JP2003505725A - オフセットマスク付き単眼筒鏡あるいは内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 像中継手段を有する単眼筒鏡または内視鏡は、縦軸Ｌを画定し、接眼レンズ２０および視野マスク１８を備える観察手段は、縦軸Ｌと平行で、それからオフセットする中心軸Ｃを画定する。一つの実施形態では、接眼レンズ２０はマスク１８の中心軸Ｃと一致するが、別の実施形態では、接眼レンズ２０は縦軸Ｌと一致する。マスク１８は、それぞれが縦軸Ｌと中心軸Ｃとの間に異なるオフセットを提供する幾つかの異なる回転方位で装着可能になるよう配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は遠隔またはアクセス不可能な位置にある対象物を見るためによく知ら
れている装置である硬質単眼筒鏡および内視鏡に関する。本発明は、特に、この
ような硬質単眼鏡および内視鏡で正確な観察方向を提供する手段に関する。

【０００２】 多くの詳細な設計変形があるが、硬質筒鏡および内視鏡は、概して図１に概略
的に示す基本的配置構造で構成される。対象物Ｏが鏡の視野（ｆ．ｏ．ｖ．）に
入ると、対象物Ｏの像Ｉが、対物レンズアセンブリ１４によって筒鏡１０の挿入
管１２内に形成される。この中間像Ｉが、次に一連のリレーレンズ１６によって
筒鏡１０の近位端に伝達または中継されて、観察マスク１８に重ねる最終の中間
像を形成する。観察マスク１８の目的は、指定された視野に鮮明で輪郭のはっき
りした縁を提供することである。最後に、接眼レンズシステム２０がこの最終像
を投影して、目Ｅに快適な視野を提供するよう、多少離れた距離、例えば１ｍに
虚像を形成する（通常の肉眼は、概して約２５ｃｍから無限大の距離にある対象
物に快適に焦点を合わせることができる）。また、アダプタレンズアタッチメン
ト（図示せず）を装備して、この像をカメラまたはＣＣＤチップに再び焦点を合
わせ、カメラにとって適切なサイズの像を提供してもよい。

【０００３】 筒鏡１０の遠位端は概ねプリズム構成２２を使用して、必要な観察方向（ｄ．
ｏ．ｖ．）を確立する。ただし、０°で前方を見る場合にはプリズムは必要ない
。観察方向は、筒鏡１０の縦軸Lと観察軸Vとの間の角度であり、観察軸とは、可
視視野の両縁を区切る両極端方向の二等分線と定義される。使用時に達成される
実際の観察方向は、幾つかの理由で、設計仕様によって異なる。 ・プリズム２２が正確に適切な角度に設定できないことがある。 ・対象および中継システムを構成する個々のレンズ１４、１６が、光学的中心と
機械的中心とを精密に一致できないよう製造されることがある。 ・対象および中継システムを構成する個々のレンズ１４、１６が、レンズ管１２
内で精密に心合わせまたは整列しないことがある。

【０００４】 筒鏡または内視鏡では、個々のレンズの数が多く、このタイプの非常にわずか
な心合わせの誤差が重なると、ｄ．ｏ．ｖ．測定値が許容限界外になりやすい。
これを制御する従来の方法は、結果として生じるｄ．ｏ．ｖ．が確実に仕様限界
（通常は±５°）以内になるため、上記で列挙したコンポーネントを非常に厳密
な公差で仕上ることである。ｄ．ｏ．ｖ．の仕様公差が特に厳密な範囲（例えば
≦３°）では、これらの個々の公差を必要な精度レベルまで制御することが可能
でないことがある（あるいは法外に費用がかかる）。したがって、個々の心合わ
せ公差を特に厳密にすることなく、高い公差のｄ．ｏ．ｖ．を達成する必要があ
る。

【０００５】 したがって、本発明は遠位端およびハウジングに接続された近位端を有する管
、遠位端に隣接し、使用時に対象物を観察することができる観察口、対象物の像
をハウジングに設けた観察手段に中継するよう動作可能な像中継手段とを備え、
観察手段が接眼レンズ、および接眼レンズの遠位側に配置されて像を見ることが
できる口を有するマスクを含み、像中継手段が縦軸を画定し、マスクの口が中心
軸を画定し、中心軸が縦軸と平行で、それからオフセットする単眼筒鏡または単
眼内視鏡として使用する装置を提供する。

【０００６】 第１の実施形態では、接眼レンズは、縦軸と一致する中心軸を画定する。 第２の実施形態では、接眼レンズは、マスクの口の中心軸と一致する中心軸を
画定する。

【０００７】 所望のオフセットを提供するため、マスクは、適正な位置へと調節可能になる
よう装着することができる。あるいは、マスクを移動し、適正なオフセットを有
する第２マスクと置換することができる。しかし、現在好ましいのは、マスクを
、それぞれが像中継手段の縦軸とマスクの中心軸との間に異なるオフセットを提
供する様々な回転方位に装着できることである。接眼レンズは、マスクとともに
調節可能であることが好ましい。これによって、マスクに様々なオフセットを設
けることができるが、この目的を達成するため、様々なマスクを選択する必要が
ない。

【０００８】 本発明は、単眼筒鏡または単眼内視鏡に所望の観察方向を提供する方法も提供
し、筒鏡または内視鏡は、遠位端およびハウジングに接続された近位端を有する
管、遠位端に隣接し、使用時に対象物を観察することができる観察口、対象物の
像をハウジングに設けた観察手段に中継するよう動作可能な像中継手段とを備え
、さらに像中継手段が接眼レンズを有し、方法は、接眼レンズの遠位側にマスク
を設けるステップを含み、マスクは画像を観察することができる口を有し、口は
中心軸を有して、さらに実際の観察方向と所望の観察方向との角度差を決定する
ステップと、所望の観察方向を達成するのに必要な、縦軸に対するマスク口の中
心軸のオフセットの量および方向を計算するステップと、マスクを外し、必要な
オフセットがある中心軸を画定する口を有するマスクを装着するステップとを含
む。

【０００９】 マスクを外して装着するステップは、マスクを外すステップ、マスクを必要な
オフセットを有する異なる回転方位へと回転するステップ、およびマスクを所定
の位置に装着するステップを含むことが好ましい。接眼レンズは、マスクととも
に必要なオフセットまで回転することが好ましい。

【００１０】 方法は、さらに、接眼レンズを、第２マスクの中心軸と一致する中心軸を有す
る第２レンズと交換するステップを含むことができる。

【００１１】 この方法では、必要なオフセットの量を以下の関係式にしたがって計算するこ
とができる。 δ＝（α・η）／φ ここでδは必要なオフセットの量、αは実際の観察方向と所望の観察方向との角
度差、ηはマスクの位置における像のサイズ、φは鏡の視野である。

【００１２】 次に、添付図面を参照しながら、例示のみによって本発明について詳細に説明
する。

【００１３】 図１は、上記で検討した従来の剛性筒鏡または内視鏡の構成を概略的形態で示
す。

【００１４】 上述したように、筒鏡１０は縦軸Ｌを有する。視野マスク１８は円形の口があ
る板であり、口はその中心を通る中心軸Cを有する。先行技術では、中心軸Ｃは
縦軸Ｌと一致する。軌道走査鏡は、通常は縦軸Lと一致する回転軸Ｒも有する。

【００１５】 本発明の第１の実施形態は、図１に示すタイプの鏡を組み込み、図２に概略的
に図示されている。

【００１６】 本発明では、視野マスク１８’は、従来の視野マスク１８（比較のためのみ図
示）と比較すると横方向にシフトし、したがって中心軸Ｃは鏡全体の縦軸Lとの
平行を維持するが、もはや一致しない。したがって、接眼レンズによって形成さ
れる視野マスク１８’の虚像３０’、したがって目Ｅの網膜（またはカメラ）上
の像は、それぞれ対象物の虚像３２’および網膜上の対応する像３２から横方向
にオフセットする。次に、これによって筒鏡の測定される観察方向が少量シフト
する。

【００１７】 図２に示す第１の実施形態では、視野マスク１８’は、挿入管（図示せず）の
近位端でハウジング（図示せず）内に配置され、したがって口の中心軸Ｃは筒鏡
１０の縦軸Ｌからオフセットする。この実施形態は、軌道走査機能がない筒鏡、
つまり挿入管が縦軸を中心に回転しない筒鏡の観察方向を修正するのに完全に適
している。

【００１８】 しかし、この実施形態は、軌道走査が必要な場合、または筒鏡１０が目または
取り付けたカメラに対して回転する場合は適さない。というのは、視野マスク１
８’を鏡の縦軸Lからオフセットする際、この軸Ｌに対する、および網膜上の対
象物の像３２に対する、目Ｅ（またはカメラなど）の網膜に形成される視野マス
ク１８’の像３０の位置にもオフセットが導入されるからである。光学システム
がその縦軸Ｌを中心に回転すると、視野マスクの中心に関連する光束の方向が縦
軸Ｌの周囲で歳差運動をし、このため目の網膜上またはビデオカメラのＣＣＤチ
ップ上に形成される視野マスクの像の位置も、縦軸Ｌを中心とする回転運動で動
く。この効果は、肉眼で観察した場合に気づかれるが、取り付けたビデオカメラ
によって観察する場合に特に明瞭であり、筒鏡が回転するにつれ、視野マスクの
像がＣＣＤチップの作用区域から外れることさえある。

【００１９】 この問題を克服するため、図３に示す本発明の第２の実施形態を提供する。 この第２の実施形態では、視野マスク１８’と筒鏡１０の接眼レンズ２０’と
の両方が、鏡１０の縦軸Ｌから同じ量だけ同じ方向にオフセットする。（比較の
ため、従来の視野マスク１８および接眼レンズ２０も図示されている。）その結
果、筒鏡１０の測定観察方向がシフトする。しかし、管１２が縦軸Ｌを中心に回
転するにつれ、視野マスクの中心に関連する光束は縦軸Ｌを中心に横方向に位置
がシフトするが、その方向は変化せず、光束がほぼ平行である、つまり目または
カメラのレンズが基本的に無限大の焦点距離を有するので、筒鏡が回転しても目
の網膜またはＣＣＤカメラチップ上の視野マスク像３０の位置が一切シフトしな
い。したがって、この実施形態は軌道走査鏡に適し、視野マスクの像が移動しな
い。

【００２０】 本発明は、筒鏡の組立の最終段階で簡単に実現される様々な方法で実現するこ
とができる。

【００２１】 通常、筒鏡の実際の観察方向は、所望の観察方向を与えるのに必要な視野マス
クのシフトの量および方向を決定するよう、標準的な視野マスクと、中心軸Ｃが
鏡の縦軸Ｌと一致する接眼レンズ・アセンブリとを使用して測定する。

【００２２】 次に、この望ましいｄ．ｏ．ｖ．は、視野マスク１８’および接眼レンズ２０
’の位置の増大する異なるオフセット量を提供するよう構築されたある範囲のア
センブリから、適切な接眼レンズアセンブリを選択することによって提供するこ
とができる。あるいは、所望の視野方向を達成するよう計算された量だけ、内径
部が精密にオフセットするよう、特定の各鏡の接眼レンズアセンブリを機械加工
してもよい。

【００２３】 当業者に理解されるように、この手段によって達成可能な視野方向の修正量に
は限界がある。視野マスク位置のシフトが大きすぎると、視野マスク内に見られ
る像が、レンズ管、プリズム、中継または対物レンズなどの物理的限界によって
欠け始める。したがって、本発明は、筒鏡アセンブリの心合わせ公差を、完全に
は除去しないまでも、実際的な限界まで緩和する。

【００２４】 ｄ．ｏ．ｖ．に任意のシフトを提供するために必要なオフセットのレベルは、
筒鏡の特定の設計に依存する。概して、必要なｄ．ｏ．ｖ．シフトαと視界φと
（視野マスク位置における）中間像サイズηと必要なオフセットの量δとの間に
、以下の関係があると言うことができる。 δ＝（α・η）／φ

【００２５】 筒鏡の中間像サイズは、特定の性能のトレードオフを達成するため様々な他の
パラメータと照らし合わせて選択される設計パラメータである。しかし、概して
鏡の直径Ｄの分数εになる。したがって、上式は以下のようになる。 δ＝（α・ε・Ｄ）／φ

【００２６】 この式は、歪みゼロのシステムでのみ厳密に正確である。しかし、これは一般
的関係を示す働きをする。ｄ．ｏ．ｖ．の任意のシフトを達成するには、必要な
接眼レンズのオフセットがかがみの直径とともに、そして視野に反比例して増加
することが分かる。通常、ｄ．ｏ．ｖ．で１°のシフトを達成するためには、６
０°の視野をカバーする直径６ｍｍの筒鏡の場合、０．０５ｍｍのオフセットが
必要となる。３５°の視野をカバーする直径１０ｍｍの筒鏡では、接眼レンズに
０．１９ｍｍのオフセットが必要となる。

【００２７】 図４および図５は、１つのマスクアセンブリを使用して幾つかの異なるオフセ
ットを提供することができる、第２の実施形態による筒鏡を示す。

【００２８】 図４および図５の筒鏡の特徴の多くは従来通りであり、以下では簡単に述べる
にとどめる。

【００２９】 ハウジング５０には、その遠位端に軌道走査制御装置５１を設け、レンズ管ス
リーブ５２がハウジングから延在し、筒鏡の遠位端へと延在するレンズシステム
５２’を支持する。観察手段は、窓５４を有するハウジングアイピース５３と、
螺旋溝５７’内でボール５７を前進させ、接眼レンズ本体アセンブリ５８の軸方
向の位置を変化させる従来の焦点制御装置５６とを備える。

【００３０】 接眼レンズ本体アセンブリ５８は、遠位端に視野マスク１８’を有し、これは
パッキング／スペーサシムによって適正な軸方向の位置へと調節され、任意選択
でその遠位端にドーブプリズム５９を設けてもよい。接眼レンズ本体アセンブリ
５８は４本の軸方向に延在する溝６０を有し、これら溝６０は周縁に等間隔で隔
置される。軌道走査リンクピン６１がレンズ管スリーブ５２から延在して溝６０
の１本に入り、レンズ管５２が接眼レンズ本体アセンブリ５８とともに回転する
ことを保証する。

【００３１】 図５で最もよく分かるように、マスク１８’は、位置合わせピン６２によって
接眼レンズ本体アセンブリの中に配置される。マスクには４本の溝６３（図５に
は２本のみ図示）を設け、そのいずれか１本が位置合わせピン６２と係合するこ
とができる。視野マスク観察方向インジケータ６４が、接眼レンズ本体アセンブ
リ５８内の視野マスク１８’の方位を指示する。視野マスク１８’は、視野マス
ク１８’の外周区域と係合するロッキングリング（図示せず）によって、接眼レ
ンズ本体アセンブリ５８で保持される。

【００３２】 筒鏡を組み立てる場合は、マスクに必要なオフセットの程度を、上記の等式に
従って決定する。次に、レンズ管スリーブ５２を接眼レンズ本体アセンブリに装
着して、許容限度に従って観察方向を与える。したがって、オフセットが許容限
度外と決定された場合は、接眼レンズ本体アセンブリを、観察方向にプラスまた
はマイナスのシフトを与える方位へと回転する。オフセットが許容限度内にある
場合は、接眼レンズ本体アセンブリを、縦方向の傾斜軸および名目観察軸を含む
面に垂直の方向に観察方向をシフトするだけの名目位置に装着する。

【００３３】 レンズ管スリーブ５２と接眼レンズ本体アセンブリ５８との相対的位置に応じ
て、観察方向インジケータ６３が適正な方向を指すよう、視野マスク１８’の方
位を変更する必要があることもある。視野マスクは、接眼レンズ２０’と同心に
なるよう装着するので、このように視野マスク１８’を回転しても、像に追加の
オフセットがなく、観察方向インジケータ６４の位置が変化するだけである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 先行技術の剛性筒鏡または内視鏡の略図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態を示す概略図である。

【図３】 本発明の第２の実施形態を示す概略図である。

【図４】 明快さを期して柄を除去した筒鏡の近位端を通る断面図である。

【図５】 ハウジングを除去した図４の筒鏡の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 25/00 Ｇ０２Ｂ 25/00 Ｚ (72)発明者 コース、フィリップ、マイケル イギリス国 エセックス、ホックリイ ホ ークウェル、ホークウェル チェース ６ エイ Ｆターム(参考） 2H040 CA30 2H044 AE01 AJ06 2H087 LA11 NA11 4C061 AA00 AA29 AA30 BB04 CC03 DD01 FF03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単眼筒鏡または単眼内視鏡として使用し、遠位端およびハウ
   ジングに接続された近位端を有する管、遠位端に隣接し、使用時に対象物を観察
   する観察口、対象物の像をハウジング内に設けた観察手段へと中継するよう動作
   可能な像中継手段とを備え、観察手段が接眼レンズと、接眼レンズの遠位側に配
   置されて像を観察する口を有するマスクとを含み、像中継手段が縦軸を画定して
   、マスクの口が中心軸を画定し、中心軸が縦軸と平行で、それからオフセットす
   る装置。
2. 【請求項２】 接眼レンズが、マスクの口の中心軸と一致する中心軸を画定
   する、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 接眼レンズが、縦軸と一致する中心軸を画定する、請求項１
   に記載の装置。
4. 【請求項４】 マスクを、それぞれ像中継手段の縦軸とマスクの中心軸との
   間に異なるオフセットを提供する異なる回転方位で装着することができる。請求
   項１から請求項３いずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 接眼レンズがマスクとともに異なる回転方位間で回転可能で
   ある、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 単眼筒鏡または単眼内視鏡に所望の観察方向を提供する方法
   であって、筒鏡または内視鏡は、遠位端およびハウジングに接続された近位端を
   有する管、遠位端に隣接し、使用時に対象物を観察する観察口、対象物の像をハ
   ウジング内に設けた観察手段へと中継するよう動作可能な像中継手段とを備え、
   観察手段が接眼レンズを備え、接眼レンズの遠位側にマスクを設けるステップを
   含み、マスクは像を観察する口を有して、口は中心軸を有し、さらに、実際の観
   察方向と所望の観察方向との間の角度差を決定するステップと、所望の観察方向
   を達成するのに必要な、縦軸に対するマスク口の中心軸のオフセットの量および
   方向を計算するステップと、マスクを外して、必要なオフセットの中心軸を画定
   する口を有するマスクを装着するステップとを含む方法。
7. 【請求項７】 マスクを外して装着するステップが、マスクを外し、マスク
   を必要なオフセットで異なる回転方位へと回転し、マスクを所定の位置に装着す
   ることを含む、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 接眼レンズとマスクが同軸であり、方法が、さらに、接眼レ
   ンズをマスクとともに必要なオフセットへと回転させることを含む、請求項７に
   記載の方法。
9. 【請求項９】 さらに、接眼レンズを、第２マスクの中心軸と一致する中心
   軸を有する第２レンズと交換するステップを含む、請求項６から請求項８いずれ
   か１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 マスクが、その方位を可視的に示す突起を有し、方法が、
    さらに、マスクがその軸を中心に自転して突起の位置を変更するステップを含む
    、請求項６から請求項９いずれか１項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 さらに、関係式 δ＝（α・η）／φ に従って必要なオフセットの量を計算するステップを含み、 ここでδは必要なオフセットの量、αは実際の観察方向と所望の観察方向との角
    度差、ηはマスクの位置における像のサイズ、φは鏡の視野であり、さらにマス
    クを計算したオフセットで配置するステップを含み、請求項６から請求項１０い
    ずれか１項に記載の方法。