JP2001033710A - 拡大観察用内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ズーミングによる高倍率の拡大観察を簡単な操
作で容易に行うことができる拡大観察用内視鏡を提供す
ること。 【解決手段】対物光学系２０〜２４を通常観察状態から
拡大観察状態に切り換える際に、その切り換え動作の途
中までは対物光学系２０〜２４の焦点距離がほとんど変
化せずにベストフォーカス距離が近距離側に移動し、切
り換え動作の途中から後は対物光学系２０〜２４の焦点
距離が長くなる側にズーミングが行われてベストフォー
カス距離の変化が緩やかになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、対物光学系を通
常観察状態と拡大観察状態とに切り換えることができる
拡大観察用内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】拡大観察用内視鏡には二種類のタイプが
あり、その一つは対物光学系の焦点距離を変化させず
に、ベストフォーカス距離の調整（フォーカシング）を
極近距離まで可能にして、いわゆる近接拡大観察を可能
としたものであり、もう一つは、対物光学系の焦点距離
を可変にしたいわゆるズーミングによる拡大観察を可能
としたものである。

【０００３】そして、二つの方式のいずれの場合にも、
挿入部の手元側に連結された操作部から操作ワイヤを進
退操作することによって、挿入部の先端に配置された対
物光学系を動作させて切り換えを行うようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の二種類の拡大観
察用内視鏡のうち、近接拡大観察を行うものは、観察窓
が配置されている内視鏡の挿入部先端を被写体に近づけ
ていくのと同時に、操作ワイヤを操作してピント合わせ
を行い、最大２０〜６０倍程度の拡大像を観察すること
ができる。しかしその程度の拡大率では、微小病変発見
のための粘膜模様観察には不十分である。

【０００５】一方、ズーミングが行えるものは、粘膜模
様観察に十分な１００〜２００倍の高倍率まで拡大観察
することができるが、図１３に示される光学特性のよう
に、拡大率が大きくなるのに伴ってベストフォーカス距
離（被写体に最もピントがよく合う距離）が近くなる。
そして、高倍率になるほど被写界深度が浅くなり、観察
窓と被写体までの距離が僅かでもずれると観察像がいわ
ゆるピンボケになってしまう。

【０００６】したがって、拡大率を大きくするのに伴っ
て観察窓が配置された挿入部先端を被写体に近づけなけ
ればならないが、それと共に被写界深度がどんどん浅く
なるので非常に微妙で正確な操作が必要になり、実際に
ピントの合った拡大像を観察できるまでには長時間を要
し、術者が疲労してしまう場合が少なくなかった。

【０００７】そこで本発明は、ズーミングによる高倍率
の拡大観察を簡単な操作で容易に行うことができる拡大
観察用内視鏡を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の拡大観察用内視鏡は、挿入部の先端に配置
された対物光学系を、挿入部の手元側に連結された操作
部からの遠隔操作によって、通常観察状態と拡大観察状
態とに切り換えることができるようにした拡大観察用内
視鏡において、対物光学系を通常観察状態から拡大観察
状態に切り換える際に、その切り換え動作の途中までは
対物光学系の焦点距離がほとんど変化せずにベストフォ
ーカス距離が近距離側に移動し、切り換え動作の途中か
ら後は対物光学系の焦点距離が長くなる側にズーミング
が行われてベストフォーカス距離の変化が緩やかになる
ようにしたものである。

【０００９】また、対物光学系を通常観察状態から拡大
観察状態に切り換える際に、その切り換え動作の途中ま
で、対物光学系の焦点距離が全く変化しないようにして
も差し支えない。

【００１０】なお、切り換え動作が、挿入部の手元側か
ら操作ワイヤを進退操作することにより行われるもので
あってもよい。

【００１１】

【発明の実態の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図２は内視鏡の全体構成を示しており、
可撓管状の挿入部１の基端に操作部２が連結され、挿入
部１の先端部分に形成された湾曲部４は、操作部２に設
けられた湾曲操作ノブ３を回転操作することによって、
任意の方向に任意の角度だけ屈曲させることができる。

【００１２】湾曲部４の先端には、後述する対物光学系
等が内蔵された先端部本体１０が連結されている。ま
た、挿入部１と操作部２との連結部付近には、挿入部１
内に挿通配置された処置具挿通チャンネルの入口である
処置具挿入口５が突出配置されている。６は、対物光学
系における観察像の拡大率を変化させる操作を行うため
の光学系操作レバーである。

【００１３】操作部２の後部に連結された可撓性連結管
７の先端にはコネクタ８が連結されており、このコネク
タ８は、後述する照明用ライトガイドファイババンドル
に対する照明光の供給及び先端部本体１０に内蔵の固体
撮像素子で撮像された映像信号の処理等を行うための光
源装置兼ビデオプロセッサ（図示せず）に接続される。

【００１４】図３は、先端部本体１０の先端面に配置さ
れた観察窓１１と照明窓１２の各中心線を通る断面にお
ける挿入部１の先端部分の側面断面図、図５はそのＶ−
Ｖ断面図であり、４及び１０は、前出の湾曲部及び先端
部本体である。

【００１５】照明窓１２には照明光の配光角を広げる凹
レンズ１７が嵌め込まれていて、その内側にライトガイ
ドファイババンドル１８の射出端が配置されている。ま
た観察窓１１には、対物光学系の第１レンズであるカバ
ーレンズ２０が嵌め込まれており、その内側に、対物レ
ンズ群２１と固体撮像素子２４等が配置されている。２
２はＹＡＧレーザーカットフィルター、２３はカバーガ
ラスである。

【００１６】なお、本件においては、固体撮像素子２４
を含めて被写体の結像部に配置されたこれら結像関係部
材２０〜２４を「対物光学系」と称するものとする。湾
曲部４の骨組みは、複数の節輪をリベットで回動自在に
連結して構成されており、その最先端の節輪４ａが、先
端部本体１０の後端部外周面に被嵌されて固定ネジ４ｂ
によって連結固定されている。

【００１７】４ｃは、固定ネジ４ｂを螺合させるために
先端部本体１０に形成された凹み内に配置されたネジ
駒、４ｄは湾曲操作ワイヤ、４ｅは、伸縮自在なゴム製
の外装チューブである。

【００１８】図４は、通常観察状態における対物光学系
２０〜２４の周辺の構成を拡大して示し、図６及び図８
は、VI−VI断面及びVIII−VIII断面を示している。先端
部本体１０に軸線方向に形成された孔に嵌挿固定された
固定外筒２７に対して、固定内筒２８（固定筒）が後側
では図６にも示されるように直接嵌合して固定ネジ２９
で固定され、前側においては両者２７，２８の間にスペ
ース環３０が介挿固着されていて、両者２７，２８の間
には両端部を除く全長にわたって一定の隙間が確保され
ている。

【００１９】カバーレンズ２０は固定内筒２８の先端に
水密的にカシメ固定されていて、カバーレンズ２０の側
面と先端部本体１０との間を塞ぐように前蓋３１がスペ
ース環３０に接合されている。

【００２０】前蓋３１とカバーレンズ２０の側面との間
の隙間には脱泡したエポキシ系接着剤が充填されてお
り、前蓋３１と先端部本体１０との嵌合面にはシール用
のＯリング３２が装着されている。

【００２１】固定内筒２８内には、対物レンズ群２１が
取り付けられた対物枠３４と、観察像を撮像するための
固体撮像素子２４が取り付けられた受像部枠３５とが、
互いに独立して軸線方向に進退自在に嵌挿されている。
３３はＯリングである。

【００２２】対物レンズ群２１はレンズ枠３６内に組み
付けられてカシメ固定されており、そのレンズ枠３６が
対物枠３４に接合されている。ただし、レンズ枠３６を
対物枠３４にネジ固定してもよい。

【００２３】３７は、不要周辺光をカットするための遮
光マスクである。明るさ絞りは対物レンズ群２１の前端
面に配置されている。対物枠３４と受像部枠３５との間
には、両者３４，３５を遠ざける方向に付勢する第１の
圧縮コイルバネ４７が介装されていて、ガタつきが防止
されている。

【００２４】固体撮像素子２４は、例えばＴＡＢ（テー
プオートメイティングボンディング）基板等の可撓性基
板４４の先端に固着されていて、カバーガラス２３が固
体撮像素子２４の前端面に接合され、ＹＡＧカットフィ
ルター２２がカバーガラス２３の前端面に接合されてい
る。

【００２５】可撓性基板４４内には、固体撮像素子２４
の駆動回路等を構成する電子部品が搭載されたバッファ
基板４３が配置されていて、その後方に信号ケーブル４
５が引き出されている。

【００２６】カバーガラス２３と固体撮像素子２４と可
撓性基板４４の外周面には、電気絶縁性の薄い絶縁テー
プ３８が連続的に巻かれていて、導電性の筒状体からな
るシールド筒４０がその外側に被嵌されている。シール
ド筒４０には信号ケーブル４５のシールド線が接続され
ている。

【００２７】シールド筒４０の先端は固体撮像素子２４
の側面の途中の位置にあるので、そこからカバーガラス
２３の先端位置まで、絶縁テープ３８の外面部分には脱
泡した電気絶縁性のエポキシ系接着剤４１が充填されて
いる。

【００２８】そして、その部分からシールド筒４０の外
周にわたってさらに絶縁テープ３９が連続的に巻かれて
いて、シールド筒４０と受像部枠３５との間の電気絶縁
性が確保されている。４６は、受像部枠３５内にゴミが
侵入するのを防止するために後端側に充填されたシリコ
ン系接着剤である。

【００２９】このようにして固体撮像素子２４と電子回
路とが収容されたシールド筒４０は、受像部枠３５にね
じ込まれた固定ネジ４２により押圧固定されている。こ
の固定ネジ４２は、通常観察状態でピント出し調整を行
う際に一旦緩めて、さらに後述する近接拡大観察状態に
切り換えてピントの確認を行い、良い状態ならば締め付
けてシールド筒４０を受像部枠３５に固定する。

【００３０】ただし、その固定ネジ４２の先端面とシー
ルド筒４０の外周面との間には絶縁テープ３９が介在し
ているので、受像部枠３５とシールド筒４０との間の電
気絶縁性が確保されている。

【００３１】固定内筒２８の外周面には、第１、第２及
び第３のカム溝５１，５２，５３が形成された円筒形の
カム筒５０が、軸線回りに回転自在に被嵌されており、
そのカム筒５０を囲む位置に、操作ワイヤ２５によって
駆動されて軸線方向にスライドするスライド筒５５が配
置されている。

【００３２】スライド筒５５に穿設された孔に操作ワイ
ヤ２５の先端が通されていて、その先端に抜け止め環５
７が固着されている。スライド筒５５は、光学系操作レ
バー６を操作して操作ワイヤ２５を操作部２側に牽引す
る動作によって、図４において右方にスライド駆動され
る。

【００３３】そして、操作ワイヤ２５を逆方向（即ち、
前方）に移動させると固定内筒２８の外周を囲んで配置
された第２の圧縮コイルバネ５８の付勢力により、図４
において左方にスライド筒５５がスライド駆動される。
なお、第２の圧縮コイルバネ５８の付勢力は、通常観察
状態において第１の圧縮コイルバネ４７の付勢力より強
く設定されている。

【００３４】６２と６３は、挿入部１内において操作ワ
イヤ２５を全長にわたって軸線方向に進退自在に案内す
る二重構造の案内管であり、内側が可撓性チューブ６
２、外側が断面形状が矩形の密着巻きコイルパイプ６３
からなり、固定外筒２７に半田付け固定された接続パイ
プ６１に接着固定されている。可撓性チューブ６２は、
挿入部１内の各種内蔵物に塗布された潤滑剤が侵入する
のを防止する機能を有する。

【００３５】スライド筒５５には、カム筒５０に形成さ
れた第１のカム溝５１に先端がガタ無く移動自在に係合
する第１のピン６５が、内方に向けて突出する状態にね
じ込み固定されている。

【００３６】また対物枠３４には、第２のカム溝５２に
頭部が係合する第２のピン６６が外方に向けて突出する
状態にねじ込み固定されており、受像部枠３５には、第
３のカム溝５３に頭部が係合する第３のピン６７が外方
に向けて突出する状態にねじ込み固定されている。

【００３７】なお、固定内筒２８には、第２のピン６６
と第３のピン６７が通過する直進溝６８，６９が軸線と
平行方向に形成されている。また、第２のピン６６と第
３のピン６７は、頭部が第２のカム溝５２と第３のカム
溝５３に係合するので、図９にも示されるように、組み
立て時にドライバーの先を係合させるスリ割り溝６６
ａ，６７ａが、側面に露出しない半月状の窪みにより形
成されている。

【００３８】図７は、第１ないし第３のカム溝５１，５
２，５３と第１ないし第３のピン６５，６６，６７との
係合状態を示す展開図であり、各ピン６５，６６，６７
は図４及び図８等に示される通常観察状態の位置にあ
る。

【００３９】なお、第１のカム溝５１がカム筒５０の軸
線方向（即ち、光軸方向）となす角度θは、軽い操作力
量で円滑な動作を行わせるために１０°〜４５°の範囲
にあることが望ましい。この実施の形態ではθ≒３０°
に設定されている。

【００４０】この通常観察状態から操作部２の光学系操
作レバー６を操作して操作ワイヤ２５を牽引すると、ス
ライド筒５５が第２の圧縮コイルバネ５８の付勢力に抗
して後方（図４において右方）にスライドし、それと共
に移動する第１のピン６５と第１のカム溝５１との係合
によって、カム筒５０が軸線回りに回転駆動される。そ
の回転角度は最大で９０°である。

【００４１】カム筒５０が軸線回りに回転すると、カム
筒５０に形成された第２及び第３のカム溝５２，５３と
係合する第２及び第３のピン６６，６７が軸線方向に移
動させられ、対物枠３４が前方（図４において左方）に
スライドすると共に受像部枠３５が後方（図４において
右方）にスライドする。

【００４２】図１０は、カム筒５０が最大限に９０°回
転した後の対物光学系２０〜２４の周辺の状態を示し、
図１１は、カム溝５１，５２，５３とピン６５，６６，
６７との係合状態を示し、図１２は、図１０におけるXI
I−XII断面を示している。

【００４３】この状態では、対物レンズ群２１が前方に
移動して、固体撮像素子２４が後方に移動しており、そ
の結果、例えば通常観察時には視野角が１２０°で観察
距離が５〜１００ｍｍの範囲だったものが、焦点距離が
長くなり、視野角が４０°で観察距離が２〜４ｍｍの範
囲になって、顕微鏡的な近接拡大観察状態になってい
る。

【００４４】ただし、第２のカム溝５２の形状が、図７
及び図１１に示されるように、カム筒５０の回転角度が
０°〜４５°の範囲において軸線に対して垂直の向きに
形成されているので、第２のピン６６が軸線方向に移動
しない。

【００４５】したがって、その範囲では対物レンズ群２
１が移動せず、固体撮像素子２４だけが後方に移動する
ので、ズーミング（焦点距離の変化）は行われず、フォ
ーカシングだけが行われてベストフォーカス距離が近距
離側に移動する。

【００４６】そして、カム筒５０の回転角度が４５°〜
９０°の範囲では、第２のカム溝５２が軸線方向に対し
て大きな角度を付けて形成されており、対物レンズ群２
１が前方に移動して、固体撮像素子２４が後方に移動す
るので、焦点距離が長くなる方向にズーミングが行われ
る。

【００４７】それと同時に、ベストフォーカス距離も近
距離側に移動するが、その変化の程度は、カム筒５０の
回転角度が０°〜４５°の範囲の場合と比較すると極め
て小さい。

【００４８】図１は、そのような動作により生じる、操
作ワイヤ２５の移動量に対する観察画像の拡大率の変化
特性を、ベストフォーカス距離の変化と共に示してお
り、通常観察状態から拡大観察状態に切り換える操作の
際に、その切り換え動作のほぼ中間までは対物光学系２
０〜２４の焦点距離が変化せずにベストフォーカス距離
が近距離側に移動し、中間から後は、対物光学系２０〜
２４の焦点距離が長くなる側にズーミングが行われてベ
ストフォーカス距離の変化が極めて僅かになる。

【００４９】このように、通常観察状態から拡大観察状
態に切り換える際の切り換え動作の中間（カム筒５０の
回転角度が０°〜４５°の範囲）までは、ベストフォー
カス距離が近くなる近接拡大観察状態になる変化が行わ
れるので、その間は、光学系操作レバー６を操作しなが
ら観察窓１１を被写体に近づけて、例えば５０倍程度ま
での拡大率を得ることができる。

【００５０】そして、切り換え動作の後半（カム筒５０
の回転角度が４５°〜９０°の範囲）においては、ベス
トフォーカス距離の変化が僅かなので、観察窓１１と被
写体との間の距離を変えなくても被写界深度によってほ
とんどピンボケにならず、ズーミングによって、例えば
最大限１５０〜２００倍程度の拡大率にすることができ
る。

【００５１】このように、観察窓１１と被写体との間の
距離を変える必要があるのは前半のフォーカシング動作
時だけであり、後半のズーミング時には観察窓１１と被
写体との間の距離を変える必要がなく、単純に光学系操
作レバー６を操作するだけでよいので、観察像の拡大率
切り換え操作を、微小病変発見のための粘膜模様観察に
必要な大きな拡大率まで容易に行うことができる。

【００５２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば通常観察状態から拡大観察状態
に切り換える際の切り換え動作の前半の範囲（カム筒５
０の回転角度が０°〜４５°の範囲）において、ズーミ
ングが僅かに行われる（カム筒５０の回転角度が４５°
〜９０°の範囲の場合と比較して、焦点距離が大幅に緩
やかに変化する）ようにしても差し支えない。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、対物光学系を通常観察
状態から拡大観察状態に切り換える際に、その切り換え
動作の途中までは光学系の焦点距離がほとんど変化せず
にフォーカシングだけが近距離側に移動するので、その
範囲での調整操作は容易である。そして、切り換え動作
の途中から後は光学系の焦点距離が短くなる側にズーミ
ングされて高拡大率になり、それと共に被写界深度が浅
くなっていくが、その際にはベストフォーカス距離の変
化が緩やかになるので、被写体までの距離をほとんど変
える必要がなく、高拡大率への調整操作を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の光学特性を示す線図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の内視鏡の全体構成を示す
側面図である。

【図３】本発明の実施の形態の内視鏡の挿入部先端の側
面断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の通常観察状態の対物光学
系部分の拡大側面断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の図３におけるＶ−Ｖ断面
図である。

【図６】本発明の実施の形態の図４におけるVI−VI断面
図である。

【図７】本発明の実施の形態の通常観察状態のカム溝と
ピンとの係合状態を示す展開図である。

【図８】本発明の実施の形態の図４におけるVIII−VIII
断面図である。

【図９】本発明の実施の形態のピンの斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態の近接拡大観察状態の対
物光学系部分の拡大側面断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態の近接拡大観察状態のカ
ム溝とピンとの係合状態を示す展開図である。

【図１２】本発明の実施の形態の図１０におけるXII−X
II断面図である。

【図１３】従来の拡大観察用内視鏡の光学特性を示す線
図である。

【符号の説明】

１ 挿入部 ６ 光学系操作レバー １１ 観察窓 ２０〜２４ 対物光学系 ２１ 対物レンズ群 ２４ 固体撮像素子 ２５ 操作ワイヤ ５０ カム筒 ５１，５２，５３ カム溝 ６５，６６，６７ ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】挿入部の先端に配置された対物光学系を、
   上記挿入部の手元側に連結された操作部からの遠隔操作
   によって、通常観察状態と拡大観察状態とに切り換える
   ことができるようにした拡大観察用内視鏡において、 上記対物光学系を上記通常観察状態から拡大観察状態に
   切り換える際に、その切り換え動作の途中までは上記対
   物光学系の焦点距離がほとんど変化せずにベストフォー
   カス距離が近距離側に移動し、上記切り換え動作の途中
   から後は上記対物光学系の焦点距離が長くなる側にズー
   ミングが行われてベストフォーカス距離の変化が緩やか
   になることを特徴とする拡大観察用内視鏡。
2. 【請求項２】上記対物光学系を上記通常観察状態から拡
   大観察状態に切り換える際に、その切り換え動作の途中
   まで、上記対物光学系の焦点距離が全く変化しない請求
   項１記載の拡大観察用内視鏡。
3. 【請求項３】上記切り換え動作が、上記挿入部の手元側
   から操作ワイヤを進退操作することにより行われる請求
   項１又は２記載の拡大観察用内視鏡。