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KR20070018946A - Endoscope and endoscope device - Google Patents

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KR20070018946A
KR20070018946A KR1020067023706A KR20067023706A KR20070018946A KR 20070018946 A KR20070018946 A KR 20070018946A KR 1020067023706 A KR1020067023706 A KR 1020067023706A KR 20067023706 A KR20067023706 A KR 20067023706A KR 20070018946 A KR20070018946 A KR 20070018946A
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KR
South Korea
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optical system
solid
objective optical
conditional expression
imaging unit
Prior art date
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KR1020067023706A
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Korean (ko)
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KR100848443B1 (en
Inventor
다까유끼 가또오
가즈히로 구메이
Original Assignee
올림푸스 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 스크리닝 및 원하는 확대 관찰 부위로의 원활한 어프로치를 행할 수 있고 줌잉 등의 번잡한 조작을 하지 않고 피사체에 3 내지 4 ㎜ 정도까지 근접하여 확대 관찰할 수 있는 내시경 및 내시경 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 그로 인해 본 내시경은 대물 광학계(5)와 화상마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자(1)로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비하고, 고체 촬상 소자는 조건식 (1) (300 < IH/P < 550)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) (300 < FI/P < 550) 및 조건식 (3) (2400 × P < Fno. < 4200 × P)를 충족시키고, 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치한 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비하여 구성한다.An object of the present invention is to provide an endoscope and an endoscope apparatus capable of performing a smooth approach to a screening and desired magnification observation site and capable of magnifying and observing close to 3 to 4 mm to a subject without complicated operation such as zooming. Therefore, this endoscope is provided with the fixed-focus imaging unit comprised with the objective optical system 5 and the solid-state image sensor 1 of the color in which the color filter is arrange | positioned for every image, and a solid-state image sensor is the conditional expression (1). (300 <IH / P <550), the objective optical system satisfies Condition (2) (300 <FI / P <550) and Condition (3) (2400 × P <Fno. <4200 × P), The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at the object distance 4 mm of the objective optical system and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at the object distance 50 mm were both 10. Arrange the imaging surface of the solid-state imaging device at a position of at least% The configuration includes the image pickup unit of a fixed focus type.

내시경, 스크리닝, 대물 광학계, 촬상 유닛, 고정 초점식 Endoscope, Screening, Objective Optics, Imaging Unit, Fixed Focus

Description

내시경 및 내시경 장치{ENDOSCOPE AND ENDOSCOPE DEVICE}Endoscope and endoscope devices {ENDOSCOPE AND ENDOSCOPE DEVICE}

본 발명은 내시경 및 내시경 장치, 상세하게는 대물 광학계와 고체 촬상 소자에 의해 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 전자 내시경에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an endoscope and an endoscope apparatus, and more particularly, to an electronic endoscope provided with a fixed focus imaging unit constituted by an objective optical system and a solid-state imaging device.

대물 광학계의 상 위치에 고체 촬상 소자가 고정되어 가동부가 없는, 소위 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경은 촬상 유닛의 구조를 간소 또한 작게 할 수 있으므로, 비용의 저감이나 내시경 삽입부의 외부 직경의 세경화나 선단 경질부 길이의 단축 등의 점에서 유리하다. 또한, 핀트 맞춤의 필요가 없기 때문에, 사용자가 내시경의 조작에 집중할 수 있어 취급하기 쉬워지므로, 의료용이나 공업용 등의 각 분야에 있어서 널리 사용되고 있다.The endoscope provided with a so-called fixed focus imaging unit in which a solid-state imaging device is fixed at an image optical position of the objective optical system and does not have a movable portion can make the structure of the imaging unit simple and small, thereby reducing costs and reducing the outer diameter of the endoscope insertion portion. It is advantageous in terms of thinning and shortening the length of the tip hard part. Moreover, since there is no need of focusing, a user can concentrate on operation of an endoscope and it becomes easy to handle, and it is used widely in each field, such as medical use and industrial use.

이와 같은 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경은 내시경 선단 삽입부를 관찰하고 싶은 부위까지 유도하는 조작과, 광범위를 보면서 원하는 관찰 부위를 선별하는, 소위 스크리닝을 행할 수 있도록, 원경(예를 들어, 일반적인 의료용 내시경에서는 50 내지 100 ㎜ 정도)에서도 선명한 화상이 얻어지는 핀트 위치가 설정되어 있다. 또한, 내시경 선단 삽입부와 피사체의 거리가 근접하였을 때에 선명한 화상이 얻어지는 물체 거리는 5 내지 10 ㎜ 정도까지로 되어 있는 것이 일반적이 다.The endoscope provided with such a fixed-focus imaging unit can be operated to guide the endoscope insertion part to the part to be observed, and to perform so-called screening to select a desired observation part while viewing a wide range. In general medical endoscopes, the focus position for obtaining a clear image is set even at about 50 to 100 mm). In addition, when the distance between the endoscope insertion portion and the object is close, the object distance from which a clear image is obtained is generally up to about 5 to 10 mm.

피사체를 확대하여 상세하게 관찰하고 싶은 경우에는, 대물 광학계 내의 렌즈를 이동시켜 초점 거리와 작동 거리를 변화시키는 줌 동작(줌잉)을 행할 수 있는, 소위 줌식의 촬상 유닛을 구비하여 구성하는 것이 고려된다. 이와 같은 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2000-330015호 공보나 일본 특허 공개 제2001-33710호 공보 등에 의해 종래부터 여러 가지의 제안이 이루어져 있다.In the case where the subject is to be enlarged and the object is to be observed in detail, it is conceivable to include a so-called zoom type imaging unit capable of performing a zooming operation (zooming) in which the lens in the objective optical system is changed to change the focal length and the working distance. . For the endoscope provided with such a zoom type imaging unit, various proposals have been made in the past by, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-330015, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-33710, and the like.

줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서는, 초점 거리가 짧아지는, 소위 와이드 단부에서 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경과 거의 같은 피사계 심도가 얻어진다. 그로 인해, 이 경우에는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경과 동일한 사용 방법이 가능하다. 또한, 초점 거리가 길어지는, 소위 원격 단부에서는 초점 심도는 와이드 단부에 비해 근점측에 치우치(얕아지)므로, 원경(50 내지 100 ㎜ 정도)에서는 핀트가 흐려져 버린다. 그 대신에, 내시경 선단 삽입부와 피사체의 거리가 근접하면(예를 들어, 일반적인 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에서는 2 ㎜로부터 3 ㎜ 정도) 선명한 화상이 얻어진다. 따라서, 피사체를 확대하여 상세한 관찰을 행할 수 있다.In an endoscope provided with a zoom imaging unit, a depth of field almost the same as that of an endoscope provided with a fixed focus imaging unit at a so-called wide end is obtained. Therefore, in this case, the same use method as the endoscope provided with the fixed-focus imaging unit is possible. In addition, in the so-called remote end where the focal length is long, the depth of focus is biased toward the proximal side compared to the wide end, so that the focus is blurred at a far diameter (about 50 to 100 mm). Instead, a clear image is obtained when the distance between the endoscope front end insertion portion and the subject is close (for example, about 2 mm to 3 mm in an endoscope provided with a general zoom type imaging unit). Therefore, the detailed observation can be performed by enlarging the subject.

전술의 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서는, 확대하여 상세하게 관찰하고 싶은 부위가 있을 경우에, 내시경 선단 삽입부를 그 부위(피사체)에 가까이해도 충분한 배율 혹은 해상력이 얻어지기 이전에 핀트가 흐려져 버리는 과제가 있다.In the endoscope provided with the above-mentioned fixed-focus imaging unit, when there is a part which you want to enlarge and observe in detail, even if the endoscope insertion part is close to the part (subject), a focus is obtained before sufficient magnification or resolution is obtained. There is a problem that becomes cloudy.

전술한 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경의 경우에는 줌 동작을 행함으로써 피사체를 확대하여 상세하게 관찰을 행하는 것이 가능해지지만, 와이드 단부에서의 관찰을 행한 후에 확대 관찰하고 싶은 부위로의 어프로치를 행하기 위해서는 베리에이터 렌즈(variator lens)를 움직이게 하는 조작이 필요하게 된다. 그로 인해, 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경과 비교하여 조작이 번잡해진다는 과제가 있다.In the case of the endoscope provided with the above-described zoom type imaging unit, it is possible to magnify the subject and perform detailed observation by performing a zoom operation. However, after performing observation at the wide end, the approach to the portion to be magnified and observed is performed. This requires manipulation to move the variator lens. Therefore, there exists a subject that operation becomes complicated compared with the endoscope provided with the fixed-focus imaging unit.

또한, 전술한 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에서는 원격 단부에서의 확대 관찰 시에는 핀트가 맞는 범위, 즉 대물 광학계의 피사계 심도가 매우 좁아지기 때문에 내시경을 취급하기 어려워진다는 과제가 있다.In addition, the endoscope provided with the zoom type imaging unit described above has a problem in that it becomes difficult to handle the endoscope because the depth of focus of the objective optical system becomes very narrow, ie, the depth of field of the objective optical system becomes very narrow at the time of magnification observation at the remote end.

또한, 전술한 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에서는 베리에이터 렌즈를 움직이게 하는 기구가 필요하게 되므로, 고정 초점식의 촬상 유닛과 비교하여 촬상 유닛이 커지고, 이를 구비한 내시경은 그 삽입부의 외부 직경이 커져 버린다는 과제가 있다. 또한, 베리에이터를 움직이는 기구를 포함하는 구조가 복잡해지는 동시에 부품수도 많아지므로, 고정 초점식의 촬상 유닛과 비교하여 제조 비용이 높아진다는 과제가 있다.In addition, since the endoscope provided with the zoom type imaging unit described above requires a mechanism for moving the variator lens, the imaging unit is larger than the fixed focus type imaging unit. There is a problem that will grow. In addition, since the structure including the mechanism for moving the variator becomes complicated and the number of parts increases, there is a problem that the manufacturing cost is higher than that of the fixed focus imaging unit.

그리고, 전술한 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에서는 확대 관찰 후에 처치구에 의한 처치를 행할 경우에는, 원격 단부에서는 시야각이 좁아지므로 처치구가 시야 내에 들어가기 어려워지기 때문에, 일단 와이드측에 베리에이터 렌즈를 움직이게 하여 관찰 거리를 분리한 후 처치를 행할 필요가 있다. 즉, 조작자는 내시경 삽입부의 선단부를 보고 싶은 위치에 유도하는 조작과, 줌잉의 조작과, 처치구 의 조작을 행해야만 하므로 조작이 매우 번잡해진다는 과제가 있다.In the endoscope provided with the zoom type imaging unit described above, when the treatment tool is treated after the enlargement observation, the viewing angle becomes narrow at the remote end, so that the treatment tool becomes difficult to enter the field of view. It is necessary to carry out treatment after separating the observation distance by moving. That is, since the operator must perform the operation of guiding the distal end of the endoscope insertion part to the position to be desired, the operation of zooming, and the operation of the treatment instrument, there is a problem that the operation becomes very complicated.

본 발명은, 상술한 점을 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 원경의 관찰을 가능하게 하고, 스크리닝 및 확대 관찰하고 싶은 부위로의 어프로치를 스무드하게 행할 수 있는 동시에, 줌잉 등의 번잡한 조작을 행하는 일 없이 피사체에 3 내지 4 ㎜정도의 부위까지 근접하여 확대 관찰을 행할 수 있고, 또한 확대 관찰을 행하면서 처치구에 의한 처치를 실행할 수 있고, 첨가하여 삽입부 외부 직경의 대경화를 억제하면서 제조 비용의 저감화에도 기여할 수 있는 내시경 및 내시경 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described points, and its object is to enable observation of a far-field, to smoothly approach an area to be screened and enlarged, and to perform complicated operations such as zooming. Magnification observation can be performed in close proximity to a subject of about 3 to 4 mm without subjecting the subject, and treatment by the treatment instrument can be performed while performing magnification observation, and added to suppress large hardening of the outer diameter of the insertion part. While providing an endoscope and an endoscope apparatus that can contribute to a reduction in manufacturing cost.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 내시경은 대물 광학계와, 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경이며, 이 촬상 유닛은,In order to achieve the above object, the endoscope of the present invention is an endoscope including an objective optical system and a fixed-focus imaging unit composed of a solid-state imaging element of color in which color filters are arranged for each pixel, and the imaging unit includes:

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜]를 충족시키는 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 화소 피치[P(㎜)]에 대해,IH: About a solid-state image sensor which satisfy | fills the distance [mm] from the center in the display area of a solid-state image sensor to the furthest position, and pixel pitch [P (mm)] of a solid-state image sensor,

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜] Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

And

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × PConditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

를 충족시키는 특성의 대물 광학계로 구성되고,It consists of an objective optical system of a characteristic satisfying

대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at the object distance 4 mm of the objective optical system and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at the object distance 50 mm were both 10. It is characterized by the imaging surface of a solid-state image sensor arrange | positioned at the position used to be% or more.

또한, 본 발명의 내시경 장치는 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 상기 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자와 상기 조건식 (2) 및 상기 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함한 내시경과, 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 적어도 구비하고 있고, 상기 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d2에만 포함되도록 대물 광학계의 결상 위치 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the endoscope device of the present invention is a fixed focus composed of a color filter disposed for each pixel, and further comprising a solid-state image sensor that satisfies the conditional expression (1) and an objective optical system that satisfies the conditional expression (2) and the conditional expression (3). An endoscope including an imaging unit of a formula and at least display means for displaying an image acquired by the imaging unit, and the range at the object side of the imaging unit having a resolution of 25 or more / mm at the center of the image displayed on the display means. When d1 is a range on the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image displayed on the display means is 2 / mm or more, d2, the position of 3.5 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. The focal point on the optical axis at is contained in both d1 and d2 and is located at a position of 50 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. An object point on the optical axis is characterized in that which is the imaging surface of the solid-state image sensor arranged near the imaging position of the objective optical system so that it includes only d2.

또한, 본 발명의 내시경 장치는 상기 조건식 (2) 및 상기 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 상기 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치이며, 이 내시경 장치는 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는 것을 특징으로 한다.In the endoscope apparatus of the present invention, an image of an object is formed by an objective optical system satisfying the conditional expression (2) and the conditional expression (3), and a color filter is arranged for each pixel in the vicinity of the image plane of the objective optical system. The endoscope apparatus is provided with the fixed-focus imaging unit which acquires an image signal by the solid-state image sensor which satisfy | fills the conditional formula (1), and the circuit system which processes the image signal conveyed from a solid-state image sensor, The endoscope apparatus is a It has a resolution of 35 µm or more when the distance from the objective optical system to the object is 4 mm, and has a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

또한, 본 발명의 내시경은 대물 광학계와, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경이며, 상기 촬상 유닛은, Moreover, the endoscope of this invention is an endoscope provided with the objective optical system and the fixed-focus imaging unit comprised with the solid-state image sensor which a luminance signal is produced for every pixel, The said imaging unit is

조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜]를 충족시키는 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 화소 피치[P(㎜)]에 대해,IH: About a solid-state image sensor which satisfy | fills the distance [mm] from the center in the display area of a solid-state image sensor to the furthest position, and pixel pitch [P (mm)] of a solid-state image sensor,

조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜] Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

And

조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × PConditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버를 충족시키는 대물 광학계로 구성되고,Fno. : Composed of objective optical system satisfying effective F number of objective optical system,

대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 내시경 장치는, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되고, 또한 상기 조건식 (4)를 충족시키는 고체 촬상 소자와, 상기 조건식 (5) 및 상기 조건식 (6)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 적어도 포함하는 내시경과, 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치이며, 이 내시경 장치는 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로 하고, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심(광축 상)에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d2에만 포함되도록 대물 광학계의 결상 위치 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 × P) at the object distance of 4 mm and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 × P) at the object distance of 50 mm were both 10. It is characterized by the imaging surface of a solid-state image sensor arrange | positioned at the position used to be% or more. In addition, the endoscope apparatus of the present invention comprises a solid-state imaging device for generating a luminance signal for each pixel and satisfying the conditional expression (4), and an objective optical system satisfying the conditional expression (5) and the conditional expression (6). An endoscope apparatus comprising at least an endoscope including at least a fixed focus imaging unit, and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, the endoscope apparatus having a resolution of 25 at the center of an image displayed on the display means. When the range on the object side of the imaging unit of mm or more is set to d1, and the range on the object side of the imaging unit of 2 / mm or more of resolution at the center (on the optical axis) of the image displayed on the display means is set to d2. The object point on the optical axis at a position of 3.5 mm from the surface on the object side of the objective optical system to be included in both d1 and d2, The imaging surface of the solid-state imaging device is arranged near the imaging position of the objective optical system so that the object point on the optical axis at the position of 50 mm from the surface on the object side is included only in d2.

또한, 본 발명의 내시경 장치는, 상기 조건식 (5) 및 상기 조건식 (6)을 충족시키는 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 상기 조건식 (4)를 충족시키는 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치이며, 이 내시경 장치는 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는 것을 특징으로 한다.In the endoscope apparatus of the present invention, an image of an object is formed by an objective optical system satisfying the conditional expression (5) and the conditional expression (6), and a color filter is arranged for each pixel in the vicinity of the image plane of the objective optical system. It is an endoscope apparatus provided with the fixed-focus imaging unit which acquires an image signal by the solid-state image sensor which satisfy | fills the said conditional formula (4), and the circuit system which processes the image signal conveyed from a solid-state image sensor, This endoscope apparatus Has a resolution of 35 µm or more when the distance from the objective optical system to the object is 4 mm, and has a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

여기에, 분해능의 정의에 대해 설명한다.Here, the definition of the resolution will be described.

점상(点像)이 대략 무수차의 원형 개구를 갖는 광학계에 의해 결상할 경우, 물체의 상은 원형 개구의 회절상인 에어리 원판(Airy disk)이 된다. 같은 강도를 갖는 2개의 점이 접근하고 있을 경우, 이 회절상이 서로 겹쳐 도4에 도시한 바와 같은 강도 분포가 된다.When the point image is formed by an optical system having a circular opening of approximately aberration, the image of the object becomes an Airy disk which is a diffraction image of the circular opening. When two points having the same intensity approach each other, these diffraction images overlap with each other, resulting in an intensity distribution as shown in FIG.

도4는 2개의 회절상의 강도 중심을 통과하는 직선 상에서의 강도 분포를 도시한 도면이며, 횡축은 거리(단위 : ㎜), 종축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. Rayleigh(인명)는 이 2개의 회절상의 간격이 에어리 원판의 반경에 일치하였을 때를, 2개의 점상이 2개로 분별할 수 있는 한계로 하였다. 이래, 이것이 Rayleigh의 기준(Rayleigh criterion)이라 불리는 하나의 기준이 되어 있다. 이 때, 회절상의 강도 분포는 정점에 대해 74 %의 강도를 갖는 곡을 남긴 상태가 된다(아사쿠라서점간 :「광학 기술 핸드북」에서).Fig. 4 is a diagram showing the intensity distribution on a straight line passing through the intensity centers of two diffraction images, where the horizontal axis represents distance (unit: mm) and the vertical axis represents intensity (arbitrary unit). Rayleigh (life) set the limit when the two diffraction images could be distinguished into two when the distance between the two diffraction images coincided with the radius of the Airy disk. Since then, this has become one criterion called Rayleigh criterion. At this time, the intensity distribution of the diffraction image is left in a state having a 74% intensity relative to the peak (between Asakura Bookstore: "Optical Technology Handbook").

거기서, 본 발명에서는 2점간의 분포 강도의 골이 정점에 대해 74 % 이하인 상태를「해상」하고 있는 것으로서, 해상하는 한계의 거리를「분해능」이라 정의한다.Here, in the present invention, the resolution of the distribution intensity between the two points is 74% or less with respect to the apex and the resolution is defined as the "resolution".

구체적으로는, 도5에 도시한 바와 같이 내시경(4)의 선단 삽입부에 배치된 대물 광학계(5) 전에 둔 2개의 점을, 고체 촬상 소자(1)의 촬상면 상의 수평 방향에 2개의 점상이 나열[즉, 모니터(7)의 화면 상에서 2개의 점상이 수평으로 나열함]하도록 촬상하고, 고체 촬상 소자(1)로부터의 화상 신호를 처리하는 회로계(6)로부터의 출력 신호를 오실로스코프(9)로 파악하고, 2개의 점상의 강도 분포를 측정한다. 이때,「해상」하는 2점간의 최소의 거리를「분해능」이라 한다.Specifically, as shown in Fig. 5, the two points placed before the objective optical system 5 disposed on the distal end portion of the endoscope 4 have two points in the horizontal direction on the imaging surface of the solid-state imaging device 1. The output signal from the circuit system 6 which processes the image signal from the solid-state image sensor 1 and image | photographs so that it may be arranged (that is, two dot phases will be arranged horizontally on the screen of the monitor 7) will be oscilloscope 9 ), And the intensity distribution of two points is measured. At this time, the minimum distance between two points of "resolution" is referred to as "resolution".

또한, 이때 도6에 도시한 바와 같이 2개의 점은 수평 방향으로 나열한 흑백의 라인 페어로 대용해도 지장이 없다. 본 발명에서「분해능」이라 할 때에는, 상기 방법에 의해 구해지는 값을 가리킨다.At this time, as shown in Fig. 6, the two points can be substituted with black and white line pairs arranged in the horizontal direction. In the present invention, the term "resolution" refers to a value obtained by the above method.

다음에, 해상력은 이하와 같이 정의한다.Next, resolution is defined as follows.

도6에 있어서, 내시경(4)의 선단 삽입부에 배치된 대물 광학계(5) 전에 둔 흑백의 라인 페어를, 고체 촬상 소자(1)의 촬상면 상의 수평 방향으로 흑과 백의 띠가 나열되도록 촬상하고, 고체 촬상 소자(1)로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계(6)를 통과시켜 모니터(7)에 표시한다. 이때, 모니터(7)의 화면 상에서 얻어지는 흑백의 강도 분포는 도7과 같게 된다.In Fig. 6, a black and white line pair placed before the objective optical system 5 disposed at the distal end portion of the endoscope 4 is imaged so that black and white bands are arranged in a horizontal direction on the imaging surface of the solid-state imaging device 1; The monitor 7 passes the circuit system 6 that processes the image signal transferred from the solid-state imaging device 1 and displays it on the monitor 7. At this time, the intensity distribution of black and white obtained on the screen of the monitor 7 is as shown in FIG.

도7은 모니터(7)로부터 출력되는 수평 방향의 화상 신호를 오실로스코프(도6에는 도시하지 않음)로 파악하였을 때의 신호 파형을 나타낸 도면이며, 횡축은 모니터 화면 상에서의 수평 방향의 위치를, 종축은 신호 강도를 각각 나타내고 있다.Fig. 7 is a diagram showing signal waveforms when the horizontal image signal output from the monitor 7 is captured by an oscilloscope (not shown in Fig. 6), and the horizontal axis indicates the position in the horizontal direction on the monitor screen. Indicates signal strength, respectively.

여기서, 도7에 도시한 강도 분포의 최대치를 Imax, 최소치를 Imin으로 하였을 때, 흑백 라인 페어의 모니터 상에서의 콘트라스트(I)는,Here, when the maximum value of the intensity distribution shown in Fig. 7 is set to Imax and the minimum value to Imin, the contrast I on the monitor of the black and white line pair is

I = (Imax - Imin)/(Imax + Imin) … (i)I = (Imax-Imin) / (Imax + Imin)... (i)

로 구해진다.Obtained by

해상력은, 전술의 콘트라스트(I)가 10 %가 될 때의 흑백 라인 페어의 폭의 역수로서 정의한다.The resolution is defined as the inverse of the width of the black and white line pair when the above-mentioned contrast (I) becomes 10%.

따라서, 상술의「해상력이 25개/㎜ 이상」,「해상력이 2개/㎜ 이상」이라 하는 기술은, 각각 폭 40 ㎛ 이하, 폭 0.5 ㎜ 이하의 흑백 라인 페어의 콘트라스트가 모니터 상에서 10 % 이상인 것을 가리키고 있다.Therefore, in the above-described techniques of "25 resolutions / mm or more" and "2 resolutions / mm or more", the contrast of monochrome line pairs having a width of 40 µm or less and a width of 0.5 mm or less is 10% or more on the monitor. It is pointing.

또한, 본 발명에 있어서,「MTF」는 d선(파장 587.6 ㎚), e선(파장 546.1 ㎚), f선(파장 486.1 ㎚)의 각 파장에 있어서의 MTF의 평균치를 가리키는 것으로 한다.In addition, in this invention, "MTF" shall indicate the average value of MTF in each wavelength of d line (wavelength 587.6 nm), e line (wavelength 546.1 nm), and f line (wavelength 486.1 nm).

또한, 여기서 고체 촬상 소자의「표시 영역」및「IH」에 대해 간단히 설명한다.In addition, the "display area" and "IH" of a solid-state image sensor are demonstrated here briefly.

내시경 장치는, 도3에 도시한 바와 같이 내시경(4)과, 화상 신호를 처리하는 회로계(6)와, 화상 표시 모니터(7)에 의해 주로 구성된다. 대물 광학계(5)와 고체 촬상 소자(1)로 이루어지는 촬상 유닛에 의해 촬상한 화상은 화상 신호를 처리하는 회로계(6)에 의해 처리되어 화상 표시 모니터(7) 상에 표시된다. 고체 촬상 소자(1)의「표시 영역」은, 전술의 화상 표시 모니터(7) 상에 표시되는 범위에 대응한 고체 촬상 소자(1) 상의 영역을 가리킨다.The endoscope apparatus is mainly comprised by the endoscope 4, the circuit system 6 which processes an image signal, and the image display monitor 7, as shown in FIG. The image picked up by the imaging unit composed of the objective optical system 5 and the solid-state imaging element 1 is processed by the circuit system 6 which processes the image signal and displayed on the image display monitor 7. "Display area" of the solid-state image sensor 1 refers to the area | region on the solid-state image sensor 1 corresponding to the range displayed on the image display monitor 7 mentioned above.

따라서, 화상 표시 모니터(7) 상에 표시 범위가 팔각형의 시야 마스크에 의해 제한되는 경우에는, 도1에 도시한 바와 같이 고체 촬상 소자(1)의 유효 화소 영역(2) 상에 형성되는 표시 영역(3)도 같은 형상이 된다.Therefore, when the display range on the image display monitor 7 is limited by the octagonal field mask, the display area formed on the effective pixel area 2 of the solid state imaging element 1 as shown in FIG. (3) also has the same shape.

또한, 별도의 예로서 화상 표시 모니터(7) 상에서의 표시 범위가 좌우측 방향만 원주 형상으로 제한되는 경우에는, 도2에 도시한 바와 같이 고체 촬상 소자(1)의 유효 화소 영역(2) 상에 형성되는 표시 영역(3)도 같은 형상이 된다.As another example, when the display range on the image display monitor 7 is limited to the circumferential shape only in the left and right directions, as shown in FIG. 2, on the effective pixel region 2 of the solid-state imaging element 1. The formed display area 3 also has the same shape.

또한, 화상 표시 모니터(7) 상에 시야 마스크가 없이 전체 화면 표시되는 경우에는, 화상 표시 모니터(7)의 표시부의 형상에 대응한 고체 촬상 소자(1)의 유효 화소 영역(2)이 표시 영역이 된다.In addition, when the full screen is displayed on the image display monitor 7 without a visual field mask, the effective pixel area 2 of the solid-state imaging element 1 corresponding to the shape of the display portion of the image display monitor 7 is the display area. Becomes

또한,「IH」는 고체 촬상 소자(1)의 표시 영역 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리를 가리킨다. 이는, 일반적으로 상 높이라 불린다.In addition, "IH" points out the distance from the center of the display area of the solid-state image sensor 1 to the furthest position. This is commonly called phase height.

다음에, 여기서 피사계 심도의 정의에 대해 간단히 설명한다.Next, the definition of the depth of field will be briefly described here.

일반적인 내시경에 있어서, 베스트 거리를 Xb로 하였을 경우의 상면 위치(Xb')에 화소 피치(P)의 고체 촬상 소자를 배치할 경우를 고려한다. 고체 촬상 소자를 고정한 조건에 있어서, 물체를 Xn까지 근접하면, 근접 시의 상면 위치(Xn')는 고체 촬상 소자의 촬상면 위치로부터 어긋나게 된다.In a general endoscope, the case where the solid-state image sensor of the pixel pitch P is arrange | positioned at the upper surface position Xb 'when the best distance is made into Xb is considered. Under conditions where the solid-state imaging device is fixed, when the object is moved to Xn, the upper surface position Xn 'at the time of proximity is shifted from the imaging surface position of the solid-state imaging device.

이때, 핀트가 맞다고 간주할 수 있는 최대의 착란원을 허용 착란원으로서, 그 직경을 δ라 하면, 고체 촬상 소자의 촬상면에 있어서의 착란원 직경이 δ보다도 작다고 인식할 수 있을 경우, Xb로부터 Xn까지의 물체상은 핀트가 맞다고 간주할 수 있다. 즉, 착란원 직경이 δ와 일치할 때까지의 범위를 근점측의 피사계 심도라 정의할 수 있다.At this time, when the largest confusion source that can be considered to be correct is considered as an allowable confusion source and its diameter is δ, when it can be recognized that the diameter of the confusion circle on the image pickup surface of the solid-state imaging element is smaller than δ, Xn to Xn Objects up to can be considered to be correct. That is, the range until the confusion circle diameter matches δ can be defined as the depth of field on the proximal side.

이때, 뉴턴의 결상식으로부터 이하의 식이 성립된다.At this time, the following equation is established from Newton's phase open expression.

(1/Xn) - (1/Xb) = δFno./Fl2 … (ⅱ)(1 / Xn)-(1 / Xb) = δ Fno./Fl 2 ... (Ii)

마찬가지로 피사계 심도의 원점측의 식도 이하와 같이 정의된다.Similarly, the esophagus on the origin side of the depth of field is defined as follows.

(1/Xb) - (1/Xf) = δFno./Fl2 … (ⅲ)(1 / Xb)-(1 / Xf) = δ Fno./Fl 2 ... (Ⅲ)

(ⅱ)식과 (ⅲ)식을 맞추면,If we put together equation (ii) and (iii),

(1/Xn) - (1/Xf) = 2δFno./Fl2 … (ⅵ)(1 / Xn)-(1 / Xf) = 2δFno. / Fl 2 ... (Ⅵ)

가 된다. 단, 베스트 거리를 Xb, 피사계 심도 근점까지의 거리를 Xn, 피사계 심도 원점까지의 거리를 Xf, 허용 착란원 직경을 δ, 광학계의 초점 거리를 Fl, 광학계의 유효 F 넘버를 Fno.로 하고 있다.Becomes However, the best distance is Xb, the distance to the depth-of-field near point is Xn, the distance to the depth-of-field origin is Xf, the allowable confusion circle diameter is δ, the focal length of the optical system is Fl, and the effective F number of the optical system is Fno. .

상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)는, 본 발명에 있어서 사용해야 할 고체 촬상 소자의 조건을 규정하고 있고, 최대 상 높이에 대한 고체 촬상 소자의 화소 피치의 비가 있어야 할 범위를 나타내고 있다.The above Conditional Expressions (1) and (4) define the conditions of the solid-state imaging device to be used in the present invention, and indicate a range in which the ratio of the pixel pitch of the solid-state imaging device to the maximum image height should be present.

일반적으로, 허용 착란원 직경(δ)은 고체 촬상 소자의 화소 피치에 비례하기 때문에 IH/P의 값이 클수록, 상 높이(IH)에 대한 δ는 작아진다. 이로 인해, IH/P의 값이 지나치게 커지면 넓은 피사계 심도가 얻어지지 않게 되고, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.In general, since the allowable confusion circle diameter δ is proportional to the pixel pitch of the solid-state imaging element, the larger the value of IH / P, the smaller the δ with respect to the image height IH. For this reason, when the value of IH / P becomes too large, a wide depth of field will not be obtained and the objective of this invention will not be achieved.

한편, IH/P의 값이 작아지면, 피사계 심도는 넓어지지만, 상 높이(IH)에 대한 고체 촬상 소자의 화소 피치가 커지므로, 고체 촬상 소자의 샘플링 간격이 길어진다. 따라서, 일정한 배율의 상에 대한 분해능이 저하된다. IH/P의 값이 지나치게 작아지면, 피사계 심도 내의 최근 점에서도 필요한 분해능이 얻어지지 않거나, 필요한 분해능을 얻기 위해서 물체에 매우 근접해야만 하게 되고, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.On the other hand, when the value of IH / P decreases, the depth of field becomes wider, but the pixel pitch of the solid-state image sensor with respect to the image height IH increases, so that the sampling interval of the solid-state image sensor becomes long. Therefore, the resolution with respect to the image of a constant magnification falls. If the value of IH / P is too small, the required resolution cannot be obtained even at a recent point in the depth of field, or it must be very close to the object to obtain the required resolution, and the object of the present invention cannot be achieved.

따라서, 본 발명에 따르면, 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, according to this invention, in the imaging unit using the solid-state image sensor of the color in which the color filter was arrange | positioned for every pixel, it is preferable to use the solid-state image sensor which satisfy | fills conditional formula (1).

또한, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 조건식 (4)를 충족시키는 고체 촬상 소자를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the imaging unit using the solid-state imaging device in which the luminance signal is generated for each pixel, it is preferable to use the solid-state imaging device that satisfies the conditional formula (4).

한편, 상술의 조건식 (2) 및 조건식 (5)는, 상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 고체 촬상 소자와 조합되는 대물 광학계의 초점 거리를 규정하고 있다.On the other hand, the conditional expressions (2) and conditional expressions (5) define the focal lengths of the objective optical system combined with the solid-state imaging device defined by the conditional expressions (1) and (4).

전술의 식 (ⅳ)로부터 알 수 있는 바와 같이, 대물 광학계의 초점 거리(Fl)가 커지면, 피사계 심도는 좁아진다.As can be seen from the above formula (iii), when the focal length Fl of the objective optical system becomes larger, the depth of field becomes narrower.

상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 고체 촬상 소자와 조합하는 대물 광학계로서, Fl이 조건식 (2) 및 조건식 (5)의 상한을 넘으면 피사계 심도가 좁아져 버리고, 근점에서 충분한 배율 혹은 해상력이 얻어지지 않게 되거나 원경에서 핀트가 흐려져 버려, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.As an objective optical system combined with the solid-state imaging device defined by the above Conditional Expressions (1) and (4), when Fl exceeds the upper limit of the Conditional Expressions (2) and (5), the depth of field narrows, and the magnification sufficient at the near point is obtained. Or the resolution will not be obtained or the focus will be blurred at a distance, and the object of the present invention cannot be achieved.

다음에, 조건식 (2) 및 조건식 (5)의 하한값에 대해 설명한다.Next, the lower limit of conditional expression (2) and conditional expression (5) is demonstrated.

대물 광학계의 결상면 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치한 촬상 유닛과, 상기 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비하고 있는 내시경 장치에서는 대물 광학계를 통과시켜 고체 촬상 소자의 촬상면 상에 2개의 점을 결상시킨 경우, 전술의 회로계로부터의 출력 신호 상에서 2개의 점상이 해상하는 고체 촬상 소자 상의 최소 거리는 고체 촬상 소자의 화소 피치와, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계의 특성에 의해 결정된다. 이때, 회로계의 특성에 의해 결정되는 계수를 K, 고체 촬상 소자의 화소 피치를 P로 하면 전술의 최소 거리는 KP로 나타낸다.In an endoscope apparatus including an imaging unit in which an imaging surface of a solid-state imaging device is disposed in the vicinity of an image plane of an objective optical system, and a circuit system for processing an image signal transferred from the solid-state imaging device, the endoscope apparatus passes through the objective optical system to provide a solid-state imaging device. When two points are formed on the imaging surface, the minimum distance on the solid-state imaging device in which the two points are resolved on the output signal from the above-described circuit system indicates the pixel pitch of the solid-state imaging device and the image signal transferred from the solid-state imaging device. It is determined by the characteristics of the circuit system to be processed. At this time, if the coefficient determined by the characteristics of the circuit system is K and the pixel pitch of the solid-state imaging device is P, the minimum distance described above is represented by KP.

일반적으로, 광학계의 초점 거리를 Fl, 광학계의 전방측 초점 위치를 fF로 하면, 물체 거리(X)에 배치한 피사체의 광학계에 의한 결상 배율(β)은,In general, when the focal length of the optical system is Fl and the front focal position of the optical system is fF, the imaging magnification β by the optical system of the subject placed at the object distance X is

β = Fl/(X + fF) … (v)β = Fl / (X + fF)... (v)

이므로, 고체 촬상 소자의 촬상면 상에서의 거리(KP)는 물체측에서는 KP/β가 된다.Therefore, the distance KP on the imaging surface of the solid-state imaging device is KP / β on the object side.

이는 고체 촬상 소자를 구비한 촬상 유닛과, 상기 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계로 이루어지는 내시경 장치에 있어서, 얼마만큼 미세한 것이 해상되는지를 나타내고 있으므로, X = Xn(Xn : 피사계 심도 근점까지의 거리)으로 두고, 근점에 있어서의 내시경 장치의 분해능이 틀림없다. 이 값을 R로 하면,In the endoscope device comprising an imaging unit having a solid-state imaging element and a circuit system for processing an image signal transferred from the solid-state imaging element, how much finer resolution is resolved, so X = Xn (Xn: depth of field). Distance to the near point), the resolution of the endoscope apparatus at the near point must be correct. If we set this value to R,

R = KPㆍ(Xn + fF)/Fl … (ⅵ)R = KP (Xn + fF) / Fl... (Ⅵ)

로 나타낸다.Represented by

식 (vi)으로부터, 초점 거리(Fl)의 값이 작아지면, R의 값은 커진다.From equation (vi), when the value of focal length Fl becomes small, the value of R becomes large.

상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 화소 피치(P)의 고체 촬상 소자와 조합하는 대물 광학계로서, Fl이 상술의 조건식 (2) 및 조건식 (5)의 하한을 넘으면, 피사계 심도 내의 최근점(Xn)에 있어서, 분해능(R)의 값이 지나치게 커져버려 미세한 것이 보이지 않게 되어 버리므로, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.Depth of field as the objective optical system combined with the solid-state image sensor of the pixel pitch P prescribed | regulated by the above-mentioned conditional expression (1) and conditional formula (4), if Fl exceeds the lower limit of the above-mentioned conditional expression (2) and conditional expression (5). In the innermost point Xn, since the value of the resolution R becomes too large and a minute thing becomes invisible, the objective of this invention cannot be achieved.

따라서, 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 화소 피치(P)에 대해 상술의 조건식 (2)를 충족시키는 초점 거리의 대물 광학계를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the imaging unit using the solid-state image sensor of the color in which the color filter is arrange | positioned for every pixel, it is preferable to use the objective optical system of the focal length which satisfies the above-mentioned conditional expression (2) with respect to the pixel pitch P.

또한, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 화소 피치(P)에 대해 상술의 조건식 (5)를 충족시키는 초점 거리의 대물 광학계를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the imaging unit using the solid-state imaging element in which the luminance signal is generated for each pixel, it is preferable to use the objective optical system having the focal length that satisfies the conditional expression (5) described above with respect to the pixel pitch P.

한편, 상술의 조건식 (3) 및 조건식 (6)은, 상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 고체 촬상 소자와 조합되는 대물 광학계의 유효 F 넘버를 규정하고 있다.On the other hand, the conditional expressions (3) and (6) described above define the effective F number of the objective optical system combined with the solid-state imaging device defined by the conditional expressions (1) and (4).

렌즈에 의한 결상 시, 광은 회절의 영향을 받는 것이 알려져 있다. Fno.가 커질수록 점상은 회절의 영향에 의해 커지고, 이 점상의 크기가 있는 한계를 넘으면 아무리 핀트를 맞춰도 피사체의 가는부가 흐려진 것처럼 보이게 된다. 이 한계는 Rayleigh에 의해 2개의 점상이 접근하였을 때, 따로 따로의 상으로서 식별할 수 있는 한계의 거리로서 규정되어 있고, λ를 광의 파장, Fno.를 유효 F 넘버로 하면, 1.22ㆍλㆍFno.로 나타낸다.It is known that when imaging by a lens, light is affected by diffraction. The larger the Fno., The larger the point image is due to the effect of diffraction. If the point exceeds the limit of the size of the point image, no matter how much the focus is adjusted, the thin part of the subject will appear blurred. This limit is defined by Rayleigh as the distance of the limit which can be identified as a separate image when two points approach each other. When λ is the wavelength of light and Fno. Is an effective F number, 1.22. Denoted by.

상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 고체 촬상 소자와, 상술의 조건식 (2) 및 조건식 (5)에서 규정한 대물 광학계의 조합에 있어서, Fno.가 조건식의 상한을 넘으면, 핀트를 맞춰도 피사체의 가는부가 흐려진 것처럼 보여, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.In the combination of the solid-state imaging device defined by the above Conditional Expressions (1) and (4) and the objective optical system specified by the above Conditional Expressions (2) and (5), if Fno. Exceeds the upper limit of the Conditional Expression, Even if it is set to, the thin part of the subject appears to be blurred, and the object of the present invention cannot be achieved.

또한, 상술의 식 (ⅳ)로부터 알 수 있는 바와 같이, Fno.의 값이 작아지면 피사계 심도는 좁아진다.In addition, as can be seen from the above equation (i), when the value of Fno. Decreases, the depth of field becomes narrower.

상술의 조건식 (1) 및 조건식 (4)에서 규정한 고체 촬상 소자와, 상술의 조건식 (2) 및 조건식 (5)에서 규정한 대물 광학계의 조합에 있어서, Fno.가 조건식의 하한을 넘으면 피사계 심도가 좁아져 버리고, 근점에서 충분한 배율 혹은 해상력이 얻어지지 않게 되거나 원경에서 핀트가 흐려져 버려, 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.In the combination of the solid-state imaging device defined in the above Conditional Expressions (1) and (4) and the objective optical system specified in the above Conditional Expressions (2) and (5), if Fno. Exceeds the lower limit of the Conditional Expression, the depth of field Becomes narrow, sufficient magnification or resolving power cannot be obtained at the near point, or the focus is blurred at the far-field, and the object of the present invention cannot be achieved.

따라서, 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 화소 피치(P)에 대해 상술의 조건식 (3)을 충족시키는 유효 F 넘버의 대물 광학계를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the imaging unit using the solid-state image sensor of the color in which the color filter is arrange | positioned for every pixel, it is preferable to use the objective optical system of the effective F number which satisfy | fills the above-mentioned conditional expression (3) with respect to the pixel pitch P.

또한, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 유닛에 있어서는, 화소 피치(P)에 대해 상술의 조건식 (6)을 충족시키는 유효 F 넘버의 대물 광학계를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the imaging unit using the solid-state imaging device in which the luminance signal is generated for each pixel, it is preferable to use the objective optical system of the effective F number that satisfies the conditional expression (6) described above with respect to the pixel pitch (P).

또한, 상술의 조건식 (1), 조건식 (2), 조건식 (3)은, 어느 하나 혹은 전부가 하기 조건식 (1)', 조건식 (2)', 조건식 (3)'을 충족시키도록 구성하면, 촬상 유닛의 확대 배율과 분해능의 밸런스가 좋고, 더 적합하다.In addition, if the above-mentioned condition (1), condition (2), and condition (3) are comprised so that one or all may satisfy | fill following condition (1) ', condition (2)', and condition (3) ', The balance of the magnification and resolution of the imaging unit is good, and more suitable.

조건식 (1)' 390 < IH/P < 510Conditional Expression (1) '390 <IH / P <510

조건식 (2)' 390 < Fl/P < 510Conditional Expression (2) '390 <Fl / P <510

조건식 (3)' 3000 × P < Fno. < 4200 × PConditional Expression (3) '3000 × P <Fno. <4200 × P

또한, 상술의 조건식 (4), 조건식 (5), 조건식 (6)은, 어느 하나 혹은 전부가 하기 조건식 (4)', 조건식 (5)', 조건식 (6)'을 충족시키도록 구성하면, 촬상 유닛의 확대 배율과 분해능의 밸런스가 좋고, 더 적합하다.In addition, if the above-mentioned condition (4), condition (5), and condition (6) are comprised so that one or all may satisfy | fill following condition (4) ', condition (5)', condition (6) ', The balance of the magnification and resolution of the imaging unit is good, and more suitable.

조건식 (4)' 260 < IH/P < 340Conditional Expression (4) '260 <IH / P <340

조건식 (5)' 260 < Fl/P < 340Conditional Expression (5) '260 <Fl / P <340

조건식 (6)' 2000 × P < Fno. < 2800 × PConditional Expression (6) '2000 × P <Fno. <2800 × P

본 발명에 의한 내시경은, 전술의 조건을 충족시키는 고체 촬상 소자 및 대물 광학계에 의해 구성되는 것이 필수적이지만, 대물 광학계의 결상면 근방에 배치하는 고체 촬상 소자의 촬상면 위치도 규정할 필요가 있다.It is essential that the endoscope according to the present invention is constituted by a solid-state imaging device and an objective optical system that satisfy the above-mentioned conditions, but it is also necessary to define the imaging surface position of the solid-state imaging device disposed in the vicinity of the image plane of the objective optical system.

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 사용할 경우, 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 10 % 이상일 경우, 착란원 직경이 허용 착란원 직경을 넘지 않고, 피사계 심도 내로 간주할 수 있기 때문에 고체 촬상 소자의 촬상면과 대물 광학계의 광축이 수직으로, 또한 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치하는 것이 바람직하다.In the case of using a solid-state imaging device of a color in which a color filter is arranged for each pixel, when the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) is 10% or more, the confocal circle diameter does not exceed the permissible constellation circle diameter and the depth of field Since the optical axis of the imaging surface of the solid-state image sensor and the objective optical system is perpendicular to each other, and the MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 x P) at an object distance of 4 mm, and an object distance of 50 mm It is preferable to arrange | position the imaging surface of the said solid-state imaging element in the position where all MTF on an optical axis in spatial frequency 1 / (3 * P) of the above becomes 10% or more.

또는, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 사용할 경우, 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF가 10 % 이상일 경우, 착란원 직경이 허용 착란원 직경을 넘지 않고, 피사계 심도 내로 간주할 수 있기 때문에 고체 촬상 소자의 촬상면과 대물 광학계의 광축이 수직으로, 또한 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치하는 것이 바람직하다.Alternatively, in the case of using a solid-state imaging device in which a luminance signal is generated for each pixel, when the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 × P) is 10% or more, the diameter of the confusion circle does not exceed the allowable confusion circle diameter, Since it can be regarded as the depth, the optical axis of the imaging surface of the solid-state imaging device and the objective optical system are perpendicular to each other, and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 x P) at an object distance of 4 mm, and an object distance of 50 mm. It is preferable to arrange | position the imaging surface of the said solid-state image sensor in the position where all MTF on the optical axis in spatial frequency 1 / (2 * P) becomes 10% or more.

또는, 상술의 조건식 (1), 조건식 (2), 조건식 (3)에 잘 맞는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자와 대물 광학계의 편성, 또는 상술의 조건식 (4), 조건식 (5), 조건식 (6)에 잘 맞는 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자와 대물 광학계의 조합에 의해 구성되고, 고체 촬상 소자의 촬상면과 대물 광학계의 광축이 수직으로 광축 상(화상 중심)에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위를 d1로, 광축 상(화상 중심)에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위를 d2로 하였을 때, 광축 상에서 대물 광학계의 선단부면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 물점은 d1, d2의 양쪽에 포함되고, 광축 상에서 대물 광학계의 선단부면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되는 위치에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치하는 것이 바람직하다.Alternatively, the combination of the solid-state image sensor and the objective optical system of a color in which a color filter is arranged for each pixel well suited to the above conditional expression (1), conditional expression (2) and conditional expression (3), or conditional expression (4) and conditional expression (5) ), Which is composed of a combination of a solid-state image sensor and an objective optical system in which a luminance signal is generated for each pixel that satisfies Conditional Expression (6), and the image plane of the solid-state image sensor and the optical axis of the objective optical system are perpendicular to each other on the optical axis (image center). When the range of the object side with the resolution of 25 / mm or more is d1 and the range of the object side with the resolution of 2 / mm or more on the optical axis (image center) is d2, it is determined from the distal end surface of the objective optical system on the optical axis. It is preferable to arrange the imaging surface of the solid-state imaging device at a position where the object point at the position of mm is included in both d1 and d2, and the object point at the position of 50 mm from the distal end surface of the objective optical system on the optical axis is included only in d2. The.

3.5 ㎜의 위치에 있는 물점이, 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위(d2)에 포함되고, 또한 해상력이 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위(d1)에 포함되도록 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치함으로써, 예를 들어 의료용의 내시경 장치에서는 대장 피트 패턴 등의 생체 조직의 미세 구조가 관찰 가능하게 되고, 병변부의 정확한 진단이나 처치를 행할 경우에 유용하다.The imaging surface of the solid-state imaging element so that the object point at the position of 3.5 mm is included in the range d2 on the object side having a resolution of 2 or more / mm or more, and included in the range d1 on the object side having a resolution of 25 or more / mm or more. By arranging, the microscopic structure of biological tissues such as a colonic pit pattern can be observed, for example, in a medical endoscope device, it is useful when accurate diagnosis or treatment of a lesion is performed.

또한, 50 ㎜의 위치에 있는 물점이, 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위(d2)에 포함됨으로써 원경을 관찰할 경우에도 선명한 화상이 얻어지므로, 생체 내부를 광범위하게 관찰하면서 스크리닝을 행하는 동시에, 내시경 선단 삽입부를 관찰하고 싶은 부위까지 유도하는 조작을 용이하게 행할 수 있다.In addition, since an object at a position of 50 mm is included in the range d2 on the object side having a resolution of 2 / mm or more, a clear image is obtained even when observing the far field, so that screening is performed while observing the inside of a living body extensively. At the same time, the operation of guiding the endoscope insertion portion to the portion where the end portion is desired can be easily performed.

또는, 상술의 조건식 (1), 조건식 (2), 조건식 (3)에 잘 맞는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자와 대물 광학계의 편성, 또는 상술의 조건식 (4), 조건식 (5), 조건식 (6)에 잘 맞는 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자와 대물 광학계의 편성에 의해 구성되고, 고체 촬상 소자의 촬상면과 대물 광학계의 광축이 수직으로 물체 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 물체 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는 위치에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면을 배치하는 것이 바람직하다.Alternatively, the combination of the solid-state image sensor and the objective optical system of a color in which a color filter is arranged for each pixel well suited to the above conditional expression (1), conditional expression (2) and conditional expression (3), or conditional expression (4) and conditional expression (5) ), When the solid-state imaging device and the objective optical system in which the luminance signal is generated for each pixel that satisfies the conditional formula (6) are formed, and the image plane of the solid-state imaging device and the optical axis of the objective optical system are perpendicular to the object distance of 4 mm. It is preferable to arrange the imaging surface of the solid-state imaging device at a position having a resolution of 35 µm or more and a resolution of 0.45 mm or more when the object distance is 50 mm.

물체 거리 4 ㎜에 있어서, 35 ㎛ 이상의 분해능을 가짐으로써, 예를 들어 의료용 내시경 장치에서는 대장 피트 패턴 등의 생체 조직의 미세 구조가 관찰 가능하게 되고, 병변부의 정확한 진단이나 처치를 행할 경우에 유용하다.By having a resolution of 35 µm or more at an object distance of 4 mm, for example, in a medical endoscope device, the microstructure of a living tissue such as a large intestine pit pattern can be observed, which is useful when accurate diagnosis or treatment of a lesion is performed. .

또한, 물체 거리 50 ㎜에 있어서, 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 가짐으로써 원경을 관찰할 경우에도 선명한 화상이 얻어지므로, 생체 내부를 광범위하게 관찰하면서 스크리닝을 행하는 동시에, 내시경 선단 삽입부를 관찰하고 싶은 부위까지 유도하는 조작을 용이하게 행할 수 있다.In addition, at an object distance of 50 mm, having a resolution of 0.45 mm or more, a clear image is obtained even when observing a far field. Therefore, screening is performed while observing the inside of a living body extensively, and guided to a portion where the endoscope insertion part is to be observed. Operation can be easily performed.

상술한 바와 같은 형태에서 대물 광학계와 고체 촬상 소자를 배치함으로써 원경으로부터 근점까지 연속적인 넓은 피사계 심도를 갖고, 또한 3 내지 4 ㎜ 등의 사용하기 쉬운 거리에서 높은 분해능을 갖는 선명한 화상이 얻어진다.By arranging the objective optical system and the solid-state image sensor in the form described above, a clear image having a wide depth of field continuously from the far-field to the near point and having high resolution at an easy-to-use distance such as 3 to 4 mm can be obtained.

또한, 내시경 선단 삽입부로부터 4 ㎜의 거리까지 처치용 채널을 통과시켜 생검감자 등의 처치구를 돌출시켰을 때에, 처치구의 적어도 일부가 촬상 유닛의 시야 내에 들어가도록 촬상 유닛과 처치용 채널을 배치함으로써 생체 조직의 미세 구조를 관찰하면서 조직의 채취 등을 행할 수 있게 된다. 이에 의해, 병변부의 처치 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, when the treatment channel such as a biopsy potato is projected by passing the treatment channel to a distance of 4 mm from the endoscope insertion portion, the imaging unit and the treatment channel are disposed so that at least a portion of the treatment instrument falls within the field of view of the imaging unit. While observing the microstructure of the living tissue, the tissue can be collected and the like. Thereby, the treatment precision of a lesion part can be improved.

상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명에 의한 내시경은, 이하와 같은 효과가 얻어진다.By setting it as the above-mentioned structure, the endoscope according to this invention can acquire the following effects.

ㆍ 원경이 관찰 가능하기 때문에 스코프의 삽입 및 스크리닝이 행하기 쉬움ㆍ Easy to insert and screen scope because of the observable

ㆍ 원경이 관찰 가능하기 때문에 확대 관찰하고 싶은 부위로의 어프로치를 스무드하게 행할 수 있음ㆍ Because the distance can be observed, the approach to the area to be magnified can be smoothly performed.

ㆍ 3 내지 4 ㎜ 등의 사용하기 쉬운 거리에서 높은 분해능을 갖는 확대 화상을 얻을 수 있음A magnified image with high resolution can be obtained at an easy-to-use distance such as 3 to 4 mm

ㆍ확대 관찰 시, 원경측은 연속적으로 피사계 심도 내이기 때문에 피사체를 놓치기 어려움ㆍ It is difficult to miss the subject because the far side is continuously within the depth of field when zoomed in.

ㆍ 줌잉 등의 번잡한 조작이 불필요하기 때문에 조작이 용이함ㆍ Easy operation because complicated operation such as zooming is unnecessary

ㆍ 촬상 유닛에 가동부가 없기 때문에 삽입부 외부 직경을 가늘게 구성할 수 있음 Since the imaging unit has no moving parts, the outer diameter of the insert can be made thin

ㆍ 촬상 유닛에 가동부가 없기 때문에 제조 비용을 낮게 억제할 수 있음ㆍ Since the imaging unit has no moving parts, manufacturing cost can be kept low

ㆍ 확대 화상을 관찰하면서 처치구가 시야 내에 들어가기 때문에 정밀도의 높은 처치를 행할 수 있음Since the treatment tool enters the field of view while observing the magnified image, the treatment with high accuracy can be performed.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 원경이 관찰 가능하기 때문에 스크리닝 및 확대 관찰하고 싶은 부위로의 스무즈한 어프로치를 행할 수 있고, 줌잉 등의 번잡한 조작을 행하는 일 없이 피사체에 3 내지 4 ㎜ 정도까지 근접하여 확대 관찰을 행할 수 있고, 또한 확대 관찰하면서 처치구에 의한 처치를 행할 수 있어, 삽입부 외부 직경이 가늘게 제조 비용이 낮은 내시경 및 내시경 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, since a distant view can be observed, a smooth approach can be performed to a site to be screened and magnified, and about 3 to 4 mm without subjecting a complicated operation such as zooming. The magnified observation can be performed in close proximity, and the treatment tool can be carried out while the magnified observation is performed, so that an endoscope and an endoscope apparatus having a low manufacturing cost with a small external diameter of the insert can be provided.

도1은 고체 촬상 소자의 표시 영역의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a display area of a solid-state imaging device.

도2는 별도의 고체 촬상 소자의 표시 영역의 설명도이다.2 is an explanatory view of a display area of another solid-state imaging device.

도3은 내시경 장치의 구성의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of the configuration of the endoscope apparatus.

도4는 분해능의 정의의 설명도이다.4 is an explanatory view of the definition of the resolution.

도5는 분해능의 측정 방법의 설명도이다.5 is an explanatory diagram of a method for measuring resolution.

도6은 별도의 분해능의 측정 방법의 설명도이다.6 is an explanatory diagram of another measuring method of resolution.

도7은 해상력의 정의의 설명도이다.7 is an explanatory view of the definition of the resolution power.

도8은 본 발명의 제1 실시예의 대물 광학계 단면도이다.8 is a cross-sectional view of an objective optical system of the first embodiment of the present invention.

도9는 본 발명의 제1 실시예의 촬상 유닛이 단면도이다.Fig. 9 is a sectional view of the imaging unit of the first embodiment of the present invention.

도10은 본 발명의 제1 실시예의 내시경 삽입부를 선단부에서 본 도면이다.Fig. 10 is a view of the endoscope inserting portion of the first embodiment of the present invention as seen from its distal end;

도11은 본 발명의 제1 실시예의 내시경 삽입부가 단면도이다.Figure 11 is a sectional view of the endoscope insertion portion of the first embodiment of the present invention.

도12는 본 발명의 제2 실시예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 12 is a sectional view of the objective optical system of the second embodiment of the present invention.

도13은 본 발명의 제3 실시예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 13 is a sectional view of the objective optical system of the third embodiment of the present invention.

도14는 본 발명의 제4 실시예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 14 is a sectional view of the objective optical system of the fourth embodiment of the present invention.

도15는 본 발명의 제5 실시예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 15 is a sectional view of the objective optical system of the fifth embodiment of the present invention.

도16은 제1 종래예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 16 is a sectional view of the objective optical system of the first conventional example.

도17은 제2 종래예의 대물 광학계 단면도이다.Fig. 17 is a sectional view of the objective optical system of the second conventional example.

도18은 화소의 배열이 수평 방향의 1 라인마다 1/2 수평 피치가 흐려져 배치된 고체 촬상 소자의 설명도이다.Fig. 18 is an explanatory diagram of a solid-state imaging device in which an array of pixels is arranged with a 1/2 horizontal pitch blurred for each line in the horizontal direction.

본 발명의 내시경의 실시예로서, 대물 광학계의 데이터 및 고체 촬상 소자의 데이터를 나타낸다. 단, IH는 최대 상 높이, P는 고체 촬상 소자의 화소 피치, Fl은 대물 광학의 초점 거리, Fno.는 개구비 , 2ω는 시야각, R은 각 렌즈면의 곡률 반경, D는 각 렌즈의 두께 및 렌즈 간격, Ne는 e선에서의 굴절률, Vd는 아베수를 나타낸다.As an example of the endoscope of this invention, the data of an objective optical system and the data of a solid-state image sensor are shown. Where IH is the maximum image height, P is the pixel pitch of the solid-state image sensor, Fl is the focal length of the objective optical, Fno. Is the aperture ratio, 2ω is the viewing angle, R is the radius of curvature of each lens surface, and D is the thickness of each lens. And the lens spacing, Ne represents the refractive index in the e-ray, and Vd represents the Abbe's number.

또한, 비교를 위해 이하에 종래의 내시경의 대물 광학계 및 고체 촬상 소자로서 두 가지 예의 데이터를 나타낸다.For comparison, two examples of data are shown below as the objective optical system and the solid-state imaging device of the conventional endoscope.

[제1 종래예][First Conventional Example]

각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자Solid-state imaging device in which a luminance signal is generated for each pixel

IH = 0.76 ㎜ P = 0.0044 ㎜ IH/P = 173IH = 0.76 mm P = 0.0044 mm IH / P = 173

대물 광학계Objective optical system

Fl = 0.77698 ㎜ Fno. = 6.457 2ω = 133.6°Fl = 0.77698 mm Fno. = 6.457 2ω = 133.6 °

Fl/P = 177 1600 × P = 6.4 2800 × P = 11.2Fl / P = 177 1600 × P = 6.4 2800 × P = 11.2

Figure 112006082704236-PCT00001
Figure 112006082704236-PCT00001

도16에 제1 종래예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.Fig. 16 is a sectional view of the objective optical system of the first conventional example.

제1 종래예는 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 이용한 종래의 내시경 장치의 예이다.The first conventional example is an example of a conventional endoscope apparatus using a solid-state imaging element in which a luminance signal is generated for each pixel.

최고 해상력은 물체 거리 3.0 ㎜에 있어서 24개/㎜이며, 해상력 25개/㎜ 이상이 되는 범위를 갖지 않고 있다. 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 33 ㎜이다.The maximum resolution is 24 pieces / mm at an object distance of 3.0 mm, and does not have a range of 25 or more resolutions. The range of the object side whose resolution on an optical axis is 2 / mm or more is 0-33 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 49 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.57 ㎜이다. 피사계 심도는 3.0 ㎜ 내지 무한원(∞)이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 49 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.57 mm. The depth of field is from 3.0 mm to infinity (∞).

제1 종래예는 조건식 (4), 조건식 (5)에 의한 범위를 하회하는 경우이다. 이 경우, 피사계 심도는 넓게 취하지만, 같은 물체 거리와 비교하면, 분해능은 본 발명에 의한 내시경 장치보다 낮아져 버린다.The first conventional example is a case where the range of the conditional expression (4) and the conditional expression (5) is less than. In this case, the depth of field is wide, but compared with the same object distance, the resolution is lower than that of the endoscope apparatus according to the present invention.

Fno.를 더 크게 하여 근점측의 피사계 심도를 더 늘리고, 또한 물체에 접근하면, 보다 높은 분해능을 얻는 것이 가능하지만, 그 때 물체의 거리가 지나치게 근접해지므로 취급하기 어려워진다. 또한, 확대 관찰 시에는 처치구가 시야 내에 들어가지 않게 된다.If the Fno. Is made larger, the depth of field on the proximal side is further increased, and if the object is approached, a higher resolution can be obtained, but at that time, the distance of the object becomes too close, making it difficult to handle. In addition, the treatment instrument does not enter the field of vision at the time of magnification observation.

[제2 종래예]Second Conventional Example

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자Solid-state image sensor of color with a color filter arranged for each pixel

IH = 1.24 ㎜ P = 0.00205 ㎜ IH/P = 605IH = 1.24 mm P = 0.00205 mm IH / P = 605

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.29838 ㎜ Fno. = 8.532 2ω = 141.6°Fl = 1.29838 mm Fno. = 8.532 2ω = 141.6 °

Fl/P = 633 2400 × P = 5.28 4200 × P = 9.24Fl / P = 633 2400 × P = 5.28 4200 × P = 9.24

Figure 112006082704236-PCT00002
Figure 112006082704236-PCT00002

도17에 제2 종래예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.Fig. 17 is a sectional view of the objective optical system of the second conventional example.

제2 종래예는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 종래의 내시경 장치의 예이다.The second conventional example is an example of a conventional endoscope apparatus using a solid-state image sensor of color in which color filters are arranged for each pixel.

광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 5.8 내지 8.0 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 100 ㎜이다. 또한, 물체 거리가 4 ㎜는 피사계 심도 외이다. 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.25 ㎜이다. 피사계 심도는 6.5 내지 50 ㎜이다.The range of the object side with the resolution of 25 / mm or more on the optical axis is 5.8-8.0 mm, and the range of the object side with the resolution of 2 / mm or more on the optical axis is 0-100 mm. In addition, the object distance of 4 mm is outside the depth of field. The resolution when the object distance is 50 mm is 0.25 mm. The depth of field is 6.5 to 50 mm.

제2 종래예는 상술의 조건식 (1), 조건식 (2)에 의한 범위를 상회할 경우이다. 같은 물체 거리와 비교하면, 분해능은 본 발명에 의한 내시경보다 높아지지만, 피사계 심도가 좁아지기 때문에 피사체에 접근하면 핀트 흐려짐이 생기게 된다.The second conventional example is a case where it exceeds the range by the above-mentioned conditional expression (1) and conditional expression (2). Compared with the same object distance, the resolution is higher than that of the endoscope according to the present invention, but since the depth of field becomes narrower, focus blur occurs when the subject approaches.

Fno.를 더 크게 하면, 대물 광학계에 의한 회절상의 크기가 고체 촬상 소자의 허용 착란원을 넘어버리기 때문에 피사계 심도 내에서의 상의 콘트라스트가 저하되어 버린다. 따라서, 확대하고 싶은 부위가 있어도 접근하고자 하면 핀트 흐려짐으로 되어 버려, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.If Fno. Is made larger, the contrast of the image in the depth of field will be reduced because the size of the diffraction image by the objective optical system exceeds the allowable confusion circle of the solid-state imaging element. Therefore, even if there is a part to be enlarged, if it is approached, the focus becomes blurred, and the object of the present invention cannot be achieved.

다음에, 본 발명의 실시예의 데이터를 나타낸다.Next, the data of the Example of this invention is shown.

[제1 실시예][First Embodiment]

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자Solid-state image sensor of color with a color filter arranged for each pixel

IH = 1.442 ㎜ P = 0.003 ㎜ IH/P = 481IH = 1.442 mm P = 0.003 mm IH / P = 481

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.47866 ㎜ Fno. = 11.710 2ω = 132.3°Fl = 1.47866 mm Fno. = 11.710 2ω = 132.3 °

Fl/P = 493 2400 × P = 7.2 4200 × P = 12.6Fl / P = 493 2400 × P = 7.2 4200 × P = 12.6

Figure 112006082704236-PCT00003
Figure 112006082704236-PCT00003

도8에 제1 실시예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.8 is a sectional view of the objective optical system of the first embodiment.

제1 실시예는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 의료용 내시경 장치의 실시예이다.The first embodiment is an embodiment of a medical endoscope apparatus using a solid-state imaging device of color in which a color filter is arranged for each pixel.

물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 12.6 %, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 10.8 %이다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 x P) at an object distance of 4 mm is 12.6%, and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 x P) at an object distance of 50 mm is 10.8%. .

또한, 광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 3.2 내지 5.5 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 80 ㎜이다.Moreover, the range of the object side which is 25 / mm or more of resolution on the optical axis is 3.2-5.5 mm, and the range of the object side which is 2 / mm or more of resolution on the optical axis is 0-80 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 29 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.31 ㎜이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 29 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.31 mm.

따라서, 제1 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.Accordingly, the endoscope apparatus according to the first embodiment satisfies the following conditions.

즉, 대물 광학계와 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope provided with a fixed focus imaging unit composed of an objective optical system and a solid-state imaging device of color in which color filters are arranged for each pixel, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system has a conditional expression ( 2) and conditional expression (3), MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 x P) at the object distance of 4 mm of the objective optical system, and spatial frequency 1 / (3 at the object distance of 50 mm The imaging surface of a solid-state image sensor is arrange | positioned in the position where all MTF on an optical axis in xP) becomes 10% or more.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH :고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제1 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on a 1st Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과 촬상 유닛이 취득 한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서, 촬상 유닛은 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은, d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 대물 광학계의 결상 위치 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope apparatus including an endoscope including at least a fixed-focus imaging unit and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, in the imaging unit, a color filter is arranged for each pixel, and the conditional expression (1) The solid-state image sensor which satisfies, and the objective optical system which satisfy | fills conditional formula (2) and conditional formula (3), and the range in the object side of the said imaging unit whose resolution in the center of the image displayed on a display means is 25 pieces / mm or more. When d1 is a range on the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image displayed on the display means is 2 / mm or more, d2, it is 3.5 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. The object point on the optical axis at the position is included in both d1 and d2, and the object point is located at a position of 50 mm from the surface of the object side of the objective optical system constituting the imaging unit. The imaging surface of the solid-state imaging element is disposed near the imaging position of the objective optical system so as to be included only in silver d2.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제1 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on a 1st Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치된 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는다.That is, the fixed-focus imaging unit which forms an image of an object with an objective optical system, and acquires an image signal by the solid-state imaging element by which the color filter is arrange | positioned for every pixel in the imaging plane vicinity of the objective optical system, and transfers from a solid-state imaging element. In an endoscope apparatus provided with a circuit system for processing a resulting image signal, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system satisfies conditional expression (2) and conditional expression (3), from the objective optical system to the object. It has a resolution of 35 µm or more when the distance is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 내시경 선단부는 도10 및 도11에 나타낸 바와 같은 구성으로 되어 있다.The endoscope end portion has a configuration as shown in FIGS. 10 and 11.

도10은 내시경 선단 삽입부면을 정면에서 본 도면이며, 도11은 도10에 있어서의 B-B선을 따른 단면도이다.FIG. 10 is a front view of the endoscope insertion surface, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG.

내시경 선단 삽입부면으로부터 피사체를 향하여, 촬상 유닛(10)의 우측 아래 30°(도10에서는 좌측 아래 α = 30°)의 방향으로, 촬상 유닛의 광축으로부터 5.5 ㎜ 떨어진 위치에 처치용 채널의 중심이 배치되어 있다. 이 방향의 반화각(θ)은 59.2°, 대물 광학계의 제1 렌즈 표면(가장 물체측의 면)의 광선 높이(H)는 1.01 ㎜이며, 처치구를 2.68 ㎜ 이상 돌출시키면 처치구 선단부가 시야 범위에 들어가게 된다. 따라서, 이에 의해 제1 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.The center of the treatment channel is located at a position 5.5 mm away from the optical axis of the imaging unit in the direction of the lower right 30 ° (lower left α = 30 ° in FIG. 10) toward the subject from the endoscope insertion surface. It is arranged. The angle of view θ in this direction is 59.2 °, and the beam height H of the first lens surface (the surface on the object side) of the objective optical system is 1.01 mm. You are in range. Accordingly, the endoscope apparatus according to the first embodiment thereby satisfies the following conditions.

즉, 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서, 내시경 삽입부에는, 또한 처치구 삽입 관통 채널을 구비하고, 내시경 선단 삽입부로부터 4 ㎜의 거리까지 처치용 채널을 통과시켜 처치구를 돌출시켰을 때에, 처치구의 적어도 일부가 촬상 유닛의 시야 내에 들어가도록, 상기 촬상 유닛과 상기 처치구 삽입 관통 채널이 배치되어 있다.That is, in an endoscope provided with a fixed focus imaging unit, the endoscope insertion section is further provided with a treatment instrument insertion channel, and passes through the treatment channel to a distance of 4 mm from the endoscope insertion portion to protrude the treatment instrument. When doing so, the imaging unit and the treatment instrument insertion channel are arranged so that at least a portion of the treatment instrument falls within the field of view of the imaging unit.

제1 실시예에 의한 내시경 장치는 피사계 심도의 원점측이 60 ㎜, 피사계 심도의 근점측이 3.7 ㎜이다.In the endoscope apparatus according to the first embodiment, the origin side of the depth of field is 60 mm, and the proximal side of the depth of field is 3.7 mm.

원경에서는 체내로의 삽입, 병변부의 스크리닝에 충분한 성능을 갖고 있다. 또한, 근점측은 3.7 ㎜으로 28 ㎛의 분해능을 갖고 있고, 대장 피트 패턴 등의 확대 관찰을 행하는 것이 가능하다.In the far field, it has sufficient performance for insertion into the body and screening of lesions. Moreover, the near point side has a resolution of 28 micrometers at 3.7 mm, and can enlarge and observe a colon pit pattern etc.

이때, 원경측은 연속적으로 피사계 심도 내이기 때문에 확대 관찰하고 싶은 부위로의 어프로치가 스무드하게 행할 수 있는 결과, 피사체를 놓치기 어렵다는 특징이 있다.At this time, since the far side is continuously within the depth of field, the approach to the portion to be enlarged and observed can be smoothly performed. As a result, it is difficult to miss the subject.

또한, 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경과 같은 줌잉의 조작이 불필요하기 때문에 스코프의 조작이 용이하다.In addition, since the operation of zooming such as an endoscope provided with a zoom imaging unit is unnecessary, the operation of the scope is easy.

또한, 촬상 유닛에 가동부가 없기 때문에 줌식의 촬상 유닛을 구비한 내시경과 비교하여, 삽입부 외부 직경이 가늘고 제조 비용도 낮게 억제할 수 있다. 또한, 확대 화상을 관찰하면서 처치구가 시야 내에 들어가기 때문에 정밀도가 높은 처치가 행할 수 있다.Moreover, since there is no movable part in an imaging unit, compared with the endoscope provided with a zoom type imaging unit, an insertion part outer diameter is thin and manufacturing cost can also be suppressed low. In addition, since the treatment tool enters the field of view while observing the enlarged image, the treatment with high precision can be performed.

또한, 제1 실시예는 조건식 (1)', 조건식 (2)', 조건식 (3)'도 충족시키고 있다.In addition, the first embodiment also satisfies the conditional expression (1) ', the conditional expression (2)', and the conditional expression (3) '.

이와 같이, 제1 실시예에 의한 내시경은 물체 거리 3.7 ㎜에 있어서 28 ㎛의 분해능을 갖고, 이때 고체 촬상 소자의 표시 영역의 수평 방향의 폭을 2.4 ㎜와, 모니터 상에 비치는 화상의 수평 방향의 폭을 320 ㎜로 하면, 모니터 상에서의 배율은 45배가 되고, 동작 거리와 분해능과 배율의 밸런스가 매우 좋아지기 때문에, 더 적합하다.Thus, the endoscope according to the first embodiment has a resolution of 28 m at an object distance of 3.7 mm, wherein the horizontal width of the display area of the solid-state image sensor is 2.4 mm and the horizontal direction of the image reflected on the monitor. If the width is 320 mm, the magnification on the monitor is 45 times, and the balance between the operating distance, resolution and magnification becomes very good, which is more suitable.

[제2 실시예]Second Embodiment

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자Solid-state image sensor of color with a color filter arranged for each pixel

IH = 1.676 ㎜ P = 0.0035 ㎜ IH/P = 479IH = 1.676 mm P = 0.0035 mm IH / P = 479

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.58676 ㎜ Fno. = 12.965 2ω = 162.6°Fl = 1.58676 mm Fno. = 12.965 2ω = 162.6 °

Fl/P = 453 2400 × P = 8.4 4200 × P = 14.7Fl / P = 453 2400 × P = 8.4 4200 × P = 14.7

Figure 112006082704236-PCT00004
Figure 112006082704236-PCT00004

도12에 제2 실시예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.12 is a sectional view of the objective optical system of the second embodiment.

제2 실시예는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 내시경 장치의 실시예이다.The second embodiment is an embodiment of an endoscope apparatus using a solid-state imaging device of color in which a color filter is arranged for each pixel.

물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 15.4 %, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P}에서의 광축 상의 MTF는 13.9 %이다.MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 × P) at an object distance of 4 mm is 15.4%, and MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 × P} at an object distance of 50 mm is 13.9%. .

광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 2.9 내지 4.9 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 80 ㎜이다.The range of the object side with a resolution of 25 / mm or more on the optical axis is 2.9 to 4.9 mm, and the range of the object side with a resolution of 2 / mm or more on the optical axis is 0 to 80 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 32 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.34 ㎜이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 32 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.34 mm.

따라서, 제2 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.Accordingly, the endoscope apparatus according to the second embodiment satisfies the following conditions.

즉, 대물 광학계와 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope provided with a fixed focus imaging unit composed of an objective optical system and a solid-state imaging device of color in which color filters are arranged for each pixel, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system has a conditional expression ( 2) and conditional expression (3), MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 x P) at the object distance of 4 mm of the objective optical system, and spatial frequency 1 / (3 at the object distance of 50 mm The imaging surface of a solid-state image sensor is arrange | positioned in the position where all MTF on an optical axis in xP) becomes 10% or more.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550 Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제2 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on a 2nd Example meets the following conditions.

즉, 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서, 촬상 유닛은 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건 식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 표시 수단에 표시되는 화상 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 대물 광학계의 결상 위치 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope apparatus including an endoscope including at least a fixed focus imaging unit and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, in the imaging unit, a color filter is arranged for each pixel, and the conditional expression (1) is satisfied. And a range at the object side of the imaging unit having a resolution of 25 or more / mm at the center of the image displayed on the display means, comprising a solid-state imaging device configured to satisfy the conditional expressions (2) and (3). When the range at the object side of the imaging unit whose resolution is 2 or mm or more at the center of the image displayed on the display means is d2, the position of 3.5 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. The focal point on the optical axis at is contained in both d1 and d2, and the focal point at a position of 50 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit is The imaging surface of a solid-state imaging element is arrange | positioned near the imaging position of an objective optical system so that only d2 may be included.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × PConditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제2 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on a 2nd Example meets the following conditions.

즉, 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치된 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고 정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는다.That is, from an image pickup unit of a fixed focus type that forms an image of an object by an objective optical system and acquires an image signal by a solid-state image pickup device in which color filters are arranged for each pixel in the vicinity of the image plane of the objective optical system, and from the solid-state image pickup device. In an endoscope apparatus having a circuit system for processing a transferred image signal, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system satisfies conditional expression (2) and conditional expression (3), and the object from the objective optical system. It has a resolution of 35 µm or more when the distance to is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × PConditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

제2 실시예는 시야각이 162.6°이며, 한 번에 넓은 범위를 관찰할 수 있다는 특징을 갖고 있다.The second embodiment is characterized by the fact that the viewing angle is 162.6 ° and a wide range can be observed at one time.

따라서, 예를 들어 의료용 내시경 장치로서 이용하였을 경우, 원경에서는 넓은 시야를 갖기 위해 병변부의 스크리닝에 적합하고, 또한 3.2 ㎜로 28 ㎛의 분해능을 얻을 수 있기 때문에 대장 피트 패턴 등의 확대 관찰을 행하는 것이 가능한 내시경 장치를 구성할 수 있다.Therefore, when used as a medical endoscope, for example, it is suitable for the screening of lesions in order to have a wide field of view at a far field, and to obtain a resolution of 28 μm at 3.2 mm. Possible endoscope devices can be constructed.

[제3 실시예]Third Embodiment

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자Solid-state image sensor of color with a color filter arranged for each pixel

IH = 1.3 ㎜ P = 0.0025 ㎜ IH/P = 520IH = 1.3 mm P = 0.0025 mm IH / P = 520

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.33785 ㎜ Fno. = 10.003 2ω = 132.1°Fl = 1.33785 mm Fno. = 10.003 2ω = 132.1 °

Fl/P = 535 2400 × P = 6.0 4200 × P = 10.5Fl / P = 535 2400 × P = 6.0 4200 × P = 10.5

Figure 112006082704236-PCT00005
Figure 112006082704236-PCT00005

도13에 제3 실시예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.Fig. 13 is a sectional view of the objective optical system of the third embodiment.

제3 실시예는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 내시경 장치의 실시예이다.The third embodiment is an embodiment of an endoscope apparatus using a solid-state imaging device of color in which color filters are arranged for each pixel.

물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 9.2 %, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 10.6 %이다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at an object distance of 4 mm is 9.2%, and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × P) at an object distance of 50 mm is 10.6%. .

광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 3.7 내지 6.0 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 85 ㎜이다.The range of the object side with a resolution of 25 / mm or more on the optical axis is 3.7 to 6.0 mm, and the range of the object side with a resolution of 2 / mm or more on the optical axis is 0 to 85 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 30 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.28 ㎜이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 30 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.28 mm.

따라서, 제3 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.Accordingly, the endoscope apparatus according to the third embodiment satisfies the following conditions.

즉, 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치된 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는다.That is, the fixed-focus imaging unit which forms an image of an object with an objective optical system, and acquires an image signal by the solid-state imaging element by which the color filter is arrange | positioned for every pixel in the imaging plane vicinity of the objective optical system, and transfers from a solid-state imaging element. In an endoscope apparatus provided with a circuit system for processing a resulting image signal, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system satisfies conditional expression (2) and conditional expression (3), from the objective optical system to the object. It has a resolution of 35 µm or more when the distance is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거 리[㎜] IH: distance from the center to the furthest position in the display area of the solid-state image sensor [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

제3 실시예는 IH/P, Fl/P, Fno.의 각 파라미터가 상술의 조건식 (1), 조건식 (2), 조건식 (3)에 있어서 규정한 범위 내의 상한 근접한 예이다.The third embodiment is an example in which the parameters of IH / P, Fl / P, and Fno. Are close to the upper limits within the ranges defined by the above conditional expressions (1), (2), and (3).

제3 실시예에 의한 내시경 장치는 근점측의 피사계 심도가 4.2 ㎜가 되어 약간 근접하기 어려워지지만, 4.2 ㎜에 있어서 27 ㎛라는 분해능이 얻어지고, 본 발명에 의한 목적을 충분히 충족시킬 수 있다. 또한, 고체 촬상 소자의 화소수가 비교적 많기 때문에 고 정밀한 화상이 얻어진다는 특징이 있다.In the endoscope apparatus according to the third embodiment, the depth of field on the proximal side becomes 4.2 mm, making it difficult to approach a little, but a resolution of 27 m is obtained at 4.2 mm, and the object of the present invention can be sufficiently satisfied. Moreover, since the number of pixels of a solid-state image sensor is comparatively large, it has the characteristic that a high precision image is obtained.

[제4 실시예][Example 4]

화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자Solid-state image sensor of color with a color filter arranged for each pixel

IH = 1.32 ㎜ P = 0.004 ㎜ IH/P = 330IH = 1.32 mm P = 0.004 mm IH / P = 330

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.27394 ㎜ Fno. = 10.326 2ω = 125.9°Fl = 1.27394 mm Fno. = 10.326 2ω = 125.9 °

Fl/P = 318 2400 × P = 9.6 4200 × P = 16.8Fl / P = 318 2400 × P = 9.6 4200 × P = 16.8

Figure 112006082704236-PCT00006
Figure 112006082704236-PCT00006

도14에 제4 실시예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.Fig. 14 is a sectional view of the objective optical system of the fourth embodiment.

제4 실시예는 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 이용한 내시경 장치의 실시예이다.The fourth embodiment is an embodiment of an endoscope apparatus using a solid-state imaging device of color in which a color filter is arranged for each pixel.

물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × 원에서의 광축 상의 MTF는 24.8 %, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF는 11.5 %이다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 × circle) at an object distance of 4 mm is 24.8%, and the MTF on the optical axis at the spatial frequency at 1 / (3 × P) at an object distance of 50 mm is 11.5%.

광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 3.2 내지 3.9 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 55 ㎜이다.The range of the object side with a resolution of 25 / mm or more on the optical axis is 3.2 to 3.9 mm, and the range of the object side with a resolution of 2 / mm or more on the optical axis is 0 to 55 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 38 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.47 ㎜이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 38 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.47 mm.

따라서, 제4 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.Therefore, the endoscope apparatus which concerns on 4th Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 대물 광학계와 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고, 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope provided with a fixed focus imaging unit composed of an objective optical system and a solid-state imaging device of color in which color filters are arranged for each pixel, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (1), and the objective optical system has a conditional expression ( 2) and conditional expression (3), MTF on the optical axis at spatial frequency 1 / (3 x P) at the object distance of 4 mm of the objective optical system, and spatial frequency 1 / (3 at the object distance of 50 mm The imaging surface of a solid-state image sensor is arrange | positioned in the position where all MTF on an optical axis in xP) becomes 10% or more.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제4 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on 4th Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서, 촬상 유닛은 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 표시 수단에 표시되 는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 대물 광학계의 결상 위치 근방에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope apparatus including an endoscope including at least a fixed focus imaging unit and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, in the imaging unit, a color filter is arranged for each pixel, and the conditional expression (1) is satisfied. And an objective optical system satisfying Conditional Expression (2) and Conditional Expression (3), wherein the resolution at the center of the image displayed on the display means is at least 25 / mm at the object side of the imaging unit. When d1 is a range on the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image displayed on the display means is 2 / mm or more, d2, it is 3.5 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. The object point on the optical axis at the position is included in both d1 and d2, and the object point is located at a position of 50 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. To include only d2, it is the imaging surface of the solid-state image sensor arranged near the imaging position of the objective optical system.

조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550

조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550

조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

제4 실시예는 IH/P, Fl/P, Fno.의 각 파라미터가, 상술의 조건식 (1), 조건식 (2), 조건식 (3)에 있어서 규정한 범위 내의 하한 근접한 예이다.The fourth embodiment is an example in which each parameter of IH / P, Fl / P, and Fno. Is close to the lower limit within the range specified by the above conditional expression (1), conditional expression (2) and conditional expression (3).

제4 실시예에 의한 내시경 장치는 3.3 ㎜에 있어서 32 ㎛라 하는 분해능이 얻어진다.In the endoscope apparatus according to the fourth embodiment, a resolution of 32 占 퐉 is obtained at 3.3 mm.

상술의 조건식 (1)', 조건식 (2)', 조건식 (3)'을 충족시켰을 경우와 비교하여 분해능은 약간 낮아지지만, 본 발명에 의한 목적을 충분히 충족시킬 수 있다.Although the resolution decreases slightly compared with the above-mentioned condition (1) ', condition (2)' and condition (3) ', the object of the present invention can be sufficiently satisfied.

또한, 고체 촬상 소자의 화소수가 비교적 적게 되므로 내시경 삽입부의 외부 직경의 세경화나 선단부 경질 길이의 단축화 등이 행하기 쉽다는 점에서 유리하다.In addition, since the number of pixels of the solid-state imaging device is relatively small, it is advantageous in that the external diameter of the endoscope insertion portion is reduced in size, the tip length in hardened length, and the like are easily performed.

[제5 실시예][Example 5]

각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자Solid-state imaging device in which a luminance signal is generated for each pixel

IH = 1.05 ㎜ F = 0.0035 ㎜ IH/P = 300IH = 1.05 mm F = 0.0035 mm IH / P = 300

대물 광학계Objective optical system

Fl = 1.04272 ㎜ Fno. = 8.625 2ω = 133.7°Fl = 1.04272 mm Fno. = 8.625 2ω = 133.7 °

Fl/P = 298 1600 × P = 5.6 2800 × P = 9.8Fl / P = 298 1600 × P = 5.6 2800 × P = 9.8

Figure 112006082704236-PCT00007
Figure 112006082704236-PCT00007

도15에 제5 실시예의 대물 광학계의 단면도를 도시하였다.Fig. 15 is a sectional view of the objective optical system of the fifth embodiment.

제5 실시예는 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 이용한 내시경 장치의 실시예이다.The fifth embodiment is an embodiment of an endoscope apparatus using a solid-state imaging device in which a luminance signal is generated for each pixel.

물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF는 14.3 %, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF는 11.6 %이다.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 x P) at an object distance of 4 mm is 14.3%, and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 x P) at an object distance of 50 mm is 11.6%. .

광축 상의 해상력 25개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 3.2 내지 5.5 ㎜, 광축 상의 해상력이 2개/㎜ 이상인 물체측의 범위는 0 내지 80 ㎜이다.The range of the object side with the resolution of 25 / mm or more on the optical axis is 3.2-5.5 mm, and the range of the object side with the resolution of 2 / mm or more on the optical axis is 0-80 mm.

또한, 물체 거리가 4 ㎜일 때의 분해능은 29 ㎛, 물체 거리가 50 ㎜일 때의 분해능은 0.34 ㎜이다.The resolution when the object distance is 4 mm is 29 µm and the resolution when the object distance is 50 mm is 0.34 mm.

따라서, 제5 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.Therefore, the endoscope apparatus which concerns on 5th Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 대물 광학계와 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (4)를 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키고, 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope having a fixed-focus imaging unit composed of an objective optical system and a solid-state imaging device for generating luminance signals for each pixel, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (4), and the objective optical system is conditional expression (5). ) And conditional expression (6), MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 x P) at the object distance of 4 mm of the objective optical system, and the spatial frequency at 1 / (2 x at the object distance of 50 mm The imaging surface of a solid-state image sensor is arrange | positioned in the position where all MTF on the optical axis in P) becomes 10% or more.

조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360

조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360

조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제5 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on 5th Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과, 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서, 촬상 유닛은 각 화소마다 휘도 신호가 생성되고, 또한 조건식 (4)를 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 대물 광학계의 결상 위치 근방에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있다.That is, in an endoscope apparatus including an endoscope including at least a fixed-focus imaging unit, and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, the imaging unit generates a luminance signal for each pixel, and further includes conditional expression (4). And a solid-state imaging device that satisfies the above condition, and an objective optical system that satisfies the conditional expressions (5) and (6), wherein the resolution at the center of the image displayed on the display means is 25 / mm or more in the object side of the imaging unit. Is d1 and the range on the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image displayed on the display means is 2 / mm or more is d2, the distance of 3.5 mm from the surface of the object side of the objective optical system constituting the imaging unit. The object point on the optical axis at the position is included in both d1 and d2, and the object point is located at a position of 50 mm from the most object side surface of the objective optical system constituting the imaging unit. To include only d2, there is an image pickup surface of said solid state image pickup device is arranged near the imaging position of the objective optical system.

조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360

조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360

조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

또한, 제5 실시예에 의한 내시경 장치는, 이하의 조건을 충족시키고 있다.In addition, the endoscope apparatus which concerns on 5th Example satisfy | fills the following conditions.

즉, 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 대물 광학계의 결상면 근방에서 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서, 고체 촬상 소자는 조건식 (4)를 충족시키고, 대물 광학계는 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는다.That is, from the fixed focus type imaging unit which forms an image of an object with an objective optical system, and acquires an image signal by the solid-state imaging element which produces | generates a luminance signal for each pixel in the vicinity of the imaging surface of the objective optical system, and from a solid-state imaging element. In an endoscope apparatus having a circuit system for processing a conveyed image signal, the solid-state imaging device satisfies conditional expression (4), and the objective optical system satisfies conditional expression (5) and conditional expression (6), and the object from the objective optical system. It has a resolution of 35 µm or more when the distance to is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to the object is 50 mm.

조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360

조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360

조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P

단,only,

P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor

IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm]

Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm]

Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system

제5 실시예에 의한 내시경 장치는, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 사용하고 있기 때문에 조명광이나 대물 광학계 내의 필터를 고안함으로써, 용이하게 형광 관찰이나 적외광 관찰이나 협대역광 관찰 등의 특수광 관찰에 사용할 수 있는 등의 특징을 갖고 있다.Since the endoscope apparatus according to the fifth embodiment uses a solid-state imaging device that generates a luminance signal for each pixel, it is easy to devise an illuminating light or a filter in an objective optical system to easily observe fluorescence, infrared light, narrowband light, or the like. It can be used for special light observation.

또한, 제5 실시예에 의한 내시경 장치는, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자를 사용하고 있기 때문에 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자를 사용한 내시경과 비교하여, 적은 화소수로 같은 사양의 촬상 유닛을 구성할 수 있다. 따라서, 내시경 삽입부의 외부 직경의 세경화나 선단부 경질 길이의 단축화 등을 행하기 쉽다는 점에서 유리하다.In addition, since the endoscope apparatus according to the fifth embodiment uses a solid-state imaging element in which a luminance signal is generated for each pixel, the number of pixels is small compared with an endoscope using a color solid-state imaging element in which a color filter is arranged for each pixel. The imaging unit of the same specification can be configured. Therefore, it is advantageous in that the external diameter of the endoscope insertion portion can be reduced in size, the tip length can be shortened, and the like.

또한, 최근 도18에 도시한 바와 같이 화소 배열의 수평 방향의 1 라인마다, 화소의 위치가 수평 방향의 화소 피치(PH)에 대해 PH/2만큼 어긋나게 배치된 구조의 고체 촬상 소자가 있다. 이와 같은 고체 촬상 소자의 경우, 화소가 종횡으로 격자 배열된 종래의 고체 촬상 소자는 휘도 신호의 생성 방법이 다르고, 출력되는 화상 신호에 있어서의 분해능이 화소가 종횡으로 격자 배열된 종래의 고체 촬상 소자의 1.6배의 화소수와 동등한 보고가 이루어져 있다[일본 사진 학회지 63(3), 1-5(2000)].Also, as shown in Fig. 18, there is a solid-state imaging device having a structure in which the position of the pixel is shifted by PH / 2 with respect to the pixel pitch PH in the horizontal direction for every one line in the horizontal direction of the pixel array. In the case of such a solid-state image pickup device, the conventional solid-state image pickup device in which pixels are arranged horizontally and horizontally differs in the method of generating a luminance signal, and the resolution in the output image signal is a conventional solid-state image pickup device in which pixels are arranged horizontally and horizontally. The report is equivalent to 1.6 times the number of pixels (Japanese Photographic Journal 63 (3), 1-5 (2000)).

따라서, 도18에 있어서 경사 방향의 화소 피치를 P'로 하였을 때, 이하의 계산식에 의해 수평 방향의 화소 피치(P)로 환산함으로써, 본 발명의 내시경 및 내시경 장치에 적용할 수 있다.Therefore, when the pixel pitch in the oblique direction is set to P 'in Fig. 18, it can be applied to the endoscope and endoscope apparatus of the present invention by converting the pixel pitch P in the horizontal direction by the following formula.

P = P' ×

Figure 112006082704236-PCT00008
P = P '×
Figure 112006082704236-PCT00008

다음에, 고체 촬상 소자를 3개 사용하여 1개의 화상 신호를 생성하는 방식의 소위 3판식의 촬상 유닛에 대해 생각한다.Next, a so-called three-plate type imaging unit of a system in which three solid-state imaging elements are used to generate one image signal is considered.

3판식에서는 피사체로부터의 광은 프리즘에 의해 3개로 나눌 수 있고, R, G, B의 3원색 각각에 대응하는 고체 촬상 소자에 할당된다. 각 개체 촬상 소자에서는, 각 화소마다 대응하는 색의 휘도 신호가 생성된다. 그리고, R의 휘도 신호, G의 휘도 신호, B의 휘도 신호의 3개로부터 1개의 휘도 신호와 1개의 색 정보를 얻는다. 이때, IH/P, Fl/P, Fno.의 값은 3개의 고체 촬상 소자의 전부에 있어서 같은 값이 된다.In the three-plate type, light from a subject can be divided into three by a prism, and is allocated to the solid-state image sensor corresponding to each of three primary colors of R, G, and B. In each individual imaging device, a luminance signal of a corresponding color is generated for each pixel. Then, one luminance signal and one color information are obtained from three of the luminance signal of R, the luminance signal of G, and the luminance signal of B. At this time, the values of IH / P, Fl / P, and Fno. Are the same in all three solid-state imaging elements.

따라서, 3판식의 경우에는 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자의 경우와 같이 생각하면, 본 발명의 내시경 및 내시경 장치에 적용할 수 있다.Therefore, in the case of the three-plate type, the same can be applied to the endoscope and the endoscope apparatus of the present invention in the same manner as in the case of the solid-state imaging device in which the luminance signal is generated for each pixel.

Claims (8)

대물 광학계와, 화소마다 색 필터가 배치된 컬러의 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서,In the endoscope provided with the objective optical system and the fixed-focus imaging unit comprised with the solid-state image sensor of the color in which the color filter was arrange | positioned for every pixel, 상기 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고,The solid-state imaging device satisfies the conditional formula (1), 상기 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고,The objective optical system satisfies conditional formula (2) and conditional formula (3), 상기 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(3 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에, 상기 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 x P) at the object distance 4 mm of the objective optical system and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (3 x P) at the object distance 50 mm are both The endoscope provided with the fixed-focus imaging unit characterized by the imaging surface of the said solid-state image sensor arrange | positioning in the position used as 10% or more. 조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550 조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550 조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과, 상기 촬상 유닛이 취득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서,In an endoscope apparatus including at least an endoscope including a fixed-focus imaging unit, and display means for displaying an image acquired by the imaging unit, 상기 촬상 유닛은 화소마다 색 필터가 배치되고, 또한 조건식 (1)을 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 상기 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 상기 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 상기 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 상기 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 상기 대물 광학계의 결상 위치 근방에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.The image pickup unit is composed of a solid-state image pickup device in which a color filter is disposed for each pixel and satisfies conditional expression (1), and an objective optical system that satisfies conditional expression (2) and conditional expression (3), and is displayed on the display means. The range at the object side of the imaging unit whose resolution at the center of is 25 or more is d1, and the range at the object side of the imaging unit having the resolution at the center of the image displayed on the display means is 2 / mm or more at d2. In this case, the object point on the optical axis at a position of 3.5 mm from the plane of the object side of the objective optical system constituting the imaging unit is included in both d1 and d2, and the object side of the objective optical system constituting the imaging unit is included. The imaging surface of the solid-state imaging device is disposed near the imaging position of the objective optical system so that the object point at a position of 50 mm from the surface is included only in d2. Endoscope apparatus as ranging. 조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550 조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550 조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 상기 대물 광학계의 결상면 근방에서 화소마다 색 필터가 배치된 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 상기 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서,A fixed-focus imaging unit that forms an image of an object by an objective optical system and acquires an image signal by a solid-state imaging device in which color filters are arranged for each pixel in the vicinity of the imaging plane of the objective optical system, and is transferred from the solid-state imaging device. In an endoscope device having a circuit system for processing the image signal to be 상기 고체 촬상 소자는 조건식 (1)을 충족시키고,The solid-state imaging device satisfies the conditional formula (1), 상기 대물 광학계는 조건식 (2) 및 조건식 (3)을 충족시키고,The objective optical system satisfies conditional formula (2) and conditional formula (3), 상기 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 상기 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.An endoscope apparatus having a resolution of 35 µm or more when the distance from the objective optical system to an object is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to an object is 50 mm. 조건식 (1) 300 < IH/P < 550Conditional Expression (1) 300 <IH / P <550 조건식 (2) 300 < Fl/P < 550Conditional Expression (2) 300 <Fl / P <550 조건식 (3) 2400 × P < Fno. < 4200 × P Conditional Expression (3) 2400 × P <Fno. <4200 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 대물 광학계와, 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자로 구성되는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서,In an endoscope provided with an objective optical system and a fixed focus imaging unit composed of a solid-state imaging device for generating a luminance signal for each pixel, 상기 고체 촬상 소자는 조건식 (4)를 충족시키고,The solid-state imaging device satisfies the conditional formula (4), 상기 대물 광학계는 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키고,The objective optical system satisfies conditional formula (5) and conditional formula (6), 상기 대물 광학계의 물체 거리 4 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF와, 물체 거리 50 ㎜에 있어서의 공간 주파수 1/(2 × P)에서의 광축 상의 MTF가 모두 10 % 이상이 되는 위치에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경.The MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 × P) at the object distance 4 mm of the objective optical system and the MTF on the optical axis at the spatial frequency 1 / (2 × P) at the object distance 50 mm are both An endoscope provided with a fixed-focus imaging unit, wherein the imaging plane of the solid-state imaging device is disposed at a position of 10% or more. 조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360 조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360 조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 적어도 고정 초점식의 촬상 유닛을 포함하는 내시경과, 상기 촬상 유닛이 취 득한 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한 내시경 장치에 있어서,An endoscope apparatus including at least an endoscope including an image pickup unit of a fixed focus type, and display means for displaying an image acquired by the image pickup unit, 상기 촬상 유닛은 각 화소마다 휘도 신호가 생성되고, 또한 조건식 (4)를 충족시키는 고체 촬상 소자와, 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키는 대물 광학계로 구성되고, 상기 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 25개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d1로, 상기 표시 수단에 표시되는 화상의 중심에서의 해상력이 2개/㎜ 이상인 상기 촬상 유닛의 물체측에서의 범위를 d2로 하였을 때, 상기 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 3.5 ㎜의 위치에 있는 광축 상의 물점은 d1과 d2의 양쪽에 포함되고, 상기 촬상 유닛을 구성하는 대물 광학계의 가장 물체측의 면으로부터 50 ㎜의 위치에 있는 물점은 d2에만 포함되도록, 상기 대물 광학계의 결상 위치 근방에 상기 고체 촬상 소자의 촬상면이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.The imaging unit is composed of a solid-state imaging element for generating a luminance signal for each pixel and satisfying the conditional expression (4), and an objective optical system satisfying the conditional expressions (5) and (6), and displayed on the display means. The range at the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image is 25 / mm or more is d1, and the range at the object side of the imaging unit whose resolution at the center of the image displayed by the display means is 2 / mm or more d2. In this case, the object point on the optical axis at a position of 3.5 mm from the plane of the object side of the objective optical system constituting the imaging unit is included in both d1 and d2, and the object side of the objective optical system constituting the imaging unit is included. The imaging surface of the solid-state imaging device is arranged near the imaging position of the objective optical system so that the object point at a position of 50 mm from the surface of the lens is included only in d2. Endoscopic device according to claim a. 조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360 조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360 조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 대물 광학계에 의해 물체의 상을 결상하고, 상기 대물 광학계의 결상면 근방에서 각 화소마다 휘도 신호가 생성되는 고체 촬상 소자에 의해 화상 신호를 취득하는 고정 초점식의 촬상 유닛과, 상기 고체 촬상 소자로부터 이송되어 오는 화상 신호를 처리하는 회로계를 구비한 내시경 장치에 있어서,A fixed-focus imaging unit that forms an image of an object by an objective optical system and acquires an image signal by a solid-state imaging device in which a luminance signal is generated for each pixel in the vicinity of an imaging plane of the objective optical system, and from the solid-state imaging device. In an endoscope apparatus provided with a circuit system for processing a conveyed image signal, 상기 고체 촬상 소자는 조건식 (4)를 충족시키고,The solid-state imaging device satisfies the conditional formula (4), 상기 대물 광학계는 조건식 (5) 및 조건식 (6)을 충족시키고,The objective optical system satisfies conditional formula (5) and conditional formula (6), 상기 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 4 ㎜일 때 35 ㎛ 이상의 분해능을 갖고, 상기 대물 광학계로부터 물체까지의 거리가 50 ㎜일 때 0.45 ㎜ 이상의 분해능을 갖는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.An endoscope apparatus having a resolution of 35 µm or more when the distance from the objective optical system to an object is 4 mm, and a resolution of 0.45 mm or more when the distance from the objective optical system to an object is 50 mm. 조건식 (4) 200 < IH/P < 360Conditional Expression (4) 200 <IH / P <360 조건식 (5) 200 < Fl/P < 360Conditional Expression (5) 200 <Fl / P <360 조건식 (6) 1600 × P < Fno. < 2800 × P Conditional Expression (6) 1600 × P <Fno. <2800 × P 단,only, P : 고체 촬상 소자의 수평 방향 화소 피치[㎜]P: horizontal pixel pitch [mm] of a solid-state image sensor IH : 고체 촬상 소자의 표시 영역 내의 중심으로부터 가장 먼 위치까지의 거리[㎜] IH: distance from the center in the display area of the solid-state image sensor to the furthest position [mm] Fl : 대물 광학계의 초점 거리[㎜]Fl: Focal length of the objective optical system [mm] Fno. : 대물 광학계의 유효 F 넘버 Fno. : Effective F number of objective optical system 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 고정 초점식의 촬상 유닛을 구비한 내시경에 있어서,In the endoscope provided with the fixed-focus imaging unit of any one of Claims 1-4, 내시경 삽입부에는, 또한 처치구 삽입 관통 채널을 구비하고, 내시경 선단 삽입부로부터 4 ㎜의 거리까지 처치용 채널을 통과시켜 처치구를 돌출시켰을 때에, 처치구의 적어도 일부가 촬상 유닛의 시야 내에 들어가도록, 상기 촬상 유닛과 상기 처치구 삽입 관통 채널이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내시경.The endoscope insertion portion further includes a treatment instrument insertion channel, so that at least a portion of the treatment instrument enters the field of view of the imaging unit when the treatment instrument is protruded through the treatment channel up to a distance of 4 mm from the endoscope insertion portion. And the imaging unit and the treatment instrument insertion channel are arranged. 제2항, 제3항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2, 3, 5 or 6, 내시경 삽입부에는 처치구 삽입 관통 채널을 더 구비하고, 내시경 선단 삽입부로부터 4 ㎜의 거리까지 처치용 채널을 통과시켜 처치구를 돌출시켰을 때에, 처치구의 적어도 일부가 촬상 유닛의 시야 내에 들어가도록, 상기 촬상 유닛과 상기 처치구 삽입 관통 채널이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.The endoscope insertion portion further includes a treatment instrument insertion channel, so that at least a portion of the treatment instrument enters the field of view of the imaging unit when the treatment instrument is protruded through the treatment channel up to a distance of 4 mm from the endoscope insertion portion. And the imaging unit and the treatment instrument insertion channel are arranged.
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