JP2002136477A - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents
内視鏡用撮像装置Info
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Abstract
方、気密封止した外側から簡単な構成で撮像光学系と撮
像素子との位置調整を行える内視鏡用撮像装置を提供す
ること。 【解決手段】撮像ユニット10は、CCD11を有する
撮像素子ユニット12と、CCD11の撮像面に内視鏡
像を結像させる撮像光学系13を有する撮像光学ユニッ
ト14とを備えている。撮像光学ユニット14は金属製
の撮像光学枠15を備え、この撮像光学枠15の内視鏡
側にカバーガラス17を気密状態で接合している。一
方、撮像素子ユニット12は、管状で金属製の撮像素子
枠21を備え、この撮像素子枠21の基端側にハーメチ
ックコネクタ23を気密状態で接合している。撮像光学
ユニット14と撮像素子ユニット12とは、蒸気に対す
る腐食耐性を有し、気体を透過させないステンレス材等
の薄板部材で所定の弾性力を備えて変形自在な蛇腹を設
けた管体31によって連結固定されている。
Description
撮像光学ユニットと撮像素子ユニットとを備える内視鏡
用撮像装置に関する。
続し、この光学視管でとらえた光学像を電気信号に変換
することにより、モニターなどに前記光学像を表示する
構成の内視鏡用撮像装置が広く採用されている。
公昭61−19584号公報、USP4,972,26
8号等には撮像素子の配置位置の結像光学系に対する位
置調整や取り付け構造に関する考案が各種示されてい
る。
的に体内の臓器などに触れるおそれがあるため、使用後
に滅菌消毒を行わなければならない。この滅菌として
は、ランニングコストが低く、信頼性の高いオートクレ
ーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)がある。
を高圧高温蒸気に曝す。その際撮像装置内部に水蒸気が
侵入することを阻止するため、液体に浸漬しても液体を
浸入させない水密性や通常の大気圧における気密性など
に比べてはるかに高い気密性が要求される。そのため、
素材としては高温高圧蒸気を透過させない金属やセラミ
ックス・ガラス・結晶性材料又は蒸気透過性が非常に小
さい樹脂等が選択的に使用される。また、素材同士を接
合する接合手段としても接合部の主成分が金属・セラミ
ックス・ガラス・結晶性材料等となる接合方法が使用さ
れ、例えば半田付け等があげられる。
462号に、外装を可能な限り金属で構成しかつ接合部
分を半田付けによって気密に接合した内視鏡装置を示し
ている。この内視鏡装置では金属製の蛇腹を利用して光
学系の光軸方向の移動する空間を覆っていた。
子の位置調整、取り付け構造に関する多くの考案は、光
軸方向、偏心調整、あおり調整等に対してそれぞれを単
独で調整可能にしたものであり、それらを組み合わせて
全ての調整に対処した構成をとると、内視鏡用撮像装置
の部品点数が非常に多くなり、コストアップ及び機器の
大型化に加えて調整が煩わしくなるという問題があっ
た。
とまとめにして外部からの蒸気浸入を防止する気密封止
状態を構成しようとした場合には、上述した撮像光学系
と撮像素子との位置調整や取り付け構造を設けることが
難しく、機器の更なる大型化や、気密封止前に各種調整
が必要になることによって光学性能に対する許容レベル
が低下する要因になってしまう。
あり、撮像光学系と撮像素子とを気密に封止する一方、
気密封止した外側から簡単な構成で撮像光学系と撮像素
子との位置調整を行え、光学性能の向上及びコストダウ
ン、機器の小型化を図った内視鏡用撮像装置を提供する
ことを目的にしている。
置は、撮像ユニットを備えた内視鏡用撮像装置であっ
て、前記撮像ユニットは、一端側を気密封止した剛体内
に少なくとも1枚の光学レンズを内蔵した撮像光学ユニ
ットと、一端側を気密封止した剛体内に少なくとも撮像
素子を内蔵した撮像素子ユニットと、この撮像素子ユニ
ットと前記撮像光学ユニットとを気密接合する気密性を
有し、弾性力を備えた蛇腹を有する管体とを具備してい
る。
撮像光学ユニットと撮像素子ユニットの他端側に蛇腹を
有する管体を気密接合することによって撮像ユニットの
内部空間は気密空間になる。また、蛇腹の有する変形性
と弾性力とによって撮像素子ユニットを構成するユニッ
ト同士を光軸方向或いは光軸に垂直な方向に移動させ
て、焦点調整や偏心調整、あおり調整等の位置調整を行
える。
明の実施形態を説明する。図1ないし図3は本発明の第
1実施形態にかかり、図1は内視鏡用撮像装置が適用さ
れる内視鏡システムを示す図、図2は蛇腹部材を用いて
気密に構成した内視鏡用撮像装置の撮像ユニットを説明
する図、図3は内視鏡用撮像装置の調整機構の構成及び
その作用を説明する図である。
子ユニット近傍の構成を説明する長手方向断面図、図3
(b)は撮像ユニットをハーメチックコネクタ側から見
た状態を示す図である。
えば体腔内を観察する内視鏡2と、この内視鏡2に照明
光を供給する光源装置3と、前記内視鏡2の接眼部2a
に接続配置され、例えばCCDなどの図示しない固体撮
像素子を内蔵した内視鏡用撮像装置4と、この内視鏡用
撮像装置4に内蔵されたCCDから伝送される電気信号
を映像信号に処理する信号処理部等を有する医用電気機
器としてのビデオプロセッサ5と、このビデオプロセッ
サ5の信号処理回路で生成された映像信号を基に内視鏡
観察画像を表示するモニタ6とで主に構成されている。
着脱自在に接続するライトガイドケーブルであり、符号
8は内視鏡用撮像装置4とビデオプロセッサ5とを着脱
自在に接続するカメラケーブル、符号9はビデオプロセ
ッサ5とモニタ6とを着脱自在に接続するビデオケーブ
ルである。
の主要構成部である撮像ユニット10は、前記内視鏡2
からの内視鏡像を撮像するCCD11を有する撮像素子
ユニット12と、前記CCD11の撮像面に内視鏡像を
結像させるための例えば複数の光学レンズ13a,13
b,…を配置して構成した撮像光学系13を有する撮像
光学ユニット14とを備えている。
ンレス材等、金属製の撮像光学枠15を備え、この撮像
光学枠15の略中央部に撮像光学系13を構成する複数
の光学レンズ13a,13b,…を配置したレンズ枠1
6が固定されている。前記撮像光学枠15の先端側であ
る内視鏡側には半田付け等によってカバーガラス17が
気密状態に接合配置され、他端側である基端側は開口状
態になっている。そして、この撮像光学ユニット14の
入射光側には、前記内視鏡2の接眼部2aと着脱自在に
連結固定される内視鏡接続機構部18が設けられてい
る。
でステンレス材等の金属製の撮像素子枠21を備え、こ
の撮像素子枠21の略中央部には前記CCD11を固定
配置したCCD受け22が固定されている。前記撮像素
子枠21の基端側には半田付け或いはレーザー溶接等に
よってハーメチックコネクタ23が気密状態に接合配置
されている。
の一端部が電気的に接続され、このフレキシブル基板2
4の他端部は前記ハーメチックコネクタ23に設けられ
ている接点ピン25の一端部と電気的に接続されてい
る。
26と、この金属枠26に形成されている透孔26aに
配置されて前記フレキシブル基板24の他端部と接続さ
れる接点ピン25と、この接点ピン25が配置された状
態の透孔26aを気密状態に塞ぐセラミック等の絶縁部
材27とで構成されている。
撮像素子枠21の先端側には水晶フィルタやIRカット
フィルタ等の各種フィルタ28が設けられている。な
お、前記ハーメチックコネクタ23の接点ピン25の他
端部には前記カメラケーブル7の信号線が電気的に接続
されるようになっている。
ット12とは、蒸気に対する腐食耐性を有し、かつ、気
体を透過させることのない例えばステンレス材等の薄板
部材で所定の押圧力となる弾性力を備えて変形自在な蛇
腹を設けた管体31によって連結固定されている。具体
的には、前記管体31の端部を、撮像光学ユニット14
の開口部外周面及び撮像素子ユニット12の入射光側外
周面にそれぞれ半田溶接或いはレーザー溶接等により気
密接合している。
撮像素子ユニット12とを気密的に連結する管体31に
あらゆる方向に変形する蛇腹を設けたことによって、前
記撮像光学ユニット14と一体な内視鏡接続機構部18
を内視鏡2の接眼部2aに接続固定した状態で、撮像光
学ユニット14と撮像素子ユニット12との位置関係が
変化するようになっている。
撮像光学ユニット14に対して矢印A方向である光軸方
向に進退させて内視鏡像の焦点調整を行える。
像光学ユニット14に対して矢印B方向である光軸に垂
直する方向に移動させて、内視鏡像の中心とCCD11
の撮像面の中心との位置を合わせる調整を行える。な
お、本図では2方向だけを矢印で示しているが、この垂
直2方向のほかに、水平2方向の調整も行なえるように
してもよい。
撮像光学ユニット14に対して矢印C方向である光軸に
対するあおり方向に移動させて、内視鏡像のCCD上で
の片ぼけの調整を行える。なお、この場合にもあおり方
向の調整は、垂直方向のみならず水平方向も行えるよう
にしてもよい。
に構成した撮像ユニット10の具体的な調整機構の構成
及びその作用を説明する。図に示すように前記撮像素子
ユニット12の外側には前記撮像光学枠15に図示しな
い固定方法で一体的に固定された剛性を備えた調整枠3
2が設けられている。この調整枠32には先端面が撮像
素子枠21の外表面21aに当接する複数の調整用ビス
33及び前記ハーメチックコネクタ23の外表面26a
に当接する外周面に雄ネジを形成した軸方向調整用スペ
ーサー34がそれぞれ所定位置に螺合配置されている。
1の外表面21aに当接して光軸に対して直交する方向
に撮像素子枠21を移動させるための直交方向調整用ビ
ス33a、33b、33c、33dと、前記ハーメチッ
クコネクタ23の外表面26aに当接して光軸方向に撮
像素子枠21を移動させてあおりを調整する軸方向調整
用ビス33e、33f、33g、33hとがある。な
お、前記調整用ビス33の先端部は例えば略半球形状に
形成されて、それぞれの外表面に点接触するようになっ
ている。なお、前記調整枠32の撮像光学枠15への固
定方法としては例えば直接的に固定する方法、別部材を
介在させて固定する方法である。
の調整について説明する。撮像素子ユニット12の光軸
方向の調整を行う際にはハーメチックコネクタ23の外
表面26aに当接するように調整枠32の基端部に螺合
配置されている軸方向調整用スペーサー34を回転させ
て軸方向に進退させる。
を所定方向に回転させて前進させることにより、管体3
1の蛇腹が縮んで撮像素子ユニット12が撮像光学ユニ
ット14に近づくように光軸方向に移動する。一方、前
記軸方向調整用スペーサー34を回転させて後退させる
と、管体31の蛇腹の有する弾性力によってこの軸方向
調整用スペーサー34に当接した状態でハーメチックコ
ネクタ23が移動していく。つまり、撮像素子ユニット
12が撮像光学ユニット14から遠ざかるように光軸方
向を移動する。
の螺合状態を変化させることによって、撮像光学ユニッ
ト14に対する撮像素子ユニット12の光軸方向の微調
整を行なうことができる。
ついて説明する。撮像素子ユニット12の偏心調整を行
う際には撮像素子枠21の外表面21aに当接するよう
に調整枠32に螺合配置されている直交方向調整用ビス
33を回転させて螺合状態を変化させて調整を行う。
調整用ビス33a、33b、33c、33dの螺合状態
をそれぞれ調整することにより、前記撮像光学ユニット
14を通過した内視鏡像の中心と、CCD11の撮像面
の有効撮像部中心との位置合わせを行える。そして、最
終的に、4本の直交方向調整用ビス33a、33b、3
3c、33dを一定力量で締結することにより、撮像素
子ユニット12が固定状態になる。
33b、33c、33dの螺合状態を変化させることに
よって、撮像光学ユニット14に対する撮像素子ユニッ
ト12の偏心の微調整を行なうことができる。なお、直
交方向調整用ビスを4本で説明したが調整のためには直
交方向調整用ビスが3本であってもよい。
整について説明する。撮像素子ユニット12のあおり調
整を行う際にはハーメチックコネクタ23の外表面26
aに当接するように調整枠32に螺合配置されている軸
方向調整用ビス33を回転させて螺合状態を変化させて
調整を行う。
調整用ビス33e、33f、33g、33hの螺合状態
をそれぞれ調整することにより、前記CCD11の撮像
面を光軸に対して傾かせることによってあおり調整を行
なえる。
3f、33g、33hの螺合状態を変化させることによ
って、光軸に対する撮像素子ユニット12のあおり状態
の微調整を行なうことができる。
体で撮像光学ユニットと撮像素子ユニットとを連結する
一方、撮像光学ユニットに一体の調整枠に調整用のビス
やスペーサーを螺合状態で設けて、軸方向、偏心、あお
り等の各種調整を行える撮像ユニットを構成したことに
よって部品点数を削減して、組み立て調整工数の削減等
によるコストダウン及び小型化を図った内視鏡用撮像装
置を提供することができる。
各種調整を行なえるので、最終的な光学性能を最良の状
態に調整した気密化に対応した撮像ユニットを備えた内
視鏡用撮像装置を提供することができる。
の調整に対し弾性を持ちながら各方向に変形するので、
撮像光学ユニットと撮像素子ユニットとの気密接合部に
負荷をかけることなく調整可能である。
3f、33g、33hの螺合状態を同時に同方向に調整
して、撮像光学ユニット14に対する撮像素子ユニット
12の光軸方向の微調整を行なうようにしてもよい。こ
のことによって、前記軸方向調整用スペーサー34を調
整枠32の基端部から省いて構成の簡略化を図れる。
鏡用撮像装置の調整機構の他の構成及びその作用を説明
する図である。
光学ユニットを固定した状態にして、撮像素子ユニット
を移動させて各種調整を行なったのに対して、撮像素子
ユニット側を固定状態にして撮像光学ユニットを調整す
る構成にしている。
構成する撮像素子枠41に設けたフランジ部41aが内
視鏡接続機構部18を一体に構成した調整枠42に固定
用ビス43によって一体的に固定されている。
42の軸方向に所定間隔で2箇所、そして各箇所につい
て光軸に対して垂直な断面の周方向に所定間隔で4つ、
計8本、螺合配置した調整用ビス44の先端面が撮像光
学枠15aに当接して所定状態に保持されるとともに、
この撮像光学ユニット14Aの先端面が前記管体31の
蛇腹の弾性力によって前記調整枠42に螺合配置された
軸方向調整用スペーサー45の内側面に当接した状態で
配置されている。
の作用を説明する。まず、撮像光学ユニット14Aの光
軸方向の調整を行う際には軸方向調整用スペーサー45
を回転させる。このことによって、撮像素子ユニット1
2Aに対して撮像光学ユニット14Aが光軸方向に進退
移動して微調整を行える。次に、撮像光学ユニット14
Aの偏心調整及びあおり調整を行う際には前記調整枠4
2に設けた8本の調整用ビス44を適宜回転させて調整
を行える。
撮像光学ユニットと撮像素子ユニットとを連結する一
方、撮像素子ユニットを一体にした調整枠に調整用のビ
スやスペーサーを螺合状態で設けたことによって、第1
実施形態と同様に軸方向、偏心、あおり等の各種調整を
行うことができる。その他の作用及び効果は前記第1実
施形態と同様である。
では蛇腹を設けた管体31を撮像光学枠15、15a及
び撮像素子枠21、41にそれぞれ気密接合する構成例
を示したが、図5に示すように例えば撮像光学枠15に
蛇腹部48を電着薄膜成型を行なって枠体に蛇腹を一体
に成型した構成をとるようにしてもよい。
所から1箇所になるので組み立て作業性を向上させるこ
とができる。なお、蛇腹を一体に成型する枠体は撮像素
子枠に限定されるものではなく撮像素子枠側であっても
よい。
鏡用撮像装置の調整機構の別の構成及びその作用を説明
する図である。なお、本実施形態は、変倍(ズーム)光
学系を備える気密化した撮像ユニット50である。
50は、本体枠60に例えばビス固定される第1群レン
ズ51を内蔵し、入射光側にカバーガラス54を気密接
合した第1群レンズ枠61と、ズーム光学系を構成する
前記本体枠60に対して移動する第2群レンズ52を内
蔵した第2群レンズ枠62と、ズーム光学系を構成する
前記本体枠60に対して移動する第3群レンズ53を内
蔵した第3群レンズ枠63と、前記本体枠60に例えば
ビス固定された固定枠64と、前記第1実施形態と同様
な構成の撮像素子ユニット12と、枠同士を気密接合す
る蛇腹を設けた管体55、56、57、58と、前記本
体枠60の外周側に配置されるズームリング65とで主
に構成されている。前記枠体同士を管体55、56、5
7、58によってそれぞれ気密接合したことによって、
カバーガラス54を気密接合した第1群レンズ枠61か
ら撮像素子ユニット12までの内部空間が外部からの蒸
気の浸入を防止した気密空間を形成している。
2実施形態の調整用ビス44と同様に本体枠60の基端
部外周面に螺合配置させた8つの調整用ビス59によっ
て各種位置調整が可能な状態で所定位置に保持されてい
る。
枠63の外周面からそれぞれカムピン66、67が突設
している。このカムピン66、67は、本体枠60の所
定位置に形成されている光軸方向に細長な長溝60a、
60bから突出して前記ズームリング65の内周面に光
軸に対して斜めに形成されているカム溝65a、65b
に係入配置されている。このため、ズームリング65を
回転させることによって、前記カムピン66、67が長
溝60a、60b内を光軸方向に適宜進退移動して広角
観察或いは拡大観察を行うことができるようになってい
る。その他の構成は前記第1実施形態と同様であり、同
部材には同符合を付して説明を省略する。
気密接合して撮像ユニットを構成することによって、簡
単かつ安価な構成で変倍光学系を備えた内視鏡撮像装置
のの気密化を図ることができる。その他の作用及び効果
は上述した実施形態と同様である。
光を用いて診断する技術が広まりつつある。例えば、特
開平7−155291号公報には外付けカメラ(内視鏡
用撮像装置)内に、白色光を透過させるフィルタ(光学
レンズ)と、特定帯域の蛍光を透過させるフィルタ(光
学レンズ)とを有する回転フィルタを設け、光源装置か
ら出射される照明光線の種類に応じてモータによって前
記回転フィルタを回転させて蛍光観察も行えるの蛍光観
察用内視鏡装置が示されている。
を光学アダプター(レンズユニット)と別体にして、特
殊光観察用のフィルタを取り付けた専用光学アダプター
を介して特殊光観察を行なえるようにしている。
段として、煩雑な作業を伴わず、滅菌後にすぐに使用で
き、しかもランニングコストの安い高圧高温水蒸気滅菌
(以下オートクレーブ滅菌)が主流になりつつある。
菌可能にするためには、結像光学系やCCDなど固体撮
像素子を乾燥状態を維持する気密ユニット内に設け、光
路中の光学レンズや固体撮像素子に結露が生じないよう
にする必要がある。そのために、気密ユニットの外装を
主に金属で構成し、接続部を半田によって気密接合する
構造が一般的である。
装置をオートクレーブ滅菌可能にするためには気密ユニ
ット内に回転フィルタとモータとを設ける必要があるの
で、構造が複雑化して高価になるばかりではなく、装置
が大型化して質量が増大して使用者に負担を与えて操作
性を低下させるおそれがある。
別体式にした場合には、それぞれを個々にオートクレー
ブ滅菌可能に構成し、オートクレーブ滅菌終了後に外付
けカメラと光学アダプターとの接続部を十分に乾燥させ
た状態にして接続しないと、使用中に接続部近傍のカバ
ーガラスに曇りが発生するおそれがある。したがって、
別体な構成の場合には滅菌後すぐに使用可能であるとい
うオートクレーブ滅菌の利点を十分に発揮できなくなる
おそれがある。
かつ簡単で安価な構造で操作性に優れたオートクレーブ
滅菌に対応した内視鏡用撮像装置が望まれていた。
に行えオートクレーブ滅菌に対応した内視鏡用撮像装置
を説明する図であり、図7は内視鏡用撮像装置の構成を
長手方向の断面として説明する図、図8は内視鏡用撮像
装置の構成を垂直方向の断面として説明する図、図9は
調整ピンを説明する図、図10は蛇腹の構成を説明する
図、図11はフィルタユニットの他の構成例を説明する
図、図12はフィルタユニットの別の構成例を説明する
図である。
視鏡用撮像装置100は、例えば体腔内を観察する内視
鏡102に対して着脱可能にする内視鏡マウント103
と、内視鏡102からの像を固体撮像素子104上に結
像させる少なくとも1つの光学レンズ105を配置した
撮像光学ユニット111と、この撮像光学ユニット11
1を通過した内視鏡像が透過する透孔若しくは光学部材
を配置したフィルタユニット106と、このフィルタユ
ニット106の透孔若しくは光学部材を透過した内視鏡
像が結像する撮像面を備えて結像した内視鏡像を電気信
号に変換する例えばCCDなどの固体撮像素子104
と、これら固体撮像素子104、撮像光学ユニット10
5、フィルタユニット106等を内蔵する撮像装置本体
107とで主に構成されている。
え部材108を撮像装置本体107に螺合することによ
ってこの撮像装置本体107に一体化される。また、光
学レンズ105は、レンズ枠109内に例えば半田など
により気密接合されている。このレンズ枠109の外周
面は、少なくとも一部が前記撮像装置本体107の内周
面に嵌合しており、レンズ枠109には前記撮像装置本
体107に光軸方向に対して斜めに形成したカム孔10
7aを貫通するカムピン110が設けられている。
07の外表面から突出した先端部は、撮像装置本体10
7に対して回動可能に設けられているフォーカスリング
112内周面に光軸に対して平行に形成された直線カム
溝112aに係入配置されている。このフォーカスリン
グ112の両端部にはワッシャー113を介してOリン
グ114が設けられている。このことによって、前記撮
像装置本体107とフォーカスリング112との間の水
密を保持している。
4つの開口115a、115b、115c、115dが
形成され、外周面には4ヶ所の平面部120a、120
b、120c、120dが形成されている。そして、例
えば前記開口115aには蛍光観察用のフィルタ116
(光学レンズ)が、前記開口115bには赤外光観察用
フィルタ117(光学レンズ)が、前記開口115cに
は内視鏡像を拡大又は縮小するズームレンズ118(光
学レンズ)が、前記開口115dには開口のまま或いは
可視光観察用のフィルタ119(光学レンズ)がそれぞ
れ配置されている。
c、120dにはこのフィルタユニット106をそれぞ
れ光軸に対して垂直な方向に変位させるための調整ピン
121a、121b、121c、121dの先端面がそ
れぞれ当接している。
07を貫通するように設けられ、撮像装置本体107に
螺合するネジ部122と、水密を保持するOリング12
3を取り付ける凹部24と、前記ネジ部122を撮像装
置本体107に螺合させる時に保持するつまみ部125
とで構成されている。前記Oリング123を配置したこ
とによって撮像装置本体107と調整ピン121との間
の水密が保持されている。
は前記開口115a、115b、115c、115dを
容易に光路中に配置させるための目印として、図9
(a)の調整ピンの1構成例を説明する図に示すように
(本図では調整ピン121aを示している)、開口11
5aが光路中に位置することを示す指標125a、開口
115b又は開口115dが光路中に位置することを示
す指標125b及び開口115cが光路中に位置するこ
とを示す指標125cが設けてある。
口115a又は開口115cが光路中に位置することを
示す指標125d、開口115bが光路中に位置するこ
とを示す指標125e及び開口115dが光路中に位置
することを示す指標125fが設けられている。
に示したような全周にわたるラインの他に図9(b)の
調整ピンの他の構成例を説明する図に示すような丸印な
ど、他に認識可能な形状、形、大きさの指標を設けるよ
うにしてもよい。
回路を形成したフレキ基板126を介してハーメチック
コネクタ127に接続されている。これら固体撮像素子
104、フレキ基板126、ハーメチックコネクタ12
7は、撮像素子枠128に内蔵され、ハーメチックコネ
クタ127は撮像素子枠128に気密接合されている。
タユニット106及びこのフィルタユニット106と前
記撮像素子枠128とは、それぞれ金属製の管状弾性部
材である蛇腹132、133によって気密接合されてい
る。つまり、レンズ枠109から撮像素子枠128まで
の空間が気密状態に保持されている。
軸方向に伸縮可能な光軸伸縮部132aと、光軸に対し
て垂直な方向に伸縮可能な垂直伸縮部132bとを有し
ている。一方、蛇腹133は、光軸に対して垂直な方向
に伸縮可能に形成されている。
115にファイバースコープ使用時のモアレを軽減する
ための水晶フィルタを設けたり、倍率の異なる4種類の
ズームレンズを設けたりするようにしてもよい。
5は4つに限定されるものではなく、図11や図12に
示すように2つ(115a、115b)であったり、5
個(115a〜115e)であったり、その他の構成で
あってもよい。
子104は、撮像光学ユニット111の光軸に対して位
置出しされた状態で撮像装置本体107に固定されてい
る。
ン121を配置する4つの開口突部130が所定位置に
設けられ、この開口突部130の内周面側には前記調整
ピン121のネジ部122と螺合する雌ネジ部131が
形成してある。
00の作用を説明する。通常照明光による観察時にはフ
ィルタユニット106の開口115d(フィルタ11
9)が光路中に位置するようにそれぞれの調整ピン12
1a、121b、121c、121dの螺合位置を変化
させて撮像装置本体107に対する調整を行なう。
及び調整ピン121cを調整して指標125bが撮像装
置本体107に対して所定位置に配置されるように、す
なわちフィルタユニット106を紙面に対して上下方向
へ調整する。次に、調整ピン121b、12ldを調整
して指標125fが撮像装置本体107に対して所定位
置に配置されるようにフィルタユニット106を紙面に
対して垂直方向へ調整する。これら調整作業のとき、前
記蛇腹132及び蛇腹133がそれぞれ伸縮する。
3を接続し、フォーカスリング112を回転させてフォ
ーカス調整を行う。具体的には、フォーカスリング11
2を回転させて、直線カム溝112aに嵌合したカムピ
ン110を押圧する。すると、撮像装置本体107に形
成されたカム孔107aに添ってカムピン110が移動
していく。このとき、前記カム孔107aが光軸に対し
て斜め方向に形成されているので、カムピン110に一
体化されたレンズ枠109(撮像光学ユニット111)
が光軸方向に進退移動してフォーカス調整を行える。こ
のときには前記蛇腹が光軸方向に対して伸縮する。
像素子104の撮像面に結像させることにより、電気信
号に変換されて内視鏡像のモニタ観察を行なえる。
察に切り替える場合を説明する。蛍光観察を行なう際に
は、蛍光観察用のフィルタ116(開口115a)を光
路中に配置する。そのためにまず、調整ピン121a、
121cを調整して、指標125aが撮像装置本体10
7の所定位置に位置するようにフィルタユニット106
を紙面の上下方向に調整する。
整する。そして、指標125dが撮像装置本体107の
所定位置に位置するようにフィルタユニット106を紙
面に対して垂直方向に調整する。また、必要に応じてフ
ォーカスリング112を回転させてフォーカス調整を行
う。
撮像装置100は通常観察状態から蛍光観察状態に変化
する。また、同様の操作を行って光路中に赤外光観察用
フィルタ117、ズームレンズ118をそれぞれ配置さ
せることによって、赤外光観察状態、拡大観察状態に切
り換えられる。
5から固体撮像素子104までが同一の気密ユニット内
に設けられているので、そのままの状態でオートクレー
ブ滅菌を行なえる。
枠との間に複数のフィルタ(光学レンズ)を配置するこ
とが可能なフィルタユニットを設け、撮像光学ユニット
とフィルタユニット及び撮像素子枠とフィルタユニット
とをそれぞれ金属製の管状弾性部材である蛇腹によって
気密接合する一方、前記フィルタユニットに配置されて
いるフィルタを光軸に対して位置調整する調整部材を撮
像装置本体に設けて内視鏡用撮像装置を構成したことに
よって、フィルタ交換が可能で、かつオートクレーブ滅
菌が可能な内視鏡用撮像装置を安価な構造で、操作性を
良好にして構成することができる。
成を説明する図に示すように本実施形態においては、調
整ピン121にネジ部122を設ける代わりに3個のV
溝134を設ける構成にしている。
開口115aが光路中に配置されたときに後述するロッ
クボール135が係合するV溝134aと、開口115
b又は開口115dが光路中に配置されたときに前記ロ
ックボール135が係合するV溝134bと、開口11
5dが光路中に配置されたときに前記ロックボール13
5が係合するV溝134cとが設けてある。
口115a又は開口115cが光路中に配置されたとき
にロックボール135が係合するV溝134d(不図
示)と、開口115bが光路中に配置されたときにロッ
クボール135が係合するV溝134(不図示)と、開
口115dが光路中に配置されたときにロックボール1
35が係合するV溝134f(不図示)とが設けてあ
る。
記雌ネジ部131の代わりに例えばコイルバネなどの弾
性部材136が配置される凹部137が設けてある。こ
の凹部137には、一端にロックボール135を設けた
弾性部材136が配置される。この弾性部材136の長
さは、前記ロックボール135が調整ピン121を適切
な力量で押圧する長さに設定してある。
像装置の作用を説明する。通常光観察時にはフィルタユ
ニット106の開口115d(フィルタ119)が光路
中に位置するようにそれぞれの調整ピン121を押圧調
整する。具体的には、まず、調整ピン121a又は調整
ピン121cを押圧して、指標125bが撮像装置本体
107に対して所定位置に位置するようにフィルタユニ
ット106を紙面の上下方向に調整する。このとき、調
整ピン121a及び調整ピン121cのV溝134bに
ロックボール135が弾性部材136の弾性力により係
合して、クリック感を出すと同時に調整ピン121a及
び調整ピン121cが固定保持される。
ldを押圧して、指標125fが撮像装置本体107に
対して所定位置に位置するようにフィルタユニット10
6を紙面の垂直方向に調整する。このとき、調整ピン1
21b及び調整ピン121dのV溝134fにロックボ
ール135が弾性部材136の弾性力により係合して、
クリック感を出すと同時に調整ピン121b及び調整ピ
ン121dが固定保持される。
れぞれの調整ピン121の位置を移動させてロックボー
ル135が係合するV溝を変化させる。このことによっ
て上述と同様にフィルタの交換をスムーズに行なうこと
ができる。
を配置することによって、アングルダウンをなくし操作
性が良好となる内視鏡が提案されている。例えば特開平
10−127568号公報には低出力の小型モータを使
用した時でも、安定してズーム駆動を行うことのできる
ズーム式内視鏡が示されている。また、本出願人は特願
2000−143535号に移動レンズがスムーズに動
くように移動レンズ枠の一部に空気抜きを設けた内視鏡
を提案している。
68号公報のズーム式内視鏡では、光学部材移動機構が
目的の移動レンズ枠及びレンズ枠支持部材に直接回転動
力源に装着されていたので、精度良く組み付ける必要が
あり、構造が大きく複雑になっていた。一方、前記特願
2000−143535号の内視鏡では光学部材移動機
構と動力源とを離して設置するため、回転による動力の
伝達ではなく押し引き操作によって駆動力を伝達してい
た。
めに回転動力源からの回転を効率よく伝達し、かつ複雑
で精度の高い軸合わせを不用にした内視鏡用撮像装置が
望まれていた。
構成を説明する図に示すように本実施形態の内視鏡用撮
像装置200では回転動力源である例えば電気で回転す
るモータ202から光軸方向に延出するように連結され
たモータシャフト204と、移動することによって焦点
調整やズームを行うことのできるレンズユニット203
に固定されて光軸方向に延出するシャフト206とを金
属製の管状弾性部材であるベローズ205によって連結
固定している。
リートネジ207が固定されており、このリードネジ2
07が前記レンズユニット203から突出した支持凸部
208に螺合配置されている。このことにより、モータ
202の回転駆動力がモータシャフト204、ベローズ
205、シャフト206を介して前記リードネジ207
が回転させて、支持凸部208に一体なレンズユニット
203が進退移動して焦点調整やズームを行なう。
00の作用を説明する。前記モータ202が回転する
と、このモータ202に連結したモータシャフト204
が回転する。そして、この回転がモータシャフト204
に連結固定されているベローズ205を介してこのベロ
ーズ205の他端部に連結固定されているシャフト20
6に伝達されてシャフト206が回転する。すると、こ
のシャフト206の端部に取り付けられているリードネ
ジ207が回転して支持凸部208に一体なレンズユニ
ット203が図中矢印に示すように光軸方向に移動して
焦点調整或いはズーム調整を行なえる。
と、レンズユニットに設けられるシャフトとを管状弾性
部材であるベローズによって連結することによって、ベ
ローズがシャフト同士の芯ずれを吸収してモータシャフ
トの回転を滑らかにシャフトに伝達してレンズユニット
の光軸方向の位置調整を行なうことができる。
シャフト206とを厳密に同一軸上に配置する必要がな
くなり、部品の加工精度を必要以上に求めて過大なコス
トがかかることを無くして、原価低減が図れる。
の理由等で動力伝達系を直線状に配置できない場合で
も、ベローズを配置することによって軸のずれ、角度を
任意に設定して設計の自由度が大幅に向上させることが
できる。
とをベローズで直接的に連結固定する代わりに、図15
の内視鏡用撮像装置の動力伝達部の他の構成を説明する
図に示すように、一方のシャフト224の端部に平板2
25を配置させたベローズ226を設け、他方のシャフ
ト227の端部に前記平板225に対向する平板228
を配置して、平板225、228同士をベローズ226
の弾性力である押圧力によって押付け固定するようにし
てもよい。
によって平板225、228同士が互いに押しつけら
れ、平板225と平板228との間に働く摩擦力によっ
て回転が伝達される。また、平板225、228同士が
滑ることができるため、所定以上の回転力がかかった場
合に、平板225、228同士の押圧密着状態が崩れて
大きな回転力を逃がすことができる。
トに設けた平板とベローズに設けた平板とをこのベロー
ズの弾性力によって押しつけ配置して動力伝達系の組み
付けを完了するので組み立て作業性が容易にすることが
できる。
いるファインダーから外光が逆入光することを防止する
ため、このファインダーにメカニカルシャッターを設け
たり、キャップを取り付けるようにしていた。
構が複雑で高価なものであった。一方、キャップでは開
閉の操作が煩わしかった。このため、外光の逆入光を確
実に防止する安価な機構を備えた画像観察装置が望まれ
ていた。
を説明する図であり、図16(a)は逆入光防止機構部
を示す図、図16(b)は逆入光防止機構部の作用を説
明する図である。
図示)の接眼部301には接眼窓302が設けられてい
る。そして、本実施形態にはこの接眼窓302の周囲を
取り囲むように前記接眼窓302の外径寸法よりも大な
内径寸法の透孔303aを有し、前記接眼光学系の光軸
方向に対して伸縮可能で伸長時には前記光軸に対して任
意の角度で屈曲可能な全長寸法を有する管状の蛇腹30
3の一端部が取り付けてある。
腹303の縮小時外径寸法よりも大きなリング部304
が設けてある。このリング部304には前記接眼窓30
2に向けて突出する複数の突起部306が所定位置に形
成されている。この突起部306の長さ寸法は、前記蛇
腹303の縮小時全長寸法よりも長く設定してあり、前
記突起部306は装置本体305に形成してある突起部
306の外径寸法よりやや小径に形成した凹部305a
に嵌入配置されるようになっている。
行う際には、突起部306を凹部305a内に嵌入配置
させて蛇腹303を縮小状態に保持する。このことによ
って、縮小された蛇腹303がアイカップとして機能す
るので、観察者は透孔303aを介して観察を行なえ
る。
際には、先ず、前記突起部306を凹部305aから取
り外し、蛇腹303を伸長状態にし、図16(b)に示
すように伸長させた蛇腹303を接眼光軸に対して角度
付けする。このことによって、接眼窓302を介して外
光が入射することが防止される。
定して、他端部を装置本体に着脱自在に構成したことに
よって、蛇腹にアイカップと入射光防止機構とを兼用さ
せた簡便な逆入光防止機構を提供することができる。な
お、図17の蛇腹を備えた画像観察装置の他の構成を説
明する図に示すように蛇腹30の縮小時に形成される透
孔303aの形状を接眼窓302から蛇腹303の開口
端に向けて漸増する構成にしてもよい。
明する図に示すように内視鏡401には対物光学系40
2及び照明用のライトガイド403とが内蔵された挿入
部404と、前記対物光学系402で捉えた被写体像を
観察するための観察光学系405を内装した接眼部40
6とが設けられている。前記観察光学系405の一部は
イメージファイバーバンドル407で構成されている。
ァイバーバンドル407が配設された区間の外装の少な
くとも一部には金属製の管状弾性部材である蛇腹408
が設けてあり、この蛇腹408の一端部は挿入部基端部
409に他端部は接眼部406の外装部410にそれぞ
れ気密接合して耐オートクレーブ性を確保している。
5の一部をイメージファイバーバンドル407と蛇腹4
08とによって構成しているので、この部位が任意の角
度に屈曲可能である。
の一部のイメージファイバーバンドルを蛇腹によって覆
う構成にしたことにより、内視鏡の光軸方向とは異なる
任意の角度に観察光学系を傾けて内視鏡観察を行なうこ
とができる。
えた内視鏡の他の構成を説明する図に示すように前記内
視鏡411の対物像を、内蔵したCCD412で撮像を
行うための光学系413を内蔵した内視鏡撮像装置41
4では、内視鏡411の対物像を肉眼で観察するための
ファインダ415が設けられている。
414本体から突出した状態に設けられており、このフ
ァインダ415内に配置される接眼光学系416の一部
はイメージファイバーバンドル417で構成され、その
イメージファイバーバンドル417の配設された区間の
外装の少なくとも一部に蛇腹418を設けてファインダ
415を任意の位置に屈曲させて観察することが可能に
なっている。
の構成を説明する図に示す内視鏡419では、挿入部4
20の先端部421に対物光学系422とCCD423
とが内蔵されている。前記CCD423から出力される
映像信号は、挿入部420に配設された信号ケーブル4
24によって映像信号処理回路425に伝送される。
するライトガイド426も配設されており、前記映像信
号処理回路425近傍に設けられた照明部427に接続
されている。なお、この照明部427には、照明ランプ
427aと前記映像処理回路425とに電源を供給する
バッテリー428が設置されている。
パネル429と観察光学系430とを内蔵した電子ファ
インダ431を備え、この液晶パネル429と前記映像
処理回路425との間には映像ケーブル432が配線さ
れている。
の外装の少なくとも一部は金属製の管状弾性部材である
蛇腹433によって覆われており、この蛇腹433の一
端部は映像処理回路425の外装部434と、蛇腹43
3の他端部は電子ファインダ431の外装部435にそ
れぞれ気密接合して耐オートクレーブ性が確保してい
る。
像処理回路425の外装部434とを蛇腹433によっ
て連結したことによって、電子ファインダ431を任意
の角度に屈曲させて内視鏡の光軸方向とは異なる任意の
角度で内視鏡の対物像を観察することが可能となる。
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。
装置において、前記撮像ユニットは、一端側を気密封止
した剛体内に少なくとも1枚の光学レンズを内蔵した撮
像光学ユニットと、一端側を気密封止した剛体内に少な
くとも撮像素子を内蔵した撮像素子ユニットと、この撮
像素子ユニットと前記撮像光学ユニットとを気密接合す
る気密性を有し、弾性力を備えた蛇腹を有する管体と、
を具備する内視鏡用撮像装置。
ニットにおける光軸間の距離又は光軸に対する偏心又は
光軸に対する傾きの少なくとも1つの調整を行う調整手
段を有する付記1記載の内視鏡用撮像装置。
ト側に設けた付記2記載の内視鏡用撮像装置。
ト側に設けた付記2記載の内視鏡用撮像装置。
を構成する枠部材のどちらか一方に一体に成型した付記
1記載の内視鏡用撮像装置。
ットと、撮像素子ユニットとを気密ユニットに配置した
内視鏡用撮像装置において、前記撮像ユニットのフィル
タユニットを、前記撮像光学ユニット及び前記撮像素子
ユニットに管状弾性部材によって移動可能に連結し、こ
の移動可能なレンズユニットに前記撮像光学ユニットを
通過した光線を透過させる複数の開口又は光学レンズを
配置した内視鏡用撮像装置。
学レンズを光路中に切替可能に配置する調整ピンを設け
た内視鏡用撮像装置。
に移動させて、焦点調整やズーム調整を行なう光学部品
移動機構を備えた内視鏡用撮像装置において、前記光学
部品移動機構を移動させるための回転動力源からの動力
を、前記光学部品移動機構に伝達する動力伝達系の一部
に金属ベローズを設けた内視鏡用撮像装置。
学系に設けた接眼窓と、一開口部が前記接眼窓を取り囲
んで接続配置され、前記接眼光学系の光軸方向に対して
任意の角度で屈曲可能な管状の蛇腹と、を具備する画像
観察装置。
の光軸方向に対して任意の角度で屈曲可能な接眼部を有
する内視鏡。
の光軸方向に対して任意の角度で屈曲可能な接眼部を有
する内視鏡撮像装置。
装を金属蛇腹で構成し、この金属蛇腹の両端部をそれぞ
れ気密接合した付記10記載の内視鏡。
装を金属蛇腹で構成し、この金属蛇腹の両端部をそれぞ
れ気密接合した付記11記載の内視鏡。
像光学系と撮像素子とを気密に封止する一方、気密封止
した外側から簡単な構成で撮像光学系と撮像素子との位
置調整を行え、光学性能の向上及びコストダウン、機器
の小型化を図った内視鏡用撮像装置を提供することがで
きる。
り、図1は内視鏡用撮像装置が適用される内視鏡システ
ムを示す図
装置の撮像ユニットを説明する図
用を説明する図
置の調整機構の他の構成及びその作用を説明する図
置の調整機構の別の構成及びその作用を説明する図
えオートクレーブ滅菌に対応した内視鏡用撮像装置を説
明する図であり、図7は内視鏡用撮像装置の構成を長手
方向の断面として説明する図
て説明する図
する図
説明する図
図
する図
図
図
Claims (1)
- 【請求項1】 撮像ユニットを備えた内視鏡用撮像装置
において、 前記撮像ユニットは、一端側を気密封止した剛体内に少
なくとも1枚の光学レンズを内蔵した撮像光学ユニット
と、 一端側を気密封止した剛体内に少なくとも撮像素子を内
蔵した撮像素子ユニットと、 この撮像素子ユニットと前記撮像光学ユニットとを気密
接合する気密性を有し、弾性力を備えた蛇腹を有する管
体と、 を具備することを特徴とする内視鏡用撮像装置。
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