分の回動量だけ筒体１３と同じ方向に回動させる減速機構１８と、本体部１１内に配置され導入光学部１４を筒体１３の中心軸方向に進退させる昇降駆動部（駆動手段）２１とを備える。減速機構１８と昇降駆動部２１についての詳細は後述する。
【００３５】
次に、上記各構成要素を順次説明する。
導入光学部１４は、筒体１３の内部に収納され、一端側に広角レンズとなる対物レンズ群１７を配置した筒状のレンズホルダ１９を有する。このレンズホルダ１９は、その一部に弾性連結部材である屈曲自在な密着バネ３２の一端を固定し、他端を昇降駆動部２１側に固定することで、昇降駆動部２１の駆動により筒体１３の中心軸方向に進退自在とされる。
【００３６】
レンズホルダ１９は、樹脂材料等からなり、筒体１３の内側面に沿った外表面形状にされている。レンズホルダ１９の一端側に配置された、対物レンズ群（広角レンズ１７Ａおよびレンズ１７Ｂ）１７によって、この一端側頂部の開口を閉塞している。広角レンズ１７Ａとしては、好ましくは魚眼レンズが用いられる。この場合の魚眼レンズとしては、傾斜角（レンズ光軸からの角度）の大きい全周方向の観察に好適に利用できる点から円周魚眼レンズが好ましい。円周魚眼レンズを用いることで、広角レンズの光軸の側方全周の画像が効率良く一度に得られ、しかも、被検体の観察表面に対して略垂直方向からの撮像が可能となる。すなわち、本発明の広角レンズ１７Ａは、対物レンズ群１７の光軸方向（レンズホルダ１９の中心軸方向）に対して側方全周方向の観察が可能な観察視野を有する広角レンズである。
なお、広角レンズ１７Ａとしては、この他にも対角魚眼レンズ、一般的な広角レンズ等を用いることもできる。レンズホルダ１９に固定された対物レンズ群１７の光軸は、筒状のレンズホルダ１９の中心軸方向に一致させている。そして、レンズホルダ１９は、外径が筒体１３の円筒部１３ｃの内径より若干小径に形成され、レンズホルダ１９が筒体１３内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００３７】
筒体１３は、硬質の透明樹脂からなり、一端側となる先端頂部は、被検体内部への挿入を容易にする滑らかな半球状に形成されて閉塞している。この半球部１３ａとは反対の他端側は、回動用軸部１３ｂが形成されて回動反射ミラー１１７の回動軸の一つに接続されている。筒体１３は、一体成形により作製する他、半球部１３ａ、回動用軸部１３ｂが円筒部１３ｃに接着された構成としてもよい。また、半球部１３ａに遮光性を持たせて、外光が直接対物レンズ群１７に導入することを防止した構成としてもよい。ここで、透明樹脂とは、特定の波長の光に対して透明であればよく、必ずしも可視光に対して透明でなくてもよい。
【００３８】
筒体１３の外側には、本体部上蓋１２を被せ、さらに筒体１３との本体部上蓋１２との隙間をカバーゴム３４で埋めている。本体部上蓋１２の開口端部１２ａは、本体部１１の開口端部１１ｃと同径にされ、互いに接着固定されている。
【００３９】
また、筒体１３の先端挿入部（半球部１３ａ側）の円筒部１３ｃは、本体部１１より細径に形成されている。このように、筒体１３の先端挿入部を細くすることで、被検体内の所望の位置の観察がしやすくなる。もって狭小な領域の観察等、電子内視鏡の適用可能範囲を拡げることができる。なお、筒体１３の円筒部１３ｃは先細りのテーパ形状としてもよく、このようにすると、小さな孔内，体腔内に筒体１３の先端挿入部がいっそう挿入し易くなる。なお、半球部１３ａおよび円筒部１３ｃを本体部１１の外形と略等しく形成した構成にすることも可能である。その場合には、先細の先端が無くなり、電子内視鏡１００の強度が向上して堅牢性を高められる。
【００４０】
本体部１１は、遮光性を有する樹脂材等で有底円筒形に形成されている。本体部１１の底部（図２の下側）１１ａには筒状の電池収納部１１ｂが設けられ、電源電池２５が装着された後に電池収納部１１ｂは電池蓋２７によって気密に閉塞されるようになっている。つまり、電源電池２５は本体部１１に内蔵され、外部から電源供給する必要がない。したがって、本体部１１に電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、電子内視鏡１００自体の取り扱い性が向上する。なお、本体部１１は円筒形に限らず、他の筒状、あるいは袋状等の形状であってもよい。
【００４１】
本体部１１の底部１１ａには、図示する例では樹脂製の２本の硬質の配線保護管２９が外方へ突出して固定され、この配線保護管２９に例えば画像信号等を出力する配線を挿通することが可能となっている。なお、配線保護管２９は、電子内視鏡１００を使用する際に、電子内視鏡１００の全体を、被検体となる孔内あるいは体腔内に挿入したり、引き出すための把持管としても利用可能になっている。
【００４２】
本体部１１の内周面には、本体部１１の長手方向に沿ったリブ３１が形成され、このリブ３１が、本体部１１内に配置された直進移動部材３０に形成された係合溝３５と係合することで、直進移動部材３０が回転止めされる。また、直進移動部材３０と導入光学部１４のレンズホルダ１９とは、密着バネ３２により連結されている。
【００４３】
図２に示すように、筒体１３の円筒部１３ｃの中心軸を本体部１１の底部１１ａ側に延長した先には、撮像駆動ユニット部３７を配置している。撮像駆動ユニット部３７は、本体部１１の底部１１ａに設けた電池収納部１１ｂの周壁部を支柱として、図示しないステー部材を用いて本体部１１の内部に固定設置される。撮像駆動ユニット部３７は、図示する例では３枚の基板４１，４２，４３を備えている。
【００４４】
図４に撮像駆動ユニット部３７を含む一部拡大斜視図を示した。
最下層（底部１１ａ側）の基板４１には昇降駆動部２１の駆動源であるステッピングモータのドライバ回路等を含む制御ユニット４５を設け、中層の基板４２には撮像画像データを格納する画像メモリ４７を設け、上層の基板４３には固体撮像素子であるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子２３を配置している。
【００４５】
基板４３には円筒状に形成された集光レンズホルダ４９を配置し、この集光レンズホルダ４９の内部に撮像素子２３を収納している。そして、集光レンズホルダ４９の上端開口部に集光レンズ５１を配置することで、導光される平行光束（被写体光）を、撮像素子２３の受光面に集光レンズ５１によって結像させている。
【００４６】
対物レンズ群１７と撮像素子２３との間の光路途中には、ハーフミラー５３を配置して、発光体としての発光ダイオード（ＬＥＤ）５５からの発光光を、このハーフミラー５３の反射により対物レンズ群１７に向けて照明光として照射している。つまり、ハーフミラー５３を、集光レンズ５１に入射する平行光束の集光レンズ５１の直前部分に、平行光束の光軸（円筒部１３ｃの中心軸）に対して斜め４５度に傾斜して配置している。そして、ハーフミラー５３に対し照明光を平行光束とする照明レンズ５７を、ＬＥＤ５５とハーフミラー５３との間に設けている。ハーフミラー５３，照明レンズ５７，ＬＥＤ５５は、それぞれ適宜な支持部材により本体部１１内に固定されている。
【００４７】
ここで、対物レンズ群１７を配置したレンズホルダ１９は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、筒体１３内および本体部１１内で、対物レンズ群１７の光軸方向（筒体１３の中心軸方向）に移動可能となっている。すなわち、図５（ａ）に示す広角レンズ１７Ａの高さがｈ０の位置から、図５（ｂ）に示す高さｈｎの位置までの間で、自在に配置位置が設定可能となっている。
【００４８】
次に、このレンズホルダ１９の進退移動の駆動機構について、図２および図６を参照して説明する。
本体部１１の内側には図示しないモータ保持部材が設けられ、このモータ保持部材にステッピングモータ（直進移動部材駆動用モータ）６１を取り付けてある。ステッピングモータ６１の回転軸は筒体１３の直立位置における筒体１３の中心軸（平行光束の光軸）と平行にされている。このステッピングモータ６１の回転軸にはモータギア（平歯車）６３が取り付けられ、モータギア６３には平歯車のアイドルギア６５が噛合する。そして、アイドルギア６５は、送りネジ６７の一端側に圧入または接着により固定したギア６９と螺合することで、ステッピングモータ６１の回転力がモータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９を介して送りネジ６７に伝達される。なお、アイドルギア６５の歯数はモータギア６３の歯数より多く、ステッピングモータ６１の回転速度を減速してアイドルギア６５に伝達するようになっている。ここで、送りネジ６７を駆動するステッピングモータ６１は、パルス駆動されるモータに限らず、エンコーダを有するサーボモータ等の各種モータ、あるいは他の駆動源を用いることができる。なお、ステッピングモータ６１，モータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９は、レンズホルダ１９の移動によらずに、本体部１１内で同じ高さ位置に留まることになる。
【００４９】
直進移動部材３０には、図６（ａ）に示す直進移動部材３０の上昇位置においてモータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９等との干渉を防ぐ開口孔７３が穿設されている。そして、送りネジ６７に螺合する送りナット７５がナット押さえ７７を介して直進移動部材３０に固着されている。
【００５０】
上記構成により、送りネジ６７と、送りナット７５の固定された直進移動部材３０は、送りネジ６７の回転動作により直進移動部材３０が送りネジ６７の軸方向に移動する直線移動機構として機能する。
【００５１】
例えば、図６（ａ）に示す直進移動部材３０の上昇位置からステッピングモータ６１を駆動すると、モータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９を介して送りネジ６７が回転駆動される。送りネジ６７が回転駆動されると、これに螺合する送りナット７５が送りネジ６７に対して相対移動する。これにより、図６（ｂ）に示すように直進移動部材３０を上昇位置から下降させることができる。
【００５２】
次に、筒体１３の傾斜動作について、図７〜図９を参照して説明する。
図７に示すように、電子内視鏡１００は、筒体１３を（ａ）に示す直立位置から（ｂ）に示す傾斜位置まで、筒体１３の回動用軸部１３ｂを中心として任意の傾斜角θに回動させることができる。
図８は筒体１３の傾斜動作の駆動機構の要部拡大斜視図、図９は傾斜駆動機構の各構成要素を（ａ），（ｂ）に示した斜視図である。
図８および図９に示すように、筒体１３の回動用軸部１３ｂの一方の端部には、ギア１１１が固定されて筒体１３の傾斜動作と連動して回動する。回動用軸部１３ｂの軸孔１１３には、軸１１５が挿入され、この軸１１５には回動反射ミラー１１７が固定されるとともに、一端側がギア１１１を貫通してギア１１９に固定されている。ギア１１９は小径ギア１２１に螺合し、小径ギア１２１は大径ギア１２３と同軸上で一体にされている。そして、筒体１３と一体にされたギア１１１は、大径ギア１２３に螺合した状態で組み付けられている。
【００５３】
回動反射ミラー１１７に対面する位置には、図示しない支持部材により固定された固定反射ミラー１２５が設置されている。固定反射ミラー１２５は、回動反射ミラー１１７からの光を直進移動部材３０の光軸開口１２７を通じて固体撮像素子２３（図２参照）側に導くように反射角度が設定されている。
【００５４】
したがって、筒体１３内に導光されてきた平行光Ｌは、回動反射ミラー１１７により反射して、固定反射ミラー１２５に向かい、さらに固定反射ミラー１２５による反射によって固体撮像素子２３側に導かれる。固定反射ミラー１２５により反射光を偏向させることで、光路が折り返えされて、光路全体をコンパクトに収めることができる。なお、固定反射ミラー１２５は、鏡面の他、プリズム等で構成してもよく、非撮像時には待避位置に回動して固体撮像素子２３への光照射を防ぐ構成としてもよい。
【００５５】
次に、図８のＢ方向矢視図である図１０を用いて回動反射ミラー１１７の回動動作について説明する。
筒体１３が図８に矢印Ａに示す方向に外力によって軸１１５を中心に回動すると、筒体１３に固定されたギア１１１が、これと螺合する大径ギア１２３を回動させる。大径ギア１２３の回動により小径ギア１２１が回動し、これによりギア１１９を介して軸１１５が回動して回動反射ミラー１１７が傾斜する。
筒体１３の回動する角度（ギア１１１の回動角度）をθとすると、軸１１５の回動角度θＭは、次式の減速比ｉの関係に基づいて１／２に減速される。換言すれば、減速比ｉが１／２となるように各ギアの大きさや歯数等を設定する。
ｉ＝（ｄA／ｄB）・（ｄC／ｄD）
ここで、ｄAはギア１１１のピッチ円直径、ｄBは大径ギア１２３のピッチ円直径、ｄCは小径ギア１２１のピッチ円直径、ｄDはギア１１９のピッチ円直径である。つまり、各ギア１１１，１２３，１２１，１１９は、筒体１３の回動動作を減速して回動反射ミラー１１７に伝達する減速機構として機能する。
【００５６】
図１１に図８の矢印Ｃ方向に対する電子内視鏡の断面図を、（ａ）筒体の直立位置、（ｂ）筒体の傾斜位置に対応して示した。
図１１（ａ）に示す筒体１３の直立位置から（ｂ）に示す傾斜位置にまで筒体１３を傾斜させると、回動反射ミラー１１７は、筒体１３の傾斜動作に連動して、筒体１３の傾斜角（θ）の半分の角度（θ／２）だけ筒体１３と同じ方向に回動する。これにより、筒体１３がどの傾斜位置にあろうとも、平行光Ｌは、回動反射ミラー１１７に入射した後に必ず固定反射ミラー１２５に向けて反射し、固定反射ミラー１２５からの反射光は、光軸開口１２７を通じて撮像素子２３に導かれる。
【００５７】
上記の電子内視鏡１００の構成により、導入光学部１４（レンズホルダ１９および対物レンズ群１７）の進退移動および筒体１３の傾斜動作を円滑に行うことができる。そして、本電子内視鏡１００は、図１２および図１３に示すように導入光学部１４を昇降動作させて複数回撮像を行う。
図１２は電子内視鏡１００の導入光学部１４の上昇位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部１１の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）であり、図1３は、電子内視鏡１００の導入光学部１４の下降位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部１１の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
図１２および図１３に示すように、導入光学部１４が上昇位置から下降位置に至るまでの間で、複数回にわたって筒体１３中心軸の側方全周からの外光を取り込み、撮像する。
【００５８】
次に、上記構成の電子内視鏡１００を用いて撮像する制御動作について説明する。
図1４は、撮像駆動ユニット部３７の機能ブロック図である。システム全体を統括制御する制御部（ＣＰＵ）８１には、制御プログラムが格納されると共にワークメモリとしても動作し、図４で説明した基板４２に設けられる画像メモリ４７を含むメモリ８３と、ＬＥＤ５５を駆動するＬＥＤ駆動回路８５と、撮像素子２３を駆動する撮像素子ドライバ８７と、ステッピングモータ６１を駆動するモータドライバ８９に駆動パルスを供給するパルス発生器９１とが接続される。制御部８１が画像処理した後の画像データは、本体部１１に内蔵された画像メモリ４７に格納することで、電子内視鏡１００単体による画像の取得が行え、逐一画像データを外部に送信する方式よりも取り扱い性を向上できる。
【００５９】
また、この電子内視鏡１００には、電源スイッチ９３が設けられ、この電源スイッチ９３が投入されると、電源電池２５からの電力が図示しない配線を通して撮像駆動ユニット部３７の各構成部に供給され、撮像動作，駆動動作が後述するように行われる。
【００６０】
電源スイッチ９３は、例えば、本体部１１の底部１１ａに設けられ、手操作スイッチがオンオフされる構成としても良い。あるいは、本体部１１に磁力に応動するスイッチ端子を内蔵させ、電子内視鏡１００の外部から、磁石を近づけたり離したりすることで、このスイッチ端子をオンオフ操作する構成としても良い。
【００６１】
次に、電子内視鏡１００の動作について詳細に説明する。
図1４および図２に示すように、電源スイッチ９３が投入されると、電源電池２５から各部に電力が供給されて動作を開始し、ステッピングモータ６１が回転駆動される。これにより、レンズホルダ１９は、電子内視鏡１００の内部で筒状部１５の中心軸方向に移動し、原点位置（例えばレンズホルダ１９の上昇端位置）で停止する。また、ＬＥＤ５５からの発光光が照明レンズ５７で平行光とされ、この平行光がハーフミラー５３により対物レンズ群１７の方向に反射される。そして、反射した平行光は対物レンズ群１７を通して筒状部１５の中心軸に対して略直交する方向（被検体への挿入方向に対する側面方向）の全周にわたって照射され、照明光となる。
【００６２】
被写体からの反射光は対物レンズ群１７を通して電子内視鏡１００内に取り込まれ、被写体の光像は、平行光束のまま集光レンズ５１まで進み、この集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。
ここで、図1５に対物レンズ群１７による視野範囲Ｗの様子を示した。広角レンズ１７Ａから出射される照明光は、視野範囲Ｗで示す範囲に照射される。この照明光による被写体からの反射光は、撮像素子２３に結像されて画像情報として取り込まれる。なお、広角レンズ１７Ａの光軸中央部には、視野範囲Ｗの上端を決定する遮光マスクＭを設けてある。ここでは、広角レンズ１７Ａの外側表面（光出射側表面）に、半径を視野範囲Ｗに応じて設定した円形状の遮光マスクＭを設けている。
【００６３】
再び図１４に戻り、撮像素子２３で撮像された被写体の撮像信号は、制御部（ＣＰＵ）８１に入力されて画像処理され、例えばＪＰＥＧ画像データとしてメモリ８３（画像メモリ４７）に格納される。
【００６４】
図１６は、メモリ８３に格納されている制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ９３が投入されると、この制御プログラムが立ち上がり、先ず、ステッピングモータ６１が駆動されて、レンズホルダ１９を原点位置（上昇端位置）の方向に移動する（Ｓ１）。原点位置とは、例えば図１、図５（ａ）に示すように、対物レンズ群１７の位置が筒体１３の先端側の位置とするが、これに限らず、筒体１３の先端側とは反対の基端側であってもよい。
【００６５】
レンズホルダ１９が原点位置に到達した後、撮像処理を行う（Ｓ２）。撮像処理とは、ＬＥＤ５５を点灯して対物レンズ群１７から照明光を照射し、被写体から反射した光を対物レンズ群１７から取り込み、撮像素子２３の受光面に結像させる処理と、撮像素子２３から撮像信号を生成させ、この被写体の撮像信号を画像処理してメモリ８３（画像メモリ４７）に格納する処理とを含む。
【００６６】
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（Ｓ３）、レンズホルダ１９を所定距離だけ下降させる。所定距離とは、図１５に示す視野範囲Ｗがレンズホルダ１９の可動範囲を段だら状に埋めるように、レンズホルダ１９をステップ移動させる距離であり、例えば、視野範囲Ｗに相当する筒体１３の円筒部１３ｃの高さＬａとすることができる。
【００６７】
移動先がレンズホルダ１９の最下降位置に達するまでは（Ｓ４）、その移動先で撮像処理（Ｓ２）を行う。Ｓ２およびＳ３を繰り返し行って、図１７に示すような画像マップを各回の撮像画像を合成することで生成する（Ｓ５）。つまり、初回の撮像画像データＩＭＧ（１）は、図５（ａ）に示す高さｈ０から視野範囲Ｗを隔てた高さｈ１の位置までの範囲における全周方向（円周角０°〜３６０°）の画像データであり、２回目の撮像画像データＩＭＧ（２）は、高さｈ1〜ｈ2の範囲における全周方向の画像データである。このようにレンズホルダ１９を移動させて各移動位置で得た複数枚の撮像画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）を、高さ方向に相互に結合することで、実質的に一枚の画像データ（画像マップ）にする。なお、一回の撮影分の視野範囲の一部が次回撮影分の視野範囲と重なるようにすると、画像同士の接続領域がもれなく撮影でき、より確実に隙間のない画像データを得ることができる。
【００６８】
上記の撮像画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）による画像マップを作成した後は、この画像マップの格納されたメモリ８３（図１４参照）から、蓄積されたデータを外部に読み出すことになる。この読み出しは、無線を用いて行っても良く、また、図１に示す配線保護管２９内に挿通した配線を用いて読み出しても良い。あるいは、メモリ８３を電子内視鏡１００から取り出し可能に設けておき、取り出したメモリ８３を別置のパーソナルコンピュータで読むようにしても良い。
【００６９】
また、本実施形態の電子内視鏡１００は、撮像画像データを外部モニタに送り、外部モニタで撮像画像をオンラインで観察できるようにし、更に、外部から操作指示を入力する構成にもできる。
その場合には、制御部８１は画像処理を行うことなく、撮像素子２３から取得した撮像信号をそのまま外部のビデオプロセッサに送り、ビデオプロセッサが画像処理した被写体画像を外部モニタに表示する。外部のビデオプロセッサや外部モニタと制御部８１との間の通信は、有線でも無線でも良い。有線で通信を行う場合には、配線中に電源線を入れることで、外部電源を利用することも可能となる。また、無線で通信を行う場合には、電子内視鏡１００内に無線送信手段（あるいは送受信手段）を設けておき、電子内視鏡１００外部に連続して撮像信号を送信したり、外部からの通信指令を受けたタイミングで送信する。このように、使用目的に応じて適宜なタイミングで撮像信号が取り出せるようになる。
【００７０】
また、他の制御プログラム例として、図１６のフローチャートに示す制御手順の他に、外部からの操作指示に従って、例えば対物レンズ群１７による視野範囲を、任意の位置に移動させる制御プログラムを用いてもよい。この場合には、撮像目的に応じて所望の部位を選択的に撮像することができ、注目したい部位をより詳細に観察することが可能となる。
【００７１】
以上説明した本実施形態の電子内視鏡１００によれば、筒体１３が屈曲自在であるために、直管状では観察がしにくい孔内の屈曲部内に対しても容易に観察することができる。つまり、図１８に示すように、被検体の孔１３１内において、孔１３１の途中から側方へ屈曲する狭小の側孔１３３の内部は、直管状の電子内視鏡１００では観察が困難となる。しかし、本実施形態の電子内視鏡１００は、挿入部先端となる筒体１３が屈曲自在であるため、孔内への挿入動作に伴い、筒体１３が孔壁からの外力を受けてフレキシブルに傾斜し、側孔１３３の方向に沿うようになる。これにより、狭小な部位に対しても簡単に挿入部先端を挿入でき、しかも広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。
【００７２】
次に、本発明にかかる電子内視鏡の第２の実施形態を説明する。
本実施形態では、前述の第１実施形態の電子内視鏡１００が、筒体１３を外力によって回動させていたものを、モータにより駆動するように構成したものである。
図１９に示すように、前述の大径ギア１２３を、ギア１３５を介して回転駆動するステッピングモータ（筒体傾斜用モータ）１３７によって所望の角度だけ回転駆動することで、回動反射ミラー１１７（図９参照）および軸１１５にギア１１１を介して接続された筒体１３を、それぞれの傾斜角度θとθMとの関係（Δθ＝２ΔθM）を維持しながら、任意の角度に回動動作させる。このステッピングモータ１３７は、これに限らず、サーボモータ等他の種類のモータ、あるいは他の回転駆動手段であってもよい。
【００７３】
図２０に本実施形態における撮像駆動ユニット部３７および回動駆動部の機能ブロック図を示した。本実施形態は、先述の図１４の機能ブロック図に傾斜駆動部をさらに加えた構成となっている。すなわち、ステッピングモータ１３７には、ステッピングモータ１３７を駆動するモータドライバ１３９が接続され、このモータドライバ１３９には駆動パルスを供給するパルス発生器１４１が接続されている。
【００７４】
上記構成によれば、電子内視鏡を被検体内へ挿入した後に、筒体１３をステッピングモータ１３７の駆動により強制的に傾斜させることができ、また、筒体１３の傾斜を任意の角度に確実に設定できる。これにより、狭い領域への挿入動作をより確実に行うことができる。
【００７５】
次に、上述した各実施形態に係る電子内視鏡１００の好適な使用例について説明する。
（ｉ）子宮内視鏡としての使用例：
近年、女性が罹患する子宮頸ガンの若年齢化が進んでいるが、子宮頸ガンは発見が早ければ部分摘出で大事に至らないため、早期発見が重要である。しかし、女性の場合、自分の体を見られることに抵抗があり、検診人口が増えないという傾向がある。
【００７６】
上述した各実施形態に係る電子内視鏡１００は、その寸法形状を適切な大きさに設計しておけば、子宮頸ガンの検診に有効である。図１の電子内視鏡１００を女性の膣腔内に挿入し、図１８に示す一連の撮像視野位置が子宮頸部に達するように先端部（半球部１３ａ）から電子内視鏡１００を子宮頸部にまで挿入することで、子宮頸部の内周面の様子をもれなく撮像することが可能となる。
【００７７】
例えば、診察室で電子内視鏡１００を患者自身の手によって子宮頸部にまで挿入してもらい、医師は別室で挿入位置を指示したり撮像画像をオンラインでモニタ観察するようにすれば、患者の心理的負担が軽減され、もって検診人口を増やすことが可能となる。
【００７８】
また、上述した電子内視鏡１００は、電源スイッチ９３をオンにすれば図１７で説明したように対物レンズ群１７の位置が自動的に原点位置に戻り且つ撮像処理が自動的に行われるため、この電子内視鏡１００を患者に貸し出し、患者自身が自宅で自身の子宮頸部の画像を撮像することが可能となる。医者は、電子内視鏡１００を回収し、メモリ８３内の撮像画像データを調べることで、診断が可能となる。
【００７９】
（ii)大腸用，直腸用の内視鏡としての使用例：
大腸や直腸の検診を行う場合、従来は、先端部に撮像素子が搭載された内視鏡で観察するため、患部を斜め上方向から観察することになる。しかし、上述した実施形態の電子内視鏡１００を患部位置まで挿入し、撮像を行えば、患部を垂直上方位置から観察することが可能となり、より詳細に観察ができ、精度の高い診断が可能となる。
【００８０】
（iii）工業用内視鏡としての使用例：
例えば、細い配管内の微細なキズを観察するような工業用の内視鏡として上述した実施形態の電子内視鏡１００を用いることができる。観察対象となる孔や隙間の開口の大きさや挿入する深さに応じた寸法形状の電子内視鏡１００を用意する。上記したように、キズ等に対して孔の内周面に対して垂直上方から観察できるため、より詳細な観察が可能となる。また、一度挿入すれば、広い範囲（レンズホルダ１９の軸方向の移動可能長さにおける全周囲の範囲）の観察が可能となり、小さなキズなどの見逃し率も低下する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る電子内視鏡は、狭い孔内の内壁面に対しても、広い範囲にわたって詳細に撮像することが可能となる。また、患部や傷などに対して垂直上方から観察することが可能となる。そのため、より精度の高い診断を行うことができ、医療用内視鏡，工業用内視鏡として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の外観斜視図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡の縦断面図である。
【図３】電子内視鏡の分解斜視図である。
【図４】撮像駆動ユニット部を含む一部拡大斜視図である。
【図５】対物レンズ群１７を配置したレンズホルダを示す図で、（ａ）は上昇位置、（ｂ）は下降位置を表す一部拡大斜視図である。
【図６】レンズホルダの進退移動の駆動機構を示す図で、（ａ）は上昇位置、（ｂ）は下降位置を表す構成図である。
【図７】筒体の傾斜動作を示す図で、（ａ）は直立位置、（ｂ）は傾斜位置の状態を示す説明図である。
【図８】筒体の傾斜動作の駆動機構を表す要部拡大斜視図である。
【図９】傾斜駆動機構の各構成要素を（ａ），（ｂ）に示した斜視図である。
【図１０】図８のＢ方向矢視図である。
【図１１】図８の矢印Ｃ方向に対する電子内視鏡の断面図を、（ａ）筒体の直立位置、（ｂ）筒体の傾斜位置の状態に対応して示した図である。
【図１２】電子内視鏡の導入光学部の上昇位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部の中心軸と筒体の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
【図１３】電子内視鏡の導入光学部の下降位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
【図１４】撮像駆動ユニット部の機能ブロック図である。
【図１５】対物レンズ群による視野範囲の様子を示す説明図である。
【図１６】メモリに格納されている制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】複数回の撮像により得られる撮像画像を合成した画像マップを示す説明図である。
【図１８】孔内の屈曲部内を観察する様子を示す説明図である。
【図１９】筒体をモータにより駆動する回動駆動機構を示す構成図である。
【図２０】撮像駆動ユニット部および回動駆動部の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１ 本体部
１１ｂ 電池収納部
１２ 本体部上蓋
１３ 筒体
１３ｂ 回動用軸部
１３ｃ 円筒部
１４ 導入光学部
１５ 筒状部
１６ 反射光学部
１７ 対物レンズ群
１７Ａ 広角レンズ
１７Ｂ レンズ
１８ 減速機構
１９ レンズホルダ
２１ 昇降駆動部（駆動手段）
２３ 撮像素子
２５ 電源電池
３０ 直進移動部材
３２ 密着バネ
３７ 撮像駆動ユニット部
４５ 制御ユニット
４７ 画像メモリ
５３ ハーフミラー
５５ 発光ダイオード
６１ ステッピングモータ
６３ モータギア
６５ アイドルギア
６７ 送りネジ
６９ ギア
７３ 開口孔
７５ 送りナット
７７ ナット押さえ
８１ 制御部（制御手段）
８３ メモリ
８５ ＬＥＤ駆動回路
９３ 電源スイッチ
１００ 電子内視鏡
１１１ ギア
１１５ 軸
１１７ 回動反射ミラー
１１９ ギア
１２１ 小径ギア
１２３ 大径ギア
１２５ 固定反射ミラー
１２７ 光軸開口
１３５ ギア
１３７ ステッピングモータ
Ｗ 視野範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡の多くは、例えば下記の特許文献１に記載されているように、孔内あるいは体腔内に細い挿入部を挿入し、挿入部先端に取り付けた対物レンズを挿入方向の患部等に向け、画像情報を取得するようにしている。
【０００３】
また、下記の特許文献２記載の従来技術では、挿入部の先端に全方位受光ユニットを設け、挿入部先端の周方向全周にわたる画像を全方位受光ユニット内の凸面鏡に反射させて、撮像するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９２０８４号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
内視鏡先端部に収納される撮像素子は、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子より小面積，少画素数のものが多い。従って、患部等の詳細画像を撮像しようとした場合、１回１回の撮像で得られる画像情報は、夫々狭い視野範囲の画像に限られる。
【０００６】
このため、広い範囲の画像情報を綿密に取得しようとすると、内視鏡の操作者は、内視鏡の挿入位置を手操作で調整しながら複数回にわたり撮像することになる。つまり、患部等の探索すなわち挿入位置の調整作業と、撮像作業との両方に注意を払わなければならず、この作業には熟練を要していた。
【０００７】
また、挿入部先端全周の画像を、全方位受光ユニットを用いて撮像する内視鏡の場合には、撮像した挿入位置全周範囲の画像情報を一度に得ることができるが、撮像部位は挿入位置の幅の狭い領域に限られる。そのため、広範囲な全周画像情報を得るためには、挿入位置を逐一調整しながら撮像することになり、画像同士のつなぎ目の情報が欠落したり、無駄な撮像を繰り返すことになりかねない。
【０００８】
さらに、挿入部先端が本体に固定された内視鏡の場合、狭小な部位に対しては目的の観察位置に挿入部を到達させることが困難となり、所望の観察画像を得ることができないことがある。
【０００９】
本発明の目的は、挿入部先端を狭小な部位に対しても容易に挿入することができ、しかも広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得することが可能な新規な構造の電子内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡であって、
本体部と、
一端部が閉塞され他端部が前記本体部に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体と、
前記筒体内に配置され前記筒体の側方から取り込んだ外光を前記筒体の中心軸方向に導く導入光学部と、
前記筒体の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラーと、
前記回動反射ミラーに照射された前記外光の反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒体の傾斜動作に連動して、前記回動反射ミラーを前記筒体の傾斜角の半分の角度だけ前記筒体と同じ方向に回動させる減速機構と、
前記本体部内に配置され前記導入光学部を前記筒体の中心軸方向に進退させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【００１１】
この電子内視鏡によれば、導入光学部により筒体の側方から取り込んだ外光を回動反射ミラーにより反射させた後、撮像素子で受光させ、駆動手段により導入光学部を筒体の中心軸方向に進退させることで、被検体内部の広い範囲に対して詳細な画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。そして、筒体が傾斜自在であることにより、狭小な部位に対しても筒体をフレキシブルに屈曲させることで、筒体を容易に挿入することができ、確実な撮像が行える。
【００１２】
（２） （１）記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部が、
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、前記筒体の中心軸に光軸を合わせて配置した広角レンズと、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００１３】
この電子内視鏡によれば、筒体の中心軸に光軸を合わせた広角レンズにより、被検体への挿入方向の側方の光を簡単な構成で取り込むことができる。
【００１４】
（３） （２）記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を取り込むことを特徴とする電子内視鏡。
【００１５】
この電子内視鏡によれば、被検体への挿入方向の側方全周分の画像情報を取り込むことで、この画像情報を合成して、一枚の側方全周画像を簡単に生成することができる。
【００１６】
（４） （２）または（３）記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。
【００１７】
この電子内視鏡によれば、円周魚眼レンズを用いることで、広角レンズの光軸の側方全周の画像が効率良く一度に得られ、しかも、被検体の観察表面に対して略垂直方向からの撮像が可能となる。
【００１８】
（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記減速機構が、前記筒体の傾斜と前記回動反射ミラーの回動とを連動させる筒体傾斜用モータを備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【００１９】
この電子内視鏡によれば、筒体傾斜用モータにより筒体を任意の角度に傾斜させることができ、これにより狭小な領域に対する挿入動作をより円滑に行うことができる。
【００２０】
（６） （１）〜（５）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記回動反射ミラーと前記撮像素子との間の光路途中に配置され、前記回動反射ミラーの光軸を偏向する反射ミラーを備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００２１】
この電子内視鏡によれば、回動反射ミラーからの反射光を反射ミラーで偏向させることで、光路を折り返してコンパクトに収めることができ、電子内視鏡の小型化に寄与できる。
【００２２】
（７） （１）〜（６）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部と前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光した光を前記ハーフミラーの反射により前記導入光学部へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【００２３】
この電子内視鏡によれば、発光体からの光がハーフミラーにより被検体の方向に反射して、これが被検体の側方全周を照らす照明光となる。
【００２４】
（８） （１）〜（７）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部および該導入光学部を覆う筒体の先端部が、前記本体部より細径に形成されたことを特徴とする電子内視鏡。
【００２５】
この電子内視鏡によれば、本体部よりも細径にされた筒体の挿入部から外光を取得するので、被検体の狭い領域に対しても筒体の挿入が容易になり、被検体内の所望の位置の観察がしやすくなる。もって電子内視鏡の適用可能範囲を拡げることができる。
【００２６】
（９） （１）〜（８）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記駆動手段が、
前記本体部内で回転自在に支持された送りネジと、
前記本体部内に配置された直進移動部材に固着され前記送りネジに螺合する送りナットと、
前記送りネジを回転駆動する直進移動部材駆動用モータと、
前記導入光学部と前記直進移動部材とを連結する屈曲自在な弾性連結部材と、
を有することを特徴とする電子内視鏡。
【００２７】
この電子内視鏡によれば、直進移動部材駆動用モータにより送りネジを回転駆動することで、送りネジに螺合した送りナットが送りネジの軸方向に移動して、直進移動部材が直進移動する。この直進移動動作が弾性連結部材により導入光学部に伝達され、導入光学部を筒体の中心軸方向に進退移動させることができる。そして、レンズホルダを屈曲自在な弾性部材により連結することで、筒体の挿入部が屈曲した状態でも円滑にレンズホルダを進退移動させることができる。
【００２８】
（１０） （１）〜（９）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【００２９】
この電子内視鏡によれば、制御手段が画像処理した後の画像データを、本体部に内蔵された画像メモリに格納することで、電子内視鏡単体による画像の取得が行え、取り扱い性を向上できる。
【００３０】
（１１） （１）〜（１０）のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【００３１】
この電子内視鏡によれば、電源電池が本体部に内蔵されることで、外部から電源供給する必要がなく、従って本体部外から電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、取り扱い性を向上できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の電子内視鏡によれば、被検体内部の広い範囲に対して、詳細な画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。そして、筒体が回動自在であることにより、筒体を本体部に対してフレキシブルに屈曲でき、狭小な部位に対しても円滑に筒体を挿入して撮像が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る電子内視鏡の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の外観斜視図、図２は図１に示す電子内視鏡の縦断面図、図３は電子内視鏡の分解斜視図である。
図１に示すように、この電子内視鏡１００は、本体部１１と、一端部が閉塞され他端部が本体部１１に対して回動自在に接続され少なくとも側面が透光性を有する筒体１３と、を外殻体としている。そして、電子内視鏡１００は、筒体１３内に配置され筒体１３の側方から取り込んだ外光を筒体１３の中心軸に導く導入光学部１４と（図２，３参照）、筒体１３の回動軸と同軸上で回動自在に支持された回動反射ミラー１１７と、回動反射ミラー１１７からの反射光を受光して電気信号に変換する固体撮像素子２３とを備える。つまり、導入光学部１４から取り込んだ筒体１３側方からの外光は、筒体１３の中心軸に導かれ、回動反射ミラー１１７に照射される。回動反射ミラー１１７からの外光の反射光は、固定反射ミラー１２５を介して撮像駆動ユニット部３７に導光されて固体撮像素子２３上に結像される。この筒体１３は、本体部１１に対して一方向に傾斜自在に、筒体１３の回動軸に軸支されている。
【００３４】
さらに電子内視鏡１００は、筒体１３の回動動作に連動して、回動反射ミラー１１７を筒体１３の回動量の半分の回動量だけ筒体１３と同じ方向に回動させる減速機構１８と、本体部１１内に配置され導入光学部１４を筒体１３の中心軸方向に進退させる昇降駆動部（駆動手段）２１とを備える。減速機構１８と昇降駆動部２１についての詳細は後述する。
【００３５】
次に、上記各構成要素を順次説明する。
導入光学部１４は、筒体１３の内部に収納され、一端側に広角レンズとなる対物レンズ群１７を配置した筒状のレンズホルダ１９を有する。このレンズホルダ１９は、その一部に弾性連結部材である屈曲自在な密着バネ３２の一端を固定し、他端を昇降駆動部２１側に固定することで、昇降駆動部２１の駆動により筒体１３の中心軸方向に進退自在とされる。
【００３６】
レンズホルダ１９は、樹脂材料等からなり、筒体１３の内側面に沿った外表面形状にされている。レンズホルダ１９の一端側に配置された、対物レンズ群（広角レンズ１７Ａおよびレンズ１７Ｂ）１７によって、この一端側頂部の開口を閉塞している。広角レンズ１７Ａとしては、好ましくは魚眼レンズが用いられる。この場合の魚眼レンズとしては、傾斜角（レンズ光軸からの角度）の大きい全周方向の観察に好適に利用できる点から円周魚眼レンズが好ましい。円周魚眼レンズを用いることで、広角レンズの光軸の側方全周の画像が効率良く一度に得られ、しかも、被検体の観察表面に対して略垂直方向からの撮像が可能となる。すなわち、本発明の広角レンズ１７Ａは、対物レンズ群１７の光軸方向（レンズホルダ１９の中心軸方向）に対して側方全周方向の観察が可能な観察視野を有する広角レンズである。
なお、広角レンズ１７Ａとしては、この他にも対角魚眼レンズ、一般的な広角レンズ等を用いることもできる。レンズホルダ１９に固定された対物レンズ群１７の光軸は、筒状のレンズホルダ１９の中心軸方向に一致させている。そして、レンズホルダ１９は、外径が筒体１３の円筒部１３ｃの内径より若干小径に形成され、レンズホルダ１９が筒体１３内でガタツキなくスムースに移動できるようになっている。
【００３７】
筒体１３は、硬質の透明樹脂からなり、一端側となる先端頂部は、被検体内部への挿入を容易にする滑らかな半球状に形成されて閉塞している。この半球部１３ａとは反対の他端側は、回動用軸部１３ｂが形成されて回動反射ミラー１１７の回動軸の一つに接続されている。筒体１３は、一体成形により作製する他、半球部１３ａ、回動用軸部１３ｂが円筒部１３ｃに接着された構成としてもよい。また、半球部１３ａに遮光性を持たせて、外光が直接対物レンズ群１７に導入することを防止した構成としてもよい。ここで、透明樹脂とは、特定の波長の光に対して透明であればよく、必ずしも可視光に対して透明でなくてもよい。
【００３８】
筒体１３の外側には、本体部上蓋１２を被せ、さらに筒体１３との本体部上蓋１２との隙間をカバーゴム３４で埋めている。本体部上蓋１２の開口端部１２ａは、本体部１１の開口端部１１ｃと同径にされ、互いに接着固定されている。
【００３９】
また、筒体１３の先端挿入部（半球部１３ａ側）の円筒部１３ｃは、本体部１１より細径に形成されている。このように、筒体１３の先端挿入部を細くすることで、被検体内の所望の位置の観察がしやすくなる。もって狭小な領域の観察等、電子内視鏡の適用可能範囲を拡げることができる。なお、筒体１３の円筒部１３ｃは先細りのテーパ形状としてもよく、このようにすると、小さな孔内，体腔内に筒体１３の先端挿入部がいっそう挿入し易くなる。なお、半球部１３ａおよび円筒部１３ｃを本体部１１の外形と略等しく形成した構成にすることも可能である。その場合には、先細の先端が無くなり、電子内視鏡１００の強度が向上して堅牢性を高められる。
【００４０】
本体部１１は、遮光性を有する樹脂材等で有底円筒形に形成されている。本体部１１の底部（図２の下側）１１ａには筒状の電池収納部１１ｂが設けられ、電源電池２５が装着された後に電池収納部１１ｂは電池蓋２７によって気密に閉塞されるようになっている。つまり、電源電池２５は本体部１１に内蔵され、外部から電源供給する必要がない。したがって、本体部１１に電源供給ケーブルを接続する必要がなくなり、電子内視鏡１００自体の取り扱い性が向上する。なお、本体部１１は円筒形に限らず、他の筒状、あるいは袋状等の形状であってもよい。
【００４１】
本体部１１の底部１１ａには、図示する例では樹脂製の２本の硬質の配線保護管２９が外方へ突出して固定され、この配線保護管２９に例えば画像信号等を出力する配線を挿通することが可能となっている。なお、配線保護管２９は、電子内視鏡１００を使用する際に、電子内視鏡１００の全体を、被検体となる孔内あるいは体腔内に挿入したり、引き出すための把持管としても利用可能になっている。
【００４２】
本体部１１の内周面には、本体部１１の長手方向に沿ったリブ３１が形成され、このリブ３１が、本体部１１内に配置された直進移動部材３０に形成された係合溝３５と係合することで、直進移動部材３０が回転止めされる。また、直進移動部材３０と導入光学部１４のレンズホルダ１９とは、密着バネ３２により連結されている。
【００４３】
図２に示すように、筒体１３の円筒部１３ｃの中心軸を本体部１１の底部１１ａ側に延長した先には、撮像駆動ユニット部３７を配置している。撮像駆動ユニット部３７は、本体部１１の底部１１ａに設けた電池収納部１１ｂの周壁部を支柱として、図示しないステー部材を用いて本体部１１の内部に固定設置される。撮像駆動ユニット部３７は、図示する例では３枚の基板４１，４２，４３を備えている。
【００４４】
図４に撮像駆動ユニット部３７を含む一部拡大斜視図を示した。
最下層（底部１１ａ側）の基板４１には昇降駆動部２１の駆動源であるステッピングモータのドライバ回路等を含む制御ユニット４５を設け、中層の基板４２には撮像画像データを格納する画像メモリ４７を設け、上層の基板４３には固体撮像素子であるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子２３を配置している。
【００４５】
基板４３には円筒状に形成された集光レンズホルダ４９を配置し、この集光レンズホルダ４９の内部に撮像素子２３を収納している。そして、集光レンズホルダ４９の上端開口部に集光レンズ５１を配置することで、導光される平行光束（被写体光）を、撮像素子２３の受光面に集光レンズ５１によって結像させている。
【００４６】
対物レンズ群１７と撮像素子２３との間の光路途中には、ハーフミラー５３を配置して、発光体としての発光ダイオード（ＬＥＤ）５５からの発光光を、このハーフミラー５３の反射により対物レンズ群１７に向けて照明光として照射している。つまり、ハーフミラー５３を、集光レンズ５１に入射する平行光束の集光レンズ５１の直前部分に、平行光束の光軸（円筒部１３ｃの中心軸）に対して斜め４５度に傾斜して配置している。そして、ハーフミラー５３に対し照明光を平行光束とする照明レンズ５７を、ＬＥＤ５５とハーフミラー５３との間に設けている。ハーフミラー５３，照明レンズ５７，ＬＥＤ５５は、それぞれ適宜な支持部材により本体部１１内に固定されている。
【００４７】
ここで、対物レンズ群１７を配置したレンズホルダ１９は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、筒体１３内および本体部１１内で、対物レンズ群１７の光軸方向（筒体１３の中心軸方向）に移動可能となっている。すなわち、図５（ａ）に示す広角レンズ１７Ａの高さがｈ０の位置から、図５（ｂ）に示す高さｈｎの位置までの間で、自在に配置位置が設定可能となっている。
【００４８】
次に、このレンズホルダ１９の進退移動の駆動機構について、図２および図６を参照して説明する。
本体部１１の内側には図示しないモータ保持部材が設けられ、このモータ保持部材にステッピングモータ（直進移動部材駆動用モータ）６１を取り付けてある。ステッピングモータ６１の回転軸は筒体１３の直立位置における筒体１３の中心軸（平行光束の光軸）と平行にされている。このステッピングモータ６１の回転軸にはモータギア（平歯車）６３が取り付けられ、モータギア６３には平歯車のアイドルギア６５が噛合する。そして、アイドルギア６５は、送りネジ６７の一端側に圧入または接着により固定したギア６９と螺合することで、ステッピングモータ６１の回転力がモータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９を介して送りネジ６７に伝達される。なお、アイドルギア６５の歯数はモータギア６３の歯数より多く、ステッピングモータ６１の回転速度を減速してアイドルギア６５に伝達するようになっている。ここで、送りネジ６７を駆動するステッピングモータ６１は、パルス駆動されるモータに限らず、エンコーダを有するサーボモータ等の各種モータ、あるいは他の駆動源を用いることができる。なお、ステッピングモータ６１，モータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９は、レンズホルダ１９の移動によらずに、本体部１１内で同じ高さ位置に留まることになる。
【００４９】
直進移動部材３０には、図６（ａ）に示す直進移動部材３０の上昇位置においてモータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９等との干渉を防ぐ開口孔７３が穿設されている。そして、送りネジ６７に螺合する送りナット７５がナット押さえ７７を介して直進移動部材３０に固着されている。
【００５０】
上記構成により、送りネジ６７と、送りナット７５の固定された直進移動部材３０は、送りネジ６７の回転動作により直進移動部材３０が送りネジ６７の軸方向に移動する直線移動機構として機能する。
【００５１】
例えば、図６（ａ）に示す直進移動部材３０の上昇位置からステッピングモータ６１を駆動すると、モータギア６３，アイドルギア６５，ギア６９を介して送りネジ６７が回転駆動される。送りネジ６７が回転駆動されると、これに螺合する送りナット７５が送りネジ６７に対して相対移動する。これにより、図６（ｂ）に示すように直進移動部材３０を上昇位置から下降させることができる。
【００５２】
次に、筒体１３の傾斜動作について、図７〜図９を参照して説明する。
図７に示すように、電子内視鏡１００は、筒体１３を（ａ）に示す直立位置から（ｂ）に示す傾斜位置まで、筒体１３の回動用軸部１３ｂを中心として任意の傾斜角θに回動させることができる。
図８は筒体１３の傾斜動作の駆動機構の要部拡大斜視図、図９は傾斜駆動機構の各構成要素を（ａ），（ｂ）に示した斜視図である。
図８および図９に示すように、筒体１３の回動用軸部１３ｂの一方の端部には、ギア１１１が固定されて筒体１３の傾斜動作と連動して回動する。回動用軸部１３ｂの軸孔１１３には、軸１１５が挿入され、この軸１１５には回動反射ミラー１１７が固定されるとともに、一端側がギア１１１を貫通してギア１１９に固定されている。ギア１１９は小径ギア１２１に螺合し、小径ギア１２１は大径ギア１２３と同軸上で一体にされている。そして、筒体１３と一体にされたギア１１１は、大径ギア１２３に螺合した状態で組み付けられている。
【００５３】
回動反射ミラー１１７に対面する位置には、図示しない支持部材により固定された固定反射ミラー１２５が設置されている。固定反射ミラー１２５は、回動反射ミラー１１７からの光を直進移動部材３０の光軸開口１２７を通じて固体撮像素子２３（図２参照）側に導くように反射角度が設定されている。
【００５４】
したがって、筒体１３内に導光されてきた平行光Ｌは、回動反射ミラー１１７により反射して、固定反射ミラー１２５に向かい、さらに固定反射ミラー１２５による反射によって固体撮像素子２３側に導かれる。固定反射ミラー１２５により反射光を偏向させることで、光路が折り返えされて、光路全体をコンパクトに収めることができる。なお、固定反射ミラー１２５は、鏡面の他、プリズム等で構成してもよく、非撮像時には待避位置に回動して固体撮像素子２３への光照射を防ぐ構成としてもよい。
【００５５】
次に、図８のＢ方向矢視図である図１０を用いて回動反射ミラー１１７の回動動作について説明する。
筒体１３が図８に矢印Ａに示す方向に外力によって軸１１５を中心に回動すると、筒体１３に固定されたギア１１１が、これと螺合する大径ギア１２３を回動させる。大径ギア１２３の回動により小径ギア１２１が回動し、これによりギア１１９を介して軸１１５が回動して回動反射ミラー１１７が傾斜する。
筒体１３の回動する角度（ギア１１１の回動角度）をθとすると、軸１１５の回動角度θＭは、次式の減速比ｉの関係に基づいて１／２に減速される。換言すれば、減速比ｉが１／２となるように各ギアの大きさや歯数等を設定する。
ｉ＝（ｄA／ｄB）・（ｄC／ｄD）
ここで、ｄAはギア１１１のピッチ円直径、ｄBは大径ギア１２３のピッチ円直径、ｄCは小径ギア１２１のピッチ円直径、ｄDはギア１１９のピッチ円直径である。つまり、各ギア１１１，１２３，１２１，１１９は、筒体１３の回動動作を減速して回動反射ミラー１１７に伝達する減速機構として機能する。
【００５６】
図１１に図８の矢印Ｃ方向に対する電子内視鏡の断面図を、（ａ）筒体の直立位置、（ｂ）筒体の傾斜位置に対応して示した。
図１１（ａ）に示す筒体１３の直立位置から（ｂ）に示す傾斜位置にまで筒体１３を傾斜させると、回動反射ミラー１１７は、筒体１３の傾斜動作に連動して、筒体１３の傾斜角（θ）の半分の角度（θ／２）だけ筒体１３と同じ方向に回動する。これにより、筒体１３がどの傾斜位置にあろうとも、平行光Ｌは、回動反射ミラー１１７に入射した後に必ず固定反射ミラー１２５に向けて反射し、固定反射ミラー１２５からの反射光は、光軸開口１２７を通じて撮像素子２３に導かれる。
【００５７】
上記の電子内視鏡１００の構成により、導入光学部１４（レンズホルダ１９および対物レンズ群１７）の進退移動および筒体１３の傾斜動作を円滑に行うことができる。そして、本電子内視鏡１００は、図１２および図１３に示すように導入光学部１４を昇降動作させて複数回撮像を行う。
図１２は電子内視鏡１００の導入光学部１４の上昇位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部１１の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）であり、図1３は、電子内視鏡１００の導入光学部１４の下降位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部１１の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
図１２および図１３に示すように、導入光学部１４が上昇位置から下降位置に至るまでの間で、複数回にわたって筒体１３中心軸の側方全周からの外光を取り込み、撮像する。
【００５８】
次に、上記構成の電子内視鏡１００を用いて撮像する制御動作について説明する。
図1４は、撮像駆動ユニット部３７の機能ブロック図である。システム全体を統括制御する制御部（ＣＰＵ）８１には、制御プログラムが格納されると共にワークメモリとしても動作し、図４で説明した基板４２に設けられる画像メモリ４７を含むメモリ８３と、ＬＥＤ５５を駆動するＬＥＤ駆動回路８５と、撮像素子２３を駆動する撮像素子ドライバ８７と、ステッピングモータ６１を駆動するモータドライバ８９に駆動パルスを供給するパルス発生器９１とが接続される。制御部８１が画像処理した後の画像データは、本体部１１に内蔵された画像メモリ４７に格納することで、電子内視鏡１００単体による画像の取得が行え、逐一画像データを外部に送信する方式よりも取り扱い性を向上できる。
【００５９】
また、この電子内視鏡１００には、電源スイッチ９３が設けられ、この電源スイッチ９３が投入されると、電源電池２５からの電力が図示しない配線を通して撮像駆動ユニット部３７の各構成部に供給され、撮像動作，駆動動作が後述するように行われる。
【００６０】
電源スイッチ９３は、例えば、本体部１１の底部１１ａに設けられ、手操作スイッチがオンオフされる構成としても良い。あるいは、本体部１１に磁力に応動するスイッチ端子を内蔵させ、電子内視鏡１００の外部から、磁石を近づけたり離したりすることで、このスイッチ端子をオンオフ操作する構成としても良い。
【００６１】
次に、電子内視鏡１００の動作について詳細に説明する。
図1４および図２に示すように、電源スイッチ９３が投入されると、電源電池２５から各部に電力が供給されて動作を開始し、ステッピングモータ６１が回転駆動される。これにより、レンズホルダ１９は、電子内視鏡１００の内部で筒状部１５の中心軸方向に移動し、原点位置（例えばレンズホルダ１９の上昇端位置）で停止する。また、ＬＥＤ５５からの発光光が照明レンズ５７で平行光とされ、この平行光がハーフミラー５３により対物レンズ群１７の方向に反射される。そして、反射した平行光は対物レンズ群１７を通して筒状部１５の中心軸に対して略直交する方向（被検体への挿入方向に対する側面方向）の全周にわたって照射され、照明光となる。
【００６２】
被写体からの反射光は対物レンズ群１７を通して電子内視鏡１００内に取り込まれ、被写体の光像は、平行光束のまま集光レンズ５１まで進み、この集光レンズ５１によって撮像素子２３の受光面上に結像される。
ここで、図1５に対物レンズ群１７による視野範囲Ｗの様子を示した。広角レンズ１７Ａから出射される照明光は、視野範囲Ｗで示す範囲に照射される。この照明光による被写体からの反射光は、撮像素子２３に結像されて画像情報として取り込まれる。なお、広角レンズ１７Ａの光軸中央部には、視野範囲Ｗの上端を決定する遮光マスクＭを設けてある。ここでは、広角レンズ１７Ａの外側表面（光出射側表面）に、半径を視野範囲Ｗに応じて設定した円形状の遮光マスクＭを設けている。
【００６３】
再び図１４に戻り、撮像素子２３で撮像された被写体の撮像信号は、制御部（ＣＰＵ）８１に入力されて画像処理され、例えばＪＰＥＧ画像データとしてメモリ８３（画像メモリ４７）に格納される。
【００６４】
図１６は、メモリ８３に格納されている制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。電源スイッチ９３が投入されると、この制御プログラムが立ち上がり、先ず、ステッピングモータ６１が駆動されて、レンズホルダ１９を原点位置（上昇端位置）の方向に移動する（Ｓ１）。原点位置とは、例えば図１、図５（ａ）に示すように、対物レンズ群１７の位置が筒体１３の先端側の位置とするが、これに限らず、筒体１３の先端側とは反対の基端側であってもよい。
【００６５】
レンズホルダ１９が原点位置に到達した後、撮像処理を行う（Ｓ２）。撮像処理とは、ＬＥＤ５５を点灯して対物レンズ群１７から照明光を照射し、被写体から反射した光を対物レンズ群１７から取り込み、撮像素子２３の受光面に結像させる処理と、撮像素子２３から撮像信号を生成させ、この被写体の撮像信号を画像処理してメモリ８３（画像メモリ４７）に格納する処理とを含む。
【００６６】
次に、指定したパルス数だけステッピングモータ６１を駆動し（Ｓ３）、レンズホルダ１９を所定距離だけ下降させる。所定距離とは、図１５に示す視野範囲Ｗがレンズホルダ１９の可動範囲を段だら状に埋めるように、レンズホルダ１９をステップ移動させる距離であり、例えば、視野範囲Ｗに相当する筒体１３の円筒部１３ｃの高さＬａとすることができる。
【００６７】
移動先がレンズホルダ１９の最下降位置に達するまでは（Ｓ４）、その移動先で撮像処理（Ｓ２）を行う。Ｓ２およびＳ３を繰り返し行って、図１７に示すような画像マップを各回の撮像画像を合成することで生成する（Ｓ５）。つまり、初回の撮像画像データＩＭＧ（１）は、図５（ａ）に示す高さｈ０から視野範囲Ｗを隔てた高さｈ１の位置までの範囲における全周方向（円周角０°〜３６０°）の画像データであり、２回目の撮像画像データＩＭＧ（２）は、高さｈ1〜ｈ2の範囲における全周方向の画像データである。このようにレンズホルダ１９を移動させて各移動位置で得た複数枚の撮像画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）を、高さ方向に相互に結合することで、実質的に一枚の画像データ（画像マップ）にする。なお、一回の撮影分の視野範囲の一部が次回撮影分の視野範囲と重なるようにすると、画像同士の接続領域がもれなく撮影でき、より確実に隙間のない画像データを得ることができる。
【００６８】
上記の撮像画像データＩＭＧ（１）〜（ｎ）による画像マップを作成した後は、この画像マップの格納されたメモリ８３（図１４参照）から、蓄積されたデータを外部に読み出すことになる。この読み出しは、無線を用いて行っても良く、また、図１に示す配線保護管２９内に挿通した配線を用いて読み出しても良い。あるいは、メモリ８３を電子内視鏡１００から取り出し可能に設けておき、取り出したメモリ８３を別置のパーソナルコンピュータで読むようにしても良い。
【００６９】
また、本実施形態の電子内視鏡１００は、撮像画像データを外部モニタに送り、外部モニタで撮像画像をオンラインで観察できるようにし、更に、外部から操作指示を入力する構成にもできる。
その場合には、制御部８１は画像処理を行うことなく、撮像素子２３から取得した撮像信号をそのまま外部のビデオプロセッサに送り、ビデオプロセッサが画像処理した被写体画像を外部モニタに表示する。外部のビデオプロセッサや外部モニタと制御部８１との間の通信は、有線でも無線でも良い。有線で通信を行う場合には、配線中に電源線を入れることで、外部電源を利用することも可能となる。また、無線で通信を行う場合には、電子内視鏡１００内に無線送信手段（あるいは送受信手段）を設けておき、電子内視鏡１００外部に連続して撮像信号を送信したり、外部からの通信指令を受けたタイミングで送信する。このように、使用目的に応じて適宜なタイミングで撮像信号が取り出せるようになる。
【００７０】
また、他の制御プログラム例として、図１６のフローチャートに示す制御手順の他に、外部からの操作指示に従って、例えば対物レンズ群１７による視野範囲を、任意の位置に移動させる制御プログラムを用いてもよい。この場合には、撮像目的に応じて所望の部位を選択的に撮像することができ、注目したい部位をより詳細に観察することが可能となる。
【００７１】
以上説明した本実施形態の電子内視鏡１００によれば、筒体１３が屈曲自在であるために、直管状では観察がしにくい孔内の屈曲部内に対しても容易に観察することができる。つまり、図１８に示すように、被検体の孔１３１内において、孔１３１の途中から側方へ屈曲する狭小の側孔１３３の内部は、直管状の電子内視鏡１００では観察が困難となる。しかし、本実施形態の電子内視鏡１００は、挿入部先端となる筒体１３が屈曲自在であるため、孔内への挿入動作に伴い、筒体１３が孔壁からの外力を受けてフレキシブルに傾斜し、側孔１３３の方向に沿うようになる。これにより、狭小な部位に対しても簡単に挿入部先端を挿入でき、しかも広い範囲の詳細な全周画像情報を簡単にかつ精度良く取得することができる。
【００７２】
次に、本発明にかかる電子内視鏡の第２の実施形態を説明する。
本実施形態では、前述の第１実施形態の電子内視鏡１００が、筒体１３を外力によって回動させていたものを、モータにより駆動するように構成したものである。
図１９に示すように、前述の大径ギア１２３を、ギア１３５を介して回転駆動するステッピングモータ（筒体傾斜用モータ）１３７によって所望の角度だけ回転駆動することで、回動反射ミラー１１７（図９参照）および軸１１５にギア１１１を介して接続された筒体１３を、それぞれの傾斜角度θとθMとの関係（Δθ＝２ΔθM）を維持しながら、任意の角度に回動動作させる。このステッピングモータ１３７は、これに限らず、サーボモータ等他の種類のモータ、あるいは他の回転駆動手段であってもよい。
【００７３】
図２０に本実施形態における撮像駆動ユニット部３７および回動駆動部の機能ブロック図を示した。本実施形態は、先述の図１４の機能ブロック図に傾斜駆動部をさらに加えた構成となっている。すなわち、ステッピングモータ１３７には、ステッピングモータ１３７を駆動するモータドライバ１３９が接続され、このモータドライバ１３９には駆動パルスを供給するパルス発生器１４１が接続されている。
【００７４】
上記構成によれば、電子内視鏡を被検体内へ挿入した後に、筒体１３をステッピングモータ１３７の駆動により強制的に傾斜させることができ、また、筒体１３の傾斜を任意の角度に確実に設定できる。これにより、狭い領域への挿入動作をより確実に行うことができる。
【００７５】
次に、上述した各実施形態に係る電子内視鏡１００の好適な使用例について説明する。
（ｉ）子宮内視鏡としての使用例：
近年、女性が罹患する子宮頸ガンの若年齢化が進んでいるが、子宮頸ガンは発見が早ければ部分摘出で大事に至らないため、早期発見が重要である。しかし、女性の場合、自分の体を見られることに抵抗があり、検診人口が増えないという傾向がある。
【００７６】
上述した各実施形態に係る電子内視鏡１００は、その寸法形状を適切な大きさに設計しておけば、子宮頸ガンの検診に有効である。図１の電子内視鏡１００を女性の膣腔内に挿入し、図１８に示す一連の撮像視野位置が子宮頸部に達するように先端部（半球部１３ａ）から電子内視鏡１００を子宮頸部にまで挿入することで、子宮頸部の内周面の様子をもれなく撮像することが可能となる。
【００７７】
例えば、診察室で電子内視鏡１００を患者自身の手によって子宮頸部にまで挿入してもらい、医師は別室で挿入位置を指示したり撮像画像をオンラインでモニタ観察するようにすれば、患者の心理的負担が軽減され、もって検診人口を増やすことが可能となる。
【００７８】
また、上述した電子内視鏡１００は、電源スイッチ９３をオンにすれば図１７で説明したように対物レンズ群１７の位置が自動的に原点位置に戻り且つ撮像処理が自動的に行われるため、この電子内視鏡１００を患者に貸し出し、患者自身が自宅で自身の子宮頸部の画像を撮像することが可能となる。医者は、電子内視鏡１００を回収し、メモリ８３内の撮像画像データを調べることで、診断が可能となる。
【００７９】
（ii)大腸用，直腸用の内視鏡としての使用例：
大腸や直腸の検診を行う場合、従来は、先端部に撮像素子が搭載された内視鏡で観察するため、患部を斜め上方向から観察することになる。しかし、上述した実施形態の電子内視鏡１００を患部位置まで挿入し、撮像を行えば、患部を垂直上方位置から観察することが可能となり、より詳細に観察ができ、精度の高い診断が可能となる。
【００８０】
（iii）工業用内視鏡としての使用例：
例えば、細い配管内の微細なキズを観察するような工業用の内視鏡として上述した実施形態の電子内視鏡１００を用いることができる。観察対象となる孔や隙間の開口の大きさや挿入する深さに応じた寸法形状の電子内視鏡１００を用意する。上記したように、キズ等に対して孔の内周面に対して垂直上方から観察できるため、より詳細な観察が可能となる。また、一度挿入すれば、広い範囲（レンズホルダ１９の軸方向の移動可能長さにおける全周囲の範囲）の観察が可能となり、小さなキズなどの見逃し率も低下する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る電子内視鏡は、狭い孔内の内壁面に対しても、広い範囲にわたって詳細に撮像することが可能となる。また、患部や傷などに対して垂直上方から観察することが可能となる。そのため、より精度の高い診断を行うことができ、医療用内視鏡，工業用内視鏡として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の外観斜視図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡の縦断面図である。
【図３】電子内視鏡の分解斜視図である。
【図４】撮像駆動ユニット部を含む一部拡大斜視図である。
【図５】対物レンズ群１７を配置したレンズホルダを示す図で、（ａ）は上昇位置、（ｂ）は下降位置を表す一部拡大斜視図である。
【図６】レンズホルダの進退移動の駆動機構を示す図で、（ａ）は上昇位置、（ｂ）は下降位置を表す構成図である。
【図７】筒体の傾斜動作を示す図で、（ａ）は直立位置、（ｂ）は傾斜位置の状態を示す説明図である。
【図８】筒体の傾斜動作の駆動機構を表す要部拡大斜視図である。
【図９】傾斜駆動機構の各構成要素を（ａ），（ｂ）に示した斜視図である。
【図１０】図８のＢ方向矢視図である。
【図１１】図８の矢印Ｃ方向に対する電子内視鏡の断面図を、（ａ）筒体の直立位置、（ｂ）筒体の傾斜位置の状態に対応して示した図である。
【図１２】電子内視鏡の導入光学部の上昇位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部の中心軸と筒体の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
【図１３】電子内視鏡の導入光学部の下降位置における光軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ａ）と、本体部の中心軸と筒体１３の回動軸に平行な面で断面視した断面斜視図（ｂ）である。
【図１４】撮像駆動ユニット部の機能ブロック図である。
【図１５】対物レンズ群による視野範囲の様子を示す説明図である。
【図１６】メモリに格納されている制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】複数回の撮像により得られる撮像画像を合成した画像マップを示す説明図である。
【図１８】孔内の屈曲部内を観察する様子を示す説明図である。
【図１９】筒体をモータにより駆動する回動駆動機構を示す構成図である。
【図２０】撮像駆動ユニット部および回動駆動部の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１ 本体部
１１ｂ 電池収納部
１２ 本体部上蓋
１３ 筒体
１３ｂ 回動用軸部
１３ｃ 円筒部
１４ 導入光学部
１５ 筒状部
１６ 反射光学部
１７ 対物レンズ群
１７Ａ 広角レンズ
１７Ｂ レンズ
１８ 減速機構
１９ レンズホルダ
２１ 昇降駆動部（駆動手段）
２３ 撮像素子
２５ 電源電池
３０ 直進移動部材
３２ 密着バネ
３７ 撮像駆動ユニット部
４５ 制御ユニット
４７ 画像メモリ
５３ ハーフミラー
５５ 発光ダイオード
６１ ステッピングモータ
６３ モータギア
６５ アイドルギア
６７ 送りネジ
６９ ギア
７３ 開口孔
７５ 送りナット
７７ ナット押さえ
８１ 制御部（制御手段）
８３ メモリ
８５ ＬＥＤ駆動回路
９３ 電源スイッチ
１００ 電子内視鏡
１１１ ギア
１１５ 軸
１１７ 回動反射ミラー
１１９ ギア
１２１ 小径ギア
１２３ 大径ギア
１２５ 固定反射ミラー
１２７ 光軸開口
１３５ ギア
１３７ ステッピングモータ
Ｗ 視野範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡であって、
本体部と、
一端部が閉塞され他端部が前記本体部に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体と、
前記筒体内に配置され前記筒体の側方から取り込んだ外光を前記筒体の中心軸方向に導く導入光学部と、
前記筒体の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラーと、
前記回動反射ミラーに照射された前記外光の反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒体の傾斜動作に連動して、前記回動反射ミラーを前記筒体の傾斜角の半分の角度だけ前記筒体と同じ方向に回動させる減速機構と、
前記本体部内に配置され前記導入光学部を前記筒体の中心軸方向に進退させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
請求項１記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部が、
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、前記筒体の中心軸に光軸を合わせて配置した広角レンズと、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項３】
請求項２記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を取り込むことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記減速機構が、前記筒体の傾斜と前記回動反射ミラーの回動とを連動させる筒体傾斜用モータを備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記回動反射ミラーと前記撮像素子との間の光路途中に配置され、前記回動反射ミラーの光軸を偏向する反射ミラーを備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部と前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光した光を前記ハーフミラーの反射により前記導入光学部へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部および該導入光学部を覆う筒体の先端部が、前記本体部より細径に形成されたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記駆動手段が、
前記本体部内で回転自在に支持された送りネジと、
前記本体部内に配置された直進移動部材に固着され前記送りネジに螺合する送りナットと、
前記送りネジを回転駆動する直進移動部材駆動用モータと、
前記導入光学部と前記直進移動部材とを連結する屈曲自在な弾性連結部材と、
を有することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１】
被検体の内部に挿入して被検体内を撮像する電子内視鏡であって、
本体部と、
一端部が閉塞され他端部が前記本体部に対して一方向に傾斜自在に軸支され、少なくとも側面が透光性を有する筒体と、
前記筒体内に配置され前記筒体の側方から取り込んだ外光を前記筒体の中心軸方向に導く導入光学部と、
前記筒体の傾斜軸に回動自在に支持された回動反射ミラーと、
前記回動反射ミラーに照射された前記外光の反射光を受光して電気信号に変換する撮像素子と、
前記筒体の傾斜動作に連動して、前記回動反射ミラーを前記筒体の傾斜角の半分の角度だけ前記筒体と同じ方向に回動させる減速機構と、
前記本体部内に配置され前記導入光学部を前記筒体の中心軸方向に進退させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
請求項１記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部が、
筒状部を有するレンズホルダと、
前記筒状部の一端側に、前記筒体の中心軸に光軸を合わせて配置した広角レンズと、
を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項３】
請求項２記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが、前記被検体への挿入方向の側方全周からの光を取り込むことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の電子内視鏡であって、
前記広角レンズが円周魚眼レンズであることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記減速機構が、前記筒体の傾斜と前記回動反射ミラーの回動とを連動させる筒体傾斜用モータを備えたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記回動反射ミラーと前記撮像素子との間の光路途中に配置され、前記回動反射ミラーの光軸を偏向する反射ミラーを備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部と前記撮像素子との間の光路途中に配置したハーフミラーと、発光した光を前記ハーフミラーの反射により前記導入光学部へ照射することで被検体を照明する発光体と、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記導入光学部および該導入光学部を覆う筒体の先端部が、前記本体部より細径に形成されたことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記駆動手段が、
前記本体部内で回転自在に支持された送りネジと、
前記本体部内に配置された直進移動部材に固着され前記送りネジに螺合する送りナットと、
前記送りネジを回転駆動する直進移動部材駆動用モータと、
前記導入光学部と前記直進移動部材とを連結する屈曲自在な弾性連結部材と、
を有することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子が撮像して得た画像信号を画像処理する制御手段と、該制御手段が画像処理した画像データを格納する画像メモリと、を前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の電子内視鏡であって、
前記撮像素子及び前記駆動手段に電力を供給する電源電池を、前記本体部に内蔵することを特徴とする電子内視鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２９７４２７（Ｐ２００９−２９７４２７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５８００９（Ｐ２００８−１５８００９）
【出願日】平成２０年６月１７日（２００８．６．１７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１７日（２００８．６．１７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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