JP2004029235A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡で、外径の増大を招くことなく、低コストで照明が可能なようにする。
【解決手段】レンズ系２２およびＣＣＤ撮像素子２３で対象を撮像する際には、透明パイプ２９で小型白色ＬＥＤ２６からの光を導いて照射する。小型白色ＬＥＥ２６は、カメラケース２５内で、ＣＣＤ撮像素子２３に接続されるケーブル２４の周囲の空間に収納される。ケーブル２４の径は、ＣＣＤ撮像素子２３の外形よりも小さいので、小型白色ＬＥＤ２６を収納することができる。小型白色ＬＥＤをカメラケース２５に外付けしないので、内視鏡２１としての外径の増大を招かないようにすることができる。カメラケース２５内に光源が含まれるので、外部から光を導く光ファイバは不要であり、撮像する対象を低コストで照明することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管などの内部を観察するための内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスの屋内配管の内部観察に、内視鏡が用いられている。屋内配管は、たとえば天井、壁、床などに、部屋内部からは直接見えないように隠蔽された状態で配設される。このため、部屋の内装工事などによって、釘などが使用されると、釘によって屋内配管を損傷させる可能性がある。屋内配管は隠蔽されているので、損傷を受けている部分を修理するためには、部分的に露出させる必要がある。露出する部分を最小限にとどめるためには、損傷を受けている部分の位置を正確に検知する必要がある。このような位置検知のために、ガス栓などを利用して、内視鏡を屋内配管内に挿入する。損傷部分を検知すれば、内視鏡の挿入長さ分だけ屋内配管の敷設経路をたどって露出すべき部分を精度良く決めることができる。
【０００３】
内視鏡は、人体内部に挿入して診断を行うなどの医療用の目的で、光ファイバの束を用いるものが開発されて利用されている。光ファイバの束の先端部で対象から受光する光を、各光ファイバで導き、基端部で対象の像を再合成することができるので、先端部を人体内部などに挿入し、外部で観察して診断を行うことができる。ただし、解像度を高めようとすると、細い光ファイバを多く使用しなければならず、コストが増大してしまう。そこで、先端部にカメラを設置し、外部へはカメラで撮像した対象についての画像信号を送る方式の内視鏡も利用されている。
【０００４】
図６は、従来からの内視鏡の概略的な構成の一例を示す。内視鏡１は、先端部にレンズ系２およびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子３などの撮像手段を備え、対象の画像を撮像して電気的な画像信号に変換し、ケーブル４を介して外部に取出すことができる。レンズ系２およびＣＣＤ撮像素子３は、カメラケース５に収納され、挿入される周囲の環境から保護される。対象の画像を充分に観察するためには、照明が必要である。図６の内視鏡１では、光源を内蔵せず、光ファイバ６を介して外部から導く。光ファイバ６は、ケーブル４とともに、メッシュ上のブレード７が被せられて保護され、先端部を外部の光源装置８まで連結する。光源装置８内は、内視鏡１の本体として、ケーブル４によって伝送される画像信号を処理して可視化する画像処理回路や、ＣＣＤ撮像素子３を動作させる電源や制御回路などを含む。さらに、光源装置８内には、ハロゲンランプなどの光源が設けられ、照明光をブレード７に内装されている光ファイバ６を介して先端部に送る。したがって、以下、内視鏡１は、照明方法に注目して、光ファイバ方式の内視鏡として分類する。
【０００５】
図７は、従来からの内視鏡の概略的な構成の他の例を示す。この内視鏡１１で図６に示す内視鏡１と同等な部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。内視鏡１１では、光源として、カメラケース１５の周囲に複数の発光ダイオードとして、小型白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）１６を外付けしている。したがって、以下、内視鏡１１は、照明方法に注目して、外付け方式の内視鏡として分類する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
小型で解像度の高いＣＣＤ撮像素子３は、比較的低コストで得られるようになってきている。また、輝度の高い小型白色ＬＥＤ１６の開発も進み、低コスト化が実現されている。しかし、光ファイバ６は、低コスト化が進んでいても、他の構成要素と比較すると未だ高価であり、細径化すると多くの本数が必要となり、組立などにも多くの手間がかかる。したがって、図６に示すような光ファイバ方式の内視鏡１は、対象の画像の伝送には光ファイバ６を用いないけれども、照明のために光ファイバ６を用いるので、高コストであるという問題がある。また、ケーブル４の他に光ファイバ６をブレード７内に収容しているので、先端部と光源装置８との間をつなぐ部分の可撓性が充分に得られにくいという問題もある。図７に示すような外付け方式の内視鏡１１では、カメラケース１５の周囲に光源となる小型白色ＬＥＤ１６を外付けするので、結果的に先端部の外径が大きくなってしまうという問題がある。小型白色ＬＥＤ１６として市販されているものは、１ｍｍ〜２ｍｍ程度の外径を有するので、カメラケース１５の両側に小型白色ＬＥＤ１６が装着されている部分では、２ｍｍ〜４ｍｍ程度外径が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、外径の増大を招くことなく、低コストで照明が可能な内視鏡を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端部で照明しながら対象の撮像を行う内視鏡において、
先端部に配置される撮像手段と、
先端部で対象から離れて、撮像手段の背後に配置される光源と、
光源からの光を、撮像手段の周囲を利用して対象に臨むように、先端部に導く導光部材とを含むことを特徴とする内視鏡である。
【０００９】
本発明に従えば、先端部で照明しながら対象の撮像を行う内視鏡には、先端部に撮像手段が配置され、先端部で対象から離れて、撮像手段の背後に光源が配置される。光源からの光は、撮像手段の周囲を利用して対象に臨むように、導光部材によって先端部に導かれる。撮像手段の背後側の空間を利用して光源を配置することができるので、外径の増大を招くことなく、先端部に光源を設置することができる。光源が撮像手段の背後にあっても、撮像手段の周囲に設けられる導光部材を介して、対象の撮像に必要な照明が行われるので、光ファイバ方式の内視鏡のような外部から光を導く光ファイバなどは不要であり、低コストで照明が可能となる。
【００１０】
また本発明で、前記導光部材は、先端部が対象に臨み、内部に前記撮像手段を収容する透明材料による管であり、
前記光源は該管の基端部に配置される複数の発光ダイオードであることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、複数の発光ダイオードを撮像手段の背後に配置して照明に必要な光を発生させることができるので、発光ダイオードを外付けする外付け方式の内視鏡のような外径が増大する問題を回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての内視鏡２１の概略的な構成を示す。内視鏡２１は、先端部にレンズ系２２およびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子２３などの撮像手段を備え、対象の画像を撮像して電気的な画像信号に変換し、ケーブル２４を介して外部に取出すことができる。レンズ系２２およびケーブル２３は、カメラケース２５に収納され、挿入される周囲の環境から保護される。これらの点では、本実施形態の内視鏡２１も、図６や図７に示す従来からの内視鏡１，１１と同等である。
【００１３】
本実施形態の内視鏡２１では、光源として図７の内視鏡１１と同様に複数の小型白色ＬＥＤ２６を先端部に設ける。このため、ブレード２７内に光ファイバを内装する必要はなく、コスト低下を図ることができる。ブレード２７内には、ＣＣＤ撮像素子２３から出力される画像信号や、ＣＣＤ撮像素子２３に供給する電源や制御信号を伝送するためのケーブル２４とともに、小型白色ＬＥＤ２６を発光させるための電力を供給する導線を内装すればよい。この電力供給用の導線は、多芯のケーブル２４に含めることができる。ケーブル２４を内装しているブレード２７の末端は、監視装置２８に接続される。監視装置２８内には、電源や、画像信号の処理や表示を行う回路等が設けられている。
【００１４】
本実施形態の内視鏡２１では、小型白色ＬＥＤ２６を、図７の外付け方式の内視鏡１１のようにカメラケース１５に外付けするのではなく、カメラケース２５内で、ＣＣＤ撮像素子２３の背後側に形成される空間に収納し、レンズ系２２およびＣＣＤ撮像素子２３の周囲に設けられる透明パイプ２９を介して、レンズ系２２の光軸方向に照射するように導く。カメラケース２５の外径内に光源を収めることができるので、図６の光ファイバ方式の内視鏡１と同等の外径で、図７の外付け方式の内視鏡１１と同等に、光ファイバを用いないことによるコスト低減を図ることができる。なお、透明パイプ２９とレンズ系２２およびＣＣＤ撮像素子２３との間には、遮光層３０を形成しておく。
【００１５】
透明パイプ２９は、たとえばポリカーボネートやアクリル等の透明な合成樹脂材料を用いることができる。ガラスなどを用いることもできる。透明パイプ２９の肉厚は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度とすることができる。ＣＣＤ撮像素子２３としては、公称１／１０インチや１／６インチ、すなわち、受光部の対角線長さが２．５４ｍｍや４．２ｍｍ程度の大きさのものを用いることができる。このようなＣＣＤ撮像素子２３に合わせて、レンズ系２２は開発されている。したがって、透明パイプ２９は、内径が３〜５ｍｍ程度あれば、内部にレンズ系２２およびＣＣＤ撮像素子２３を収容することができる。一般に、視野が広角になる広角系のレンズ系２２を用いるときには、ＣＣＤ撮像素子２３よりもレンズ系２２の方が大きくなる。
【００１６】
ケーブル２４は、複数本の導線を含んでいても、ＣＣＤ撮像素子２３の外径よりも細い径にすることができる。したがって、ＣＣＤ撮像素子２３の背後にケーブル２４を接続しても、カメラケース２５内では、ケーブル２４の周囲に空間が生じる。本発明では、この空間を利用して複数の小型白色ＬＥＤ２６を配置する。したがって、図７の内視鏡１１のように小型白色ＬＥＤ１６を外付けすることによる外径の増大を避けることができる。また、外付け方式の内視鏡１１では、小型白色ＬＥＤ１６のリード線などの電気的接続部分もカメラケース１５の外部に露出し、充分な電気絶縁などの処理を必要とするけれども、本実施形態の内視鏡２１ではカメラケース２５内に収容されているので、カメラケース２５による周囲環境からの保護を利用することができる。カメラケース２５として、気密性等を確保しうるようにしておけば、ＣＣＤ撮像素子２３や小型白色ＬＥＤ２６などの電気的接続部分を、湿度などから充分に保護することができる。
【００１７】
なお、ブレード２７は、細いステンレス鋼線をメッシュ状に編んで形成したものを好適に用いることができる。メッシュ状のブレード２７にケーブル２４を内装することによって、内視鏡２１で先端部と監視装置２８とを連結する途中の部分の可撓性を確保し、曲った管の内部などに挿入して容易に対象物を観察することができる。
【００１８】
図２は、図１に示す内視鏡２１の先端部分を、正面側から見た状態を示す。中央にレンズ系２２が設けられ、その周囲を透明パイプ２９が囲み、さらにカメラケース２５によって気密に封止する。レンズ系２２の先端のレンズは露出させ、透明パイプ２９との間に設ける遮光層３０で、透明パイプ２９の内周とレンズの外周との間を気密に封止させることもできる。また、遮光層３０とは別に、気密封止用のシール材を用いることもできる。さらに、カメラケース２５で全体を覆って封止し、前面に透明な窓を設けることもできる。
【００１９】
図３は、本実施形態の内視鏡２１で、外径の増大を招くことなく、効率良く照明可能であることを、従来の内視鏡１，１１と比較して示す。すなわち、図３（ａ）に示すように、本実施形態では、カメラケース２５の内部の透明パイプ２９に、さらに内部にある小型白色ＬＥＤ２６からの光を導く。光ファイバ方式の内視鏡１では、図３（ｂ）に示すように、多数の光ファイバ６をレンズ系２の周囲に配置して、外部の光源からの光を導く。光ファイバ６が透明パイプ２９と同一の空間を占めるように構成しても、各光ファイバ６の断面間には隙間が生じ、光を導くために有効に使用可能な断面積は減少する。外付け方式の内視鏡１１では、図３（ｃ）に示すように、カメラケース１５の周囲に小型白色ＬＥＤ１６を外付けするので、内視鏡１６としての外径が大きくなってしまう。
【００２０】
図４は、本実施形態の内視鏡２１を用いて、都市ガスの屋内配管の内部観察を行う状態を概略的に示す。たとえば、新築の家屋で部屋３１の内装工事が終了した段階で、天井、壁、床などに隠蔽されている屋内配管３２に異常が生じていないかを確認するために、部屋３１に設けられているガス栓などを利用して内視鏡２１を挿入する。屋内配管３２には、薄いステンレス鋼を蛇腹状にして形成したフレキシブル管が多く使用される。部屋３１内から打たれる釘などが屋内配管３２に突刺さると、孔があいてしまうおそれがある。内視鏡２１を挿入して、監視装置２８の画面３３によって屋内配管３２の内部観察を行うと、釘などによって損傷を受けているか否かを確実かつ容易に検知することができる。
【００２１】
図５は、本発明の実施の他の形態としての内視鏡４１の概略的な構成を示す。本実施形態の内視鏡４１で図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、レンズ系２２およびＣＣＤ撮像素子２３を外部環境から保護するケースとしても透明パイプ２９を利用する。本実施形態では、図１の実施形態のようなカメラケース２５を用いず、透明パイプ２９の背面側では、小型白色ＬＥＤ２６を封止樹脂にモールドする。図１の実施形態に比較して、カメラケース２５の肉厚分だけ、外径を小さくすることができる。その他、基本的には図１の内視鏡２１と同様に、本実施形態の内視鏡４１を用いることができる。
【００２２】
以上で説明している各実施形態では、光源として小型白色ＬＥＤ２６を用いているけれども、単色のＬＥＤを用いることもできる。単色のＬＥＤの方が一般に輝度が高いものを利用することができる。ただし、ＬＥＤに限らず、白色の光源を用いれば、ＣＣＤ撮像素子２３でカラーの画像を撮像することができる。カラーの画像を撮像すると、管内の腐食や錆の識別を色に基づいて行うことができる。また医療用に用いるときも、カラーの画像の方が有効である。さらに、撮像手段として、レンズ系２２とＣＣＤ撮像素子２３との組合せばかりではなく、たとえば撮像素子としてＣＭＯＳ画像センサなどを利用することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内視鏡の先端部で、撮像手段の背後側の空間を利用して光源を配置することができるので、光を導く光ファイバの使用や、外径の増大を招くことなく、低コストで照明が可能となり、対象を充分に照明しながら観察することなどが可能となる。
【００２４】
また本発明によれば、複数の発光ダイオードを撮像手段の背後に配置して照明に必要な光を発生させることができるので、発光ダイオードを外付けしないでも、充分な照明を行い、外径が増大する問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態としての内視鏡２１の概略的な構成を、簡略化して示す側面断面図である。
【図２】図１の内視鏡２１の正面図である。
【図３】図１の内視鏡２１と従来からの内視鏡とを、照明方式の違いに基づいて比較して示す簡略化した正面図である。
【図４】図１の内視鏡２１を用いて屋内配管３２の内部観察を行っている状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の他の形態としての内視鏡４１の概略的な構成を、簡略化して示す側面断面図である。
【図６】従来からの光ファイバ方式の内視鏡１の概略的な構成を、簡略化して示す側面断面図である。
【図７】従来からの外付け方式の内視鏡１１の概略的な構成を、簡略化して示す側面断面図である。
【符号の説明】
２１，４１　内視鏡
２２　レンズ系
２３　ＣＣＤ撮像素子
２４　ケーブル
２５　カメラケース
２６　小型白色ＬＥＤ
２８　監視装置
２９　透明パイプ
３１　部屋
３２　屋内配管

Claims (2)

1. 先端部で照明しながら対象の撮像を行う内視鏡において、
   先端部に配置される撮像手段と、
   先端部で対象から離れて、撮像手段の背後に配置される光源と、
   光源からの光を、撮像手段の周囲を利用して対象に臨むように、先端部に導く導光部材とを含むことを特徴とする内視鏡。
2. 前記導光部材は、先端部が対象に臨み、内部に前記撮像手段を収容する透明材料による管であり、
   前記光源は該管の基端部に配置される複数の発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。

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