(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1乃至図9を参照して説明する。
図1は、本実施形態の内視鏡システム1の全体構成を示す図である。図1に示すように、内視鏡システム1は、硬性鏡である内視鏡スコープ2と、内視鏡用撮像装置であるカメラヘッド3と、光源装置5と、ライトガイド6と、電気信号ケーブル8と、コネクタ9と、プロセッサ装置10と、モニタ11と、を有する。
内視鏡スコープ2は患者の体腔内に挿入される細長い挿入部14を有する。挿入部14の基端側には、保持部15が配設されている。保持部15の基端側には、絶縁性のスコープアイピース16が配設されている。スコープアイピース16を設けることで、内視鏡スコープ2とカメラヘッド3との間が絶縁される。スコープアイピース16の外周面には、先端側に向かって径が小さくなるテーパ部16Aが設けられ、テーパ部16Aによりカメラヘッド3との連結部が構成されている。
内視鏡スコープ2の保持部15には、ライトガイドコネクタ15Aが設けられている。ライトガイドコネクタ15Aには、ライトガイド6の先端部が接続されている。ライトガイド6の基端部には光源装置5が接続されている。光源装置5からの照明光は、ライトガイド6を介して内視鏡スコープ2へ供給される。そして、挿入部14の先端から出射され、体腔内の被写体を照射する。
カメラヘッド3は、スコープアイピース16に着脱可能に連結される。また、カメラヘッド3は、電気信号ケーブル8及びコネクタ9を介してプロセッサ装置10に接続されている。プロセッサ装置10には、映像信号処理回路(図示しない)が内蔵されていて、カメラヘッド3からの被写体の撮像信号を処理して、映像信号として出力される。プロセッサ装置10には、モニタ11が接続されている。モニタ11は、プロセッサ装置10からの映像信号に基づいて画面上に被写体の内視鏡像を表示する。
図2はカメラヘッド3の外観を示す図であり、図3はカメラヘッド3の内部構成を示す図である。図2及び図3に示すように、カメラヘッド3は、本体部20と、本体部20の先端側に設けられ、内視鏡スコープ2との接続に使用されるアイピース取付け部30とを有する。
アイピース取付け部30は、本体部20に固定される固定部材31と、固定部材31に対してカメラヘッド3の軸方向に垂直な方向にスライド可能なスライド部材32とを有する。固定部材31には、左右両側に先端側に向けて突出した爪部33が取り付けられている。スライド部材32には、爪部33と対応する位置にスライド孔34が設けられている。スライド孔34が爪部33と係合した状態で、スライド部材32は固定部材31に対してカメラヘッド3の軸方向に垂直な方向にスライド可能となっている。このような構造とすることにより、スライド部材32をテーパ部16Aに押し当てた状態で、スコープアイピース16がアイピース取付け部30に連結される。
カメラヘッド3の本体部20は、光学部品等を収納する金属製の気密ケース40と、気密ケース40の基端側に連結されるケーブルコネクタ21と、気密ケース40の外周面に被覆される樹脂製のケース用外装部材60と、ケーブルコネクタ21の外周面に被覆される樹脂製のコネクタ用外装部材22とを有する。ケーブルコネクタ21の基端側には、電気信号ケーブル8が連結されている。電気信号ケーブル8の内部には、複数の電気コード23が収納され、電気コード23はケーブルコネクタ21の内部まで延設されている。それぞれの電気コード23は、ケーブルコネクタ21の内部に設けられる基板25に接続されている。電気信号ケーブル8の外周面には、電気信号ケーブル8の急な屈曲を防止するための折れ止め24が固定されている。
図4は、本体部20の連結状態を示す図であり、図5は気密ケース40の外観を示す図である。図4及び図5に示すように、気密ケース40は、先端側に配設される矩形状の先端側ケース41と、基端側に配設される矩形状の基端側ケース42と、先端側ケース41と基端側ケース42との間に設けられる矩形枠状の中間フレーム43とを有する。先端側ケース41と中間フレーム43との間、及び、基端側ケース42と中間フレーム43との間は気密に固定される構造となっている。
基端側ケース42は、基端側ケース本体44と、基端側ケース本体44の基端面44Aから基端側に向けて突設される円筒部45とを有する。円筒部45の基端側には、ハーメチックコネクタ50が気密状態で固定されている。図6は、ハーメチックコネクタ50の固定部の構成を示す図である。図4及び図6に示すように、ハーメチックコネクタ50は、一端が閉じた円筒形状に形成されるステンレス製のシェル51を有する。シェル51は、円筒部45の開口面を閉塞する底壁部51Aと、底壁部51Aから基端側に向けて突設される円筒部51Bとを有する。シェル51の底壁部51Aには、導電性を有する複数の導電ピン52が底壁部51Aの両側に貫通する状態で突設されている。導電ピン52は、ガラス等の不導体を介して底壁部51Aに気密に接合されている。これにより、気密ケース40の内側に設けられる基板53と、気密ケース40の外側の電気コード23が接続される基板25とが、電気的に接続される(図3参照)。
シェル51に導電ピン52を接合する工程は、ガラスを焼き固める必要があるため、高温での熱処理により行われる。一般に、高温で熱処理されることにより、シェル51の表面の特性が変性してしまい、基端側ケース42との溶接性が低下する。そこで、図6中に二点鎖線で示すように、本実施形態ではシェル51の円筒部51Bの厚さを実際の寸法よりd0だけ厚く設けた状態で、熱処理が行われる。そして、熱処理によって特性が変性した表層部54を切削により削り落とす。その後、基端側ケース42の円筒部45とシェル51との接合部をレーザー溶接して溶接部55を形成する。以上の工程により、ハーメチックコネクタ50が基端側ケース42に溶接される。
図4及び図5に示すように、気密ケース40の先端側ケース41は、最も基端側の先端側ケース本体46と、先端側ケース本体46の先端面46Aから先端側に突設される3段の円筒部47、48、49(基端側から順に第1の円筒部47、第2の円筒部48、第3の円筒部49とする。)とを有する。第1の円筒部47は、第2の円筒部48よりも大径となっている。第2の円筒部48は、第3の円筒部49よりも大径となっている。第3の円筒部49の先端側の開口面には、カバーガラス56が気密に固定されている。カバーガラス56は透光性を有する部材により形成されている。第1の円筒部47と第2の円筒部48との間、及び、第2の円筒部48と第3の円筒部49との間には、それぞれカメラヘッド3の光軸方向に対して垂直な第1の段壁部47A及び第2の段壁部48Aが設けられている。
図7は中間フレーム43の構成を示す図あり、図8は気密ケース40の組付け状態を示す図である。図7及び図8に示すように、中間フレーム43の先端面には内蔵物を保持する保持部材である略矩形枠状のベース板71が取り付けられている。ベース板71の先端面には、鏡筒72の基端部が4箇所で固定ねじ73を介して固定されている。鏡筒72の内部には、被写体の内視鏡像を結像するためのレンズユニット74が配設されている(図3参照)。
ベース板71の4つの角部には、ベース板71と中間フレーム43との連結部75が設けられている。それぞれの連結部75では、ベース板71と中間フレーム43の間に光軸方向に収縮可能なゴム製のダンパー77が配設されている。間にダンパー77を介した状態でベース板71は、カラー78及び固定ねじ79により中間フレーム43に取り付けられる。ダンパー77が固定ねじ79の軸方向に収縮可能であるため、ベース板71はカラー78に対して固定ねじ79軸方向に摺動可能となっている。
先端側ケース41と中間フレーム43とを連結する際には、図8に示すように、先端側ケース41の第2の段壁部48Aの基端面に鏡筒72の先端面を突き当てた状態で、鏡筒72を固定する。さらに、先端側ケース41の先端側ケース本体46の基端面46Bが中間フレーム43に突き当たる状態で、先端ケース41が中間フレーム43に対して固定される。この際、4つの連結部75のダンパー77が光軸方向に収縮することにより、部品の製造誤差が吸収される。このため、気密ケース40の内部で、先端側ケース41の第2の段壁部48Aの基端面に鏡筒72の先端面が浮き、傾きがない状態で突き当たり、鏡筒72が固定される。これにより、レンズユニット74の軸が光軸と合わされる。
図3に示すように、気密ケース40の内部のベース板71の基端側には、プリズム枠81が設けられている。プリズム枠81の基端側には、撮像ユニット82が設けられている。撮像ユニット82は、プリズム83と、3つのCCD84A、84B、84Cとを有する。CCD84A、84B、84Cは、それぞれCCD基板85A、85B、85Cに固定されている。上側のCCD84A及び下側のCCD84Cは、プリズム83の構成にしたがって、それぞれCCD基板85A、85Cに斜めに固定されている。プリズム枠81に入射された入射光は、プリズム83によってRGBの3つの色素成分に分解される。そして、RGBの色素成分に分解された内視鏡像が、それぞれCCD84A、84B、84Cによって撮像される。
中央のCCD84BのCCD基板85Bの基端側には、PC及びFPCによって形成される電気基板86が設けられている。電気基板86では、3つ色素成分ごとに撮像された内視鏡像の合成、撮像した内視鏡像の撮像信号への光電変換等が行われている。下側のCCD84CのCCD基板85Cの裏側には、電気基板86Aと電気基板86Bとを接続するための接続基板87が設けられている。電気基板86は、ハーメチックコネクタ50のシェル51の底壁部51Aの基端面に取付けられる基板53に電気的に接続されている。このような構造にすることにより、撮像信号は、電気基板86から基板53、導電ピン52を通って、気密ケース40の外側の基板25に伝達される。基板25に伝達された撮像信号は、電気信号ケーブル8の内部に挿通される複数の電気コード23を介して、プロセッサ装置10(図1参照)に伝達される。
図2に示すように、本体部20の上面には、スイッチボタンユニット90が設けられている。スイッチボタンユニット90は、2つのズームボタン91(先端側がtele、基端側がwide)と、2つのフォーカスボタン92と、3つのプログマブルボタン93とを有する。プログマブルボタン93によって、ホワイトバランス、キャプチャ等の各種設定を行う。
図3に示すように、それぞれのボタン91、92、93の下側にはボタン側磁石94が取り付けられている。また、気密ケース40の内部の鏡筒72の上側にはズームスイッチ95、フォーカススイッチ(図示しない)が、上側のCCD84AのCCD基板85Aの裏側にはプログマブルスイッチ96が配設されている。それぞれのスイッチ95、96の上側にはスイッチ側磁石97が取り付けられている。ズームボタン91を押した際、ボタン側磁石94は下側へ移動し、スイッチ側磁石97に接近する。これにより、ボタン側磁石94とスイッチ側磁石97との間に働く斥力によってスイッチ側磁石97が下側へ移動し、ズームスイッチ95を押す。フォーカススイッチ、プログマブルスイッチ96についても、ズームスイッチ95と同様の構成となっている。
次に、コネクタ用外装部材22及びケース用外装部材60の取り付け状態について説明する。図4に示すように、コネクタ用外装部材22とケース用外装部材60との間には、弾性のある防水パッキン26が設けられていて、水密構造となっている。
コネクタ用外装部材22の基端側には、固定ナット27が設けられている。ケーブルコネクタ21の基端側には、金属フレーム21bが、固定ねじ21dにより固定されている。金属フレーム21bの外周側には、ビス21eを介してねじリング部材21cが固定されている。固定ナット27は、ねじリング部材21cの外周面に設けられる雄ねじ部と螺合することにより、ねじリング部材21cに固定されている。また、固定ナット27の基端には、開口部27aが設けられ、開口部27aから折れ止め24が固定ナット27の内部に挿入されている。
コネクタ用外装部材22は、基端側から固定ナット27によって締め付けられている。コネクタ用外装部材22の先端側には、ケース用外装部材60が後述する方法で固定されている。コネクタ用外装部材22の先端は、ケース用外装部材60の基端部と当接している。このような構造にすることにより、コネクタ用外装部材22は、コネクタ用外装部材22の先端側に固定されるケース用外装部材60と固定ナット27との間に押しつけられる状態で、ケーブルコネクタ21に取り付けられる。
コネクタ用外装部材22と固定ナット27との間には、弾性のある防水パッキン(弾性部材)28が設けられている。防水パッキン28の硬度は、ケース用外装部材60とコネクタ用外装部材22との間の防水パッキン26の硬度に比べ、高くなっている。防水パッキン28により、コネクタ用外装部材22と固定ナット27との間が水密構造となっている。また、カメラヘッド3のオートクレーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)時には、コネクタ用外装部材22が固定される基端側ケース本体44の基端面44Aと固定ナット27との間で、樹脂製のコネクタ用外装部材22の方が、金属製のケーブルコネクタ21より大きく膨張する。この際、防水パッキン28が収縮することにより、ケーブルコネクタ21とコネクタ用外装部材22との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
図4に示すように、ケース用外装部材60は先端側の略矩形板状の第1のケース用外装部材61と、基端側の矩形筒状の第2のケース用外装部材62と、を有する。
図9は、第1のケース用外装部材61の取付け状態を示す図である。図4及び図9に示すように、第1のケース用外装部材61の基端面は、先端側ケース41の先端側ケース本体46の先端面46Aに突き当たっている。このため、第1のケース用外装部材61の基端側への移動が規制されている。第1のケース用外装部材61の先端側には、アイピース取付け部30の固定部材31が設けられている。固定部材31は、先端側ケース41の第2の段壁部48Aに固定ナット35を介して固定されている。固定部材31を第2の段壁部48Aに固定することにより、第1のケース用外装部材61が固定部材31により基端方向に押圧されるようになっている。このような構成にすることにより、第1のケース用外装部材61は、先端側ケース本体46の先端面46Aとアイピース取付け部30の固定部材31との間に押しつけられる状態で、気密ケース40に取り付けられる。
図4に示すように、ケーブルコネクタ21の先端部の外周面には雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部に固定ナット63が螺合により固定されている。また、固定ナット63は、気密ケース40に固定状態で連結されている。固定ナット63で第2のケース用外装部材62を固定する際には、固定ナット63の先端が第2のケース用外装部材62の基端部と当接した状態で、固定ナット63で第2のケース用外装部材62を抑えつける。そして、第2のケース用外装部材62の段部が基端側ケース本体44の基端面44Aと当接することにより、第2のケース用外装部材62が気密ケース40に固定される。このような構造にすることにより、第2のケース用外装部材62は、固定ナット63と、第2のケース用外装部材62の先端側に固定される第1のケース用外装部材61と、の間に押しつけられる状態で、気密ケース40に取り付けられる。第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間には、弾性のある防水パッキン64が設けられていて、水密構造となっている。
以上のように、ケース用外装部材60は、固定ナット63とアイピース取付け部30の固定部材31との間に押しつけられる状態で、気密ケース40に取り付けられている。すなわち、固定ナット63がケース用外装部材60を基端側から固定する基端側固定手段となり、固定部材31がケース用外装部材60を先端側から固定する先端側固定手段となっている。
図9に示すように、第1のケース用外装部材61は、第1のケース用外装部材本体65と、第1のケース用外装部材本体65から内側に向けて突出するとともに、前述したように固定部材31により基端方向に押圧される外装部材被押圧部66とを有する。先端側固定手段である固定部材31は、第1のケース用外装部材61の外装部材被押圧部66を押圧する外装部材押圧部36と、外装部材押圧部36の先端部から上方向及び下方向に向けて突設される突出部(外装部材非接触部)37と、を有する。
外装部材押圧部36には、防水パッキン67を装着するためのパッキン用溝38が設けられている。防水パッキン67により、固定部材31と第1のケース用外装部材61との間は水密構造となっている。防水パッキン67の基端側には、防水パッキン67の抜け防止のためのワッシャー68が設けられている。ワッシャー68と第1のケース用外装部材61の外装部材被押圧部66との間には、弾性部材69が設けられている。弾性部材69の硬度は、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間の防水パッキン64の硬度に比べ、高くなっている。固定部材31の突出部37は、第1のケース用外装部材61の第1のケース用外装部材本体65との間に、カメラヘッド3の光軸方向について間隔を設けて配置されている。すなわち、第1のケース用外装部材本体65は、固定部材31との間に、カメラヘッド3の光軸方向について間隔を有して配置される固定手段非接触部となっている。
カメラヘッド3のオートクレーブ滅菌時には、ケース用外装部材60が固定される固定ナット63と固定部材31との間で、樹脂製のケース用外装部材60の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、固定部材31の突出部37と第1のケース用外装部材61の第1のケース用外装部材本体65との間では、突出部37と第1のケース用外装部材本体(固定手段非接触部)65との間の間隔の範囲Lだけ、ケース用外装部材60が先端方向に膨張可能となっている。また、先端側固定手段である固定部材31の外装部材押圧部36と第1のケース用外装部材61の外装部材被押圧部66との間では、弾性部材69が収縮することにより、気密ケース40とケース用外装部材60との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
また、防水パッキン64の硬度に比べ、弾性部材69の硬度は高くなっているため、製品組立て時に防水パッキン64が弾性部材69より先に収縮し、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間が確実に防水される。
次に、本実施形態に係るカメラヘッド3の作用について説明する。カメラヘッド3では、コネクタ用外装部材22は、ケース用外装部材60の基端と固定ナット27との間に押しつけられる状態で、ケーブルコネクタ21に取り付けられる。カメラヘッド3のオートクレーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)時には、コネクタ用外装部材22が固定されるケース用外装部材60の基端と固定ナット27との間で、樹脂製のコネクタ用外装部材22の方が、金属製のケーブルコネクタ21より大きく膨張する。この際、防水パッキン28が収縮することにより、ケーブルコネクタ21とコネクタ用外装部材22との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
また、カメラヘッド3では、ケース用外装部材60は、固定ナット63とアイピース取付け部30の固定部材31との間に固定された状態で、気密ケース40に取り付けられている。すなわち、固定ナット63がケース用外装部材60を基端側から固定する基端側固定手段となり、固定部材31がケース用外装部材60を先端側から固定する先端側固定手段となっている。カメラヘッド3のオートクレーブ滅菌時には、ケース用外装部材60が固定される固定ナット63と固定部材31との間で、樹脂製のケース用外装部材60の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、固定部材31の突出部(外装部材非接触部)37と第1のケース用外装部材61の第1のケース用外装部材本体(固定手段非接触部)65との間では、突出部37と第1のケース用外装部材本体65との間の間隔の範囲Lだけ、ケース用外装部材60が先端方向に膨張可能となっている。また、先端側固定手段である固定部材31の外装部材押圧部36と第1のケース用外装部材61の外装部材被押圧部66との間では、弾性部材69が収縮することにより、気密ケース40とケース用外装部材60との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
また、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間の防水パッキン64の硬度に比べ、弾性部材69の硬度は高くなっている。このため、カメラヘッド3の組立て時に、防水パッキン64が弾性部材69より先に収縮し、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間が確実に防水される。
また、カメラヘッド3では、シェル51の円筒部51Bの厚さを実際の寸法よりd0だけ厚く設けた状態で、熱処理が行われる。そして、熱処理によって特性が変性した表層部54を切削により削り落とす。その後、基端側ケース42の円筒部45とシェル51との接合部をレーザー溶接して溶接部55を形成する。以上の工程により、ハーメチックコネクタ50が基端側ケース42に溶接される。これにより、ハーメチックコネクタ50のシェル51と基端側ケース42との溶接性が向上する。
また、カメラヘッド3では、間にダンパー77を介した状態でベース板71が、カラー78及び固定ねじ79により中間フレーム43に取り付けられている。ダンパー77が光軸方向に収縮可能であるため、ベース板71はカラー78に対して光軸方向に摺動可能となっている。先端側ケース41と中間フレーム43とを連結する際には、先端側ケース41の第2の段壁部48Aの基端面に鏡筒72の先端面を突き当てた状態で、鏡筒72を固定する。さらに、先端側ケース41の先端側ケース本体46の基端面46Bが中間フレーム43に突き当たる状態で、先端ケース41が中間フレーム43に対して固定される。この際、4つの連結部75のダンパー77が光軸方向に収縮することにより、部品の製造誤差が吸収される。このため、気密ケース40の内部で、先端側ケース41の第2の段壁部48Aの基端面に鏡筒72の先端面が浮き、傾きがない状態で突き当たり、鏡筒72が固定される。これにより、レンズユニット74の軸が光軸と合わされる。
さらに、カメラヘッド3では、上側のCCD84A、下側のCCD84Cは、それぞれCCD基板85A、85Cに斜めに固定されている。上側のCCD84AのCCD基板85Aの裏側にはプログマブルスイッチ96が配設されている。下側のCCD84CのCCD基板85Cの裏側には、電気基板86Aと電気基板86Bとを接続するための接続基板87が設けられている。上側のCCD84AのCCD基板85A及び下側のCCD84CのCCD基板85Cの裏側の空間に各種機能を配置することにより、カメラヘッド3が小型化される。
そこで、上記構成のカメラヘッド3は以下の効果を奏する。すなわち、カメラヘッド3では、ケース用外装部材60は、固定ナット63とアイピース取付け部30の固定部材31との間に押さえつけられる状態で、気密ケース40に取り付けられている。カメラヘッド3のオートクレーブ滅菌時には、ケース用外装部材60が固定される固定ナット63と固定部材31との間で、樹脂製のケース用外装部材60の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、固定部材31の突出部(外装部材非接触部)37と第1のケース用外装部材61の第1のケース用外装部材本体(固定手段非接触部)65との間では、突出部37と第1のケース用外装部材本体65との間の間隔の範囲Lだけ、ケース用外装部材60が先端方向に膨張可能となっている。これにより、突出部37と第1のケース用外装部材本体65との間で、気密ケース40とケース用外装部材60との熱膨張差により熱応力が発生することを防止することができる。また、先端側固定手段である固定部材31の外装部材押圧部36と第1のケース用外装部材61の外装部材被押圧部66との間では、弾性部材69が収縮することにより、気密ケース40とケース用外装部材60との熱膨張差により発生する熱応力を逃がすことができる。
さらに、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間の防水パッキン64の硬度に比べ、弾性部材69の硬度は高くなっている。このため、カメラヘッド3の組立て時に、防水パッキン64が弾性部材69より先に収縮し、第1のケース用外装部材61と第2のケース用外装部材62との間を確実に防水することができる。
なお、ケース用外装部材60とコネクタ用外装部材22とを一体に形成してもよい。この場合、外装部材は、固定ナット27と固定部材31との間に固定された状態で、気密ケース40及びケーブルコネクタ21に取り付けられる。
また、本実施形態では、先端側固定手段である固定部材31のみに、ケース用外装部材60を押圧する外装部材押圧部36と、ケース用外装部材60との間に光軸方向について間隔を設けて配置される外装部材非接触部である突出部37とが設けられ、外装部材押圧部36とケース用外装部材60との間に、弾性部材69が設けられている。すなわち、ケース用外装部材60の先端部に、先端側固定手段である固定部材31により押圧される外装部材被押圧部66と、固定部材31との間にカメラヘッド3の光軸方向について間隔を有して配置される固定手段非接触部である第1のケース用外装部材本体65とが設けられている。しかし、ケース用外装部材60の基端部に、基端側固定手段である固定ナット63により押圧される外装部材被押圧部と、固定ナット63との間にカメラヘッド3の光軸方向について間隔を有して配置される固定手段非接触部とを設け、固定ナット63とケース用外装部材60の基端部の外装部材被押圧部との間に、熱膨張差により発生する熱応力を逃がすための弾性部材を設けてもよい。また、ケース用外装部材60と先端側固定手段である固定部材31との間、及び、基端側固定手段である固定ナット63とケース用外装部材60との間の両方を、上述した構成と同様の構成にしてもよい。
すなわち、カメラヘッド3では、光軸方向について気密ケース40の一端部に固定される第1の固定手段と、光軸方向について気密ケース40の他端部に固定される第2の固定手段とを備え、第1の固定手段と第2の固定手段との間でケース用外装部材60が押しつけられる状態で、ケース用外装部材60が気密ケース40に固定されている。そして、光軸方向についてケース用外装部材60の一端部又は他端部の少なくともいずれか一方に、第1の固定手段及び/又は第2の固定手段により押圧される外装部材被押圧部と、第1の固定手段及び/又は第2の固定手段との間にカメラヘッド3の光軸方向について間隔を有して配置される固定手段非接触部とを設け、第1の固定手段及び/又は第2の固定手段とケース用外装部材60の外装部材被押圧部との間に、熱膨張差により発生する熱応力を逃がすための弾性部材を設けられている。なお、上述の実施形態では、ケース用外装部材60の構成について説明したが、例えば、固定ナット27とコネクタ用外装部材22との間が、上述した構成と同様の構成であってもよい。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図10乃至図13を参照して説明する。本変形例は、第1の実施形態のカメラヘッド3の構成を、以下のように変形したものである。なお、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図10は、本実施形態の内視鏡用撮像装置であるカメラヘッド200の構成を示す図である。図10に示すように、カメラヘッド200の先端側には、第1の実施形態と同様に固定部材31が設けられている。固定部材31は、先端側ケース41の第2の段壁部48Aに固定ナット35を介して固定されている。
固定部材31の基端側には、樹脂製の外装固定部材202が設けられている。外装固定部材202は、先端側ケース41の先端側ケース本体46の先端面46Aの先端側に位置する先端壁部204と、気密ケース40の外周面の一部に被覆される周壁部206とを備える。外装固定部材202の先端壁部204の基端面は、先端側ケース41の先端側ケース本体46の先端面46Aに突き当たっている。このため、先端壁部204の基端側への移動が規制されている。また、外装固定部材202の先端壁部204は、固定部材31により基端方向に押圧されている。このような構成にすることにより、先端壁部204は、先端側ケース本体46の先端面46Aと固定部材31との間に押しつけられる状態で、気密ケース40に取り付けられる。先端側ケース本体46の外周面には、外側に向けて突設される突出部208が設けられている。突出部208には、外装固定部材202の周壁部206の基端が突き当たっている。したがって、外装固定部材202は、固定部材31と先端側ケース本体46の突出部208との間に押しつけられる状態で、固定されている。なお、本実施形態では、外装固定部材202は樹脂製であるが、例えば金属等の様々な材料から形成されてもよい。
図11は、カメラヘッド200の基端部の構成を示す図である。図11に示すように、カメラヘッド200の気密ケース40の基端側ケース42の基端部には、第1の実施形態と同様に、ハーメチックコネクタ50が固定されている。ハーメチックコネクタ50の基端面には、基板25Aが半田付け等により固定されている。基板25Aは、雌コネクタ210Aを有する。基板25Aの基端側には、電気ケーブル8に挿通される複数の電気コード23が接続される基板25Bが配置されている(第1の実施形態は、基板25A及び基板25Bの両方を基板25としている。)。基板25Bは、雄コネクタ210Bを有する。雄コネクタ210Bが雌コネクタ210Aに差し込まれることにより、基板25Aと基板25Bとが電気的に接続される。
ハーメチックコネクタ50の基端側には、ケーブルコネクタ21が固定ねじ211を介して連結されている。ケーブルコネクタ21の基端部は、金属フレーム212に連結されている。金属フレーム212は、電気ケーブル8の外周面にビス215を介して固定されている。金属フレーム212の基端側には、折れ止め24が連結されている。電気ケーブル8の軸は光軸方向に対して傾斜しているため、金属フレーム212は光軸方向に対して傾斜し、かつ、電気ケーブル8の軸と平行な方向に延設されている。このため、ケーブルコネクタ21により、光軸方向に延設される気密ケース40と光軸方向に対して傾斜した方向に延設される金属フレーム212との間が連結される。
ここで、ケーブルコネクタ21のハーメチックコネクタ50及び金属212への組み付け方法について説明する。ケーブルコネクタ21を組み付ける前の状態では、ハーメチックコネクタ50の基端面に基板25Aが接続され、基板25Aは基板25Bを介して電気コード23に接続されている。また、電気ケーブル8の外周面には、3本のビス215を介して金属フレーム212が固定されている。この際、ビス215は金属フレーム212の外周面から、外周側に突出している。この状態で、ケーブルコネクタ21が、金属フレーム212の外周側を通って、基端側からハーメチックコネクタ50に連結される。これにより、基板25A,25B及び電気コード23の電気ケーブル8からの延出部分が、ケーブルコネクタ21の内部に収納される。この際、径方向についてケーブルコネクタ21と金属フレーム212との間には、隙間が形成されている。
そして、ケーブルコネクタ21と金属フレーム212との間に形成される隙間に、スペーサリング214が差し込まれる。図12は、スペーサリング214の構成を示す図である。図12に示すように、スペーサリング214は3つのU字状の溝部216と、孔部218とを備える。スペーサリング214を隙間に差し込む際、金属フレーム212の外周面から突出するビス215と溝部216の位置が合わさった状態で、スペーサリング214が差し込まれる。これにより、ケーブルコネクタ21と金属フレーム212との間にスペーサリング214が係止される。この状態で、ケーブルコネクタ21の外周側から固定ねじ219を、スペーサリング214の孔部218を通して、金属フレーム212に螺合させる。これにより、ケーブルコネクタ21が金属フレーム212に連結される。以上のようにケーブルコネクタ21をハーメチックコネクタ50及び金属フレーム212に組み付けることにより、光軸方向に延設される気密ケース40と光軸方向に対して傾斜した方向に延設される金属フレーム212との間をケーブルコネクタ21により連結する作業が容易になる。また、組み付け作業時において、電気コード23の電気ケーブル8からの延出部分への負荷が抑えられる。
折れ止め24の外周側には、固定ナット220が設けられている。固定ナット220は、スペーサリング214の外周面に設けられる雄ねじ部と螺合することにより、スペーサリング214に固定されている。また、固定ナット220の基端には、開口部220aが設けられ、開口部220aから折れ止め24が固定ナット220の内部に挿入されている。
図13は、鏡筒72の内部のレンズユニット74及びレンズユニット74の駆動機構を示す図である。図13に示すように、レンズユニット74は、フォーカスレンズ230と、ズームレンズ231とを備える。フォーカスレンズ230はフォーカスレンズ枠233に取り付けられ、ズームレンズ231はズームレンズ枠234に取り付けられている。フォーカスレンズ枠233の上側には、フォーカス用モータ236が設けられている。ズームレンズ枠234の上側には、ズーム用モータ237が設けられている。フォーカス用モータ236とズーム用モータ237は、左右方向に並設される状態に配置されている。フォーカスレンズ枠233、ズームレンズ枠234の上側にそれぞれフォーカス用モータ236、ズーム用モータ237が配置されるため、フォーカスレンズ枠233、ズームレンズ枠234の下方部の外周面を円弧状に形成することが可能となる。これにより、フォーカスレンズ枠233、ズームレンズ枠234の下側にスペースが形成されるとともに、レンズユニット74及びレンズユニット74の駆動機構が小型化される。
フォーカス用モータ236及びズーム用モータ237には、単一のフレキシブル基板240が連結されている。また、フレキシブル基板240は、ドライバ基板241に連結されている。フレキシブル基板240上には、ドライバ基板241とフォーカス用モータ236とを接続するフォーカス用信号線243と、ドライバ基板241とズーム用モータ237とを接続するズーム用信号線244とが配置されている。フォーカス用信号線243及びズーム用信号線244が単一のフレキシブル基板240上に配置されるため、レンズユニット74及びレンズユニット74の駆動機構が小型化される。
図10に示すように、外装固定部材202と固定ナット220との間には、樹脂製の外装部材250が設けられている。外装部材250は、気密ケース40の外周面の一部及びケーブルコネクタ21の外周面に被覆されている。外装固定部材202と外装部材250との間には、防水パッキン(弾性部材)251が設けられ、水密構造となっている。また、固定ナット220と外装部材250との間には、防水パッキン(弾性部材)255が設けられている。防水パッキン255により、固定ナット220と外装部材250との間が水密構造となっている。
外装部材250は、基端側から固定ナット220によって締め付けられている。外装部材250の先端側には、前述のように、外装固定部材202が固定部材31により気密ケース40の外周面の一部に固定されている。このような構造にすることにより、外装部材250は、外装固定部材202と固定ナット220との間に押しつけられる状態で、固定される。すなわち、固定ナット220が外装部材250を基端側から固定する基端側固定手段となり、固定部材31及び外装固定部材202が外装部材250を先端側から固定する先端側固定手段となっている。
また、図10に示すように、基端側ケース42の上側部分の外周面には、スイッチ取付け用台座247が固定されている。スイッチ取付け用台座247の基端面には、係止部248が設けられている。係止部248により、外装部材250の被係止部257が係止されている。このような構成にすることにより、カメラヘッド200のオートクレーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)時には、外装部材250の被係止部257より基端側の部分が基端方向に膨張し、外装部材250の被係止部257より先端側の部分が先端方向に膨張する。この際、外装部材250が固定される係止部248と固定ナット220との間で、樹脂製の外装部材250の方が、金属製の気密ケース40及びケーブルコネクタ21より大きく膨張する。この際、防水パッキン(弾性部材)255が収縮することにより、気密ケース40及びケーブルコネクタ21と外装部材250との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
図10に示すように、外装部材250の先端部には、外装固定部材202により基端側に押圧される外装部材被押圧部260と、光軸方向について外装固定部材202と接触しない外装固定部材非接触部(固定手段非接触部)262とが設けられている。外装固定部材202と外装部材250の外装部材被押圧部260との間には、防水パッキン(弾性部材)251が配置されている。
外装固定部材非接触部262は、外装固定部材202の外周側に配置されている。このため、外装固定部材202の外周面と外装部材250の外装固定部材非接触部262との間に段部264が形成される。このような構成にすることにより、外装固定部材202と外装部材250との境界線266が、光軸方向に対して垂直な段部264に露出される。すなわち、外装固定部材202と外装部材250との境界線266が、例えばカメラヘッド200の側面等の光軸方向に対して平行な面に露出されない。境界線266が手術時に術者が保持するカメラヘッド200の側面等に露出されないため、術者はカメラヘッド200を保持した際に、適切な保持感が得られる。
カメラヘッド200のオートクレーブ滅菌時には、外装部材250が固定される係止部248と外装固定部材202との間で、樹脂製の外装部材250の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、外装部材250の外装固定部材非接触部(固定手段非接触部)262では、光軸方向について外装固定部材202と接触しないため、外装部材250が先端方向に膨張可能となっている。また、外装固定部材202とケース用外装部材250の外装部材被押圧部260との間では、防水パッキン(弾性部材)251が収縮することにより、気密ケース40と外装部材250との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
次に、カメラヘッド200の作用について説明する。カメラヘッド200では、外装部材250は、固定ナット220と固定部材31により気密ケース40に固定される外装固定部材202との間に固定された状態で、気密ケース40及びケーブルコネクタ21に取り付けられている。すなわち、固定ナット220が外装部材250を基端側から固定する基端側固定手段となり、固定部材31及び外装固定部材202が外装部材250を先端側から固定する先端側固定手段となっている。また、外装部材250は、係止部248により被係止部257が係止されている。カメラヘッド200のオートクレーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)時には、外装部材250の被係止部257より基端側の部分が基端方向に膨張し、外装部材250の被係止部257より先端側の部分が先端方向に膨張する。この際、外装部材250が固定される係止部248と固定ナット220との間で、樹脂製の外装部材250の方が、金属製の気密ケース40及びケーブルコネクタ21より大きく膨張する。この際、防水パッキン(弾性部材)255が収縮することにより、気密ケース40及びケーブルコネクタ21と外装部材250との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
また、カメラヘッド200のオートクレーブ滅菌時には、外装部材250が固定される係止部248と外装固定部材202との間で、樹脂製の外装部材250の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、外装部材250の外装固定部材非接触部(固定手段非接触部)262では、光軸方向について外装固定部材202と接触しないため、外装部材250が先端方向に膨張可能となっている。また、外装固定部材202とケース用外装部材250の外装部材被押圧部260との間では、防水パッキン(弾性部材)251が収縮することにより、気密ケース40と外装部材250との熱膨張差により発生する熱応力を逃がす。
そこで、上記構成のカメラヘッド200は以下の効果を奏する。カメラヘッド200では、外装部材250は、固定ナット220と固定部材31により気密ケース40に固定される外装固定部材202との間に固定された状態で、気密ケース40及びケーブルコネクタ21に取り付けられている。また、外装部材250は、係止部248により被係止部257が係止されている。カメラヘッド200のオートクレーブ滅菌時には、外装部材250が固定される係止部248と外装固定部材202との間で、樹脂製の外装部材250の方が、金属製の気密ケース40より大きく膨張する。この際、外装部材250の外装固定部材非接触部(固定手段非接触部)262では、光軸方向について外装固定部材202と接触しないため、外装部材250が先端方向に膨張することができる。また、外装固定部材202とケース用外装部材250の外装部材被押圧部260との間では、防水パッキン(弾性部材)251が収縮することにより、気密ケース40と外装部材250との熱膨張差により発生する熱応力を逃がすことができる。
なお、第1の実施形態では、ケース用外装部材60は、気密ケース40の外周面全体に被覆されている。しかし、本実施形態のように。外装部材250が、第1の実施形態のケース用外装部材60のように気密ケース40の外周面全体に被覆される構成でなく、気密ケース40の外周面の一部にのみ被覆されてもよい。また、外装部材250は、ケーブルコネクタ21の外周面に被覆されてもよい。すなわち、本発明の内視鏡用撮像装置であるカメラヘッドは、気密ケース40の外周面の少なくとも一部に被覆される樹脂製の外装部材を備えればよい。
また、第1の実施形態では、先端側固定手段及び基端側固定手段が1つの部材から構成され、かつ、気密ケース40に固定されている。しかし、本実施形態のように、基端側固定手段である固定ナット220が、気密ケース40ではなく、気密ケース40とは別部材のスペーサリング214に固定されてもよい。また、本実施形態のように先端側固定手段が、1つの部材からではなく、固定部材31及び外装固定部材202の2つの部材から形成されてもよい。すなわち、本発明のカメラヘッドは、光軸方向について一端側から外装部材を押圧する第1の固定手段と、光軸方向について他端側から外装部材を押圧し、外装部材を第1の固定手段との間で押しつけられる状態に外装部材を固定する第2の固定手段とを備えればよい。
さらに、第1の実施形態では、外装部材の固定手段非接触部である第1のケース用外装部材本体65は、先端側固定手段である固定部材31との間に、光軸方向について間隔を有して配置されている。しかし、本発明のカメラヘッドでは、外装部材の一端部又は他端部の少なくともいずれか一方が、固定手段と光軸方向について接触しない状態で配置される固定手段非接触部を備えてばよい。
(変形例)
次に、本発明の上述の実施形態の変形例について、図14乃至図17を参照して説明する。以下の変形例は、第1の実施形態の内視鏡スコープ2とカメラヘッド3との連結部の構成を、以下のように変形したものである。なお、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図14は、第1の変形例のカメラヘッド100の内視鏡取付け部101の外観を示す図である。図14に示すように、内視鏡取付け部101は、先端側に向かって外径が小さくなっている外装ケース102を有する。外装ケース102の内側には、円筒状の取付け部本体103が設けられている。取付け部本体103に内視鏡スコープ120が挿入される状態で、取付け部本体103と内視鏡スコープ120が連結するようになっている。
図15は、取付け部本体103の外観を示す図である。図15に示すように、取付け部本体103は、最も先端側の第1の円筒部105と、第1の円筒部105の基端側に設けられる第2の円筒部106と、第2の円筒部106の基端側に設けられる第3の円筒部107と、第3の円筒部107の基端側に設けられる固定部材31と、を有する。第2の円筒部106の外径は第1の円筒部105の外径より大きく、第3の円筒部107の外径は第2の円筒部106の外径より大きくなっている。
図16は、カメラヘッド100の内視鏡スコープ120との連結部の構造を示す図である。図16に示すように、第1のケース用外装部材61を先端側から固定する固定部材31は、金属部品108に樹脂製の絶縁部材109をインサートモールド成形することで、形成される。絶縁部材109には、雄ねじ部110が設けられている。雄ねじ部110が先端側ケース41の第3の円筒部49の外周面に形成される雌ねじ部110bと螺合することにより、固定部材31は先端側ケース41に固定されている。絶縁部材109を設けることにより、内視鏡スコープ120に絶縁性のあるアイピースを設けることなく、カメラヘッド100と内視鏡スコープ120との間が絶縁されるようになっている。
図15に示すように、取付け部本体103の第2の円筒部106には、複数の円状の貫通孔111が設けられている。図16に示すように、それぞれの貫通孔111には、係合ピン112が挿通される。この際、係合ピン112は、第2の円筒部106の内周面よりも内側に突出している。係合ピン112が内視鏡スコープ120の基端部に設けられる凹部121と係合することで、内視鏡スコープ120がカメラヘッド100に連結される。係合ピン112の外側には、外装ケース102が外嵌した状態で嵌合されている。これにより、外装ケース102と取付け部本体103とが連結される。
外装ケース102と係合ピン112との嵌合部113の先端側、基端側には、外装ケース102と取付け部本体103との間にそれぞれ隙間115、116が設けられている。外装ケース102の基端部には、ばね117が設けられている。外装ケース102と取付け部本体103とを連結させた際、嵌合部113の基端側の隙間116にばね117が配置される。
図15に示すように、取付け部本体103には、第1の円筒部105から第2の円筒部106にわたって長孔状の第1の流通孔118が、第2の円筒部106から第3の円筒部107にわたって楕円状の第2の流通孔119が、軸方向に沿って設けられている。第1の流通孔118、第2の流通孔119を設けることにより、隙間115を洗浄する際、洗浄液は取付け部本体103の円筒内から、第1の流通孔118、隙間115を順次に流通して、外装ケース102と取付け部本体103の間から先端側へ流出する(図16の矢印A)。また、隙間116及びばね117を洗浄する際、洗浄液は取付け部本体103の円筒内から、第1の流通孔118、隙間116を順次に流通して、第2の流通孔119から取り付け部本体103の円筒内又は内視鏡取り付け部102の外側へ流出する(図16の矢印B)。
次に、本変形例に係るカメラヘッド100の作用について説明する。カメラヘッド100では、内視鏡取付け部101の取付け部本体103に第1の流通孔118、第2の流通孔119が設けられている。このため、隙間115を洗浄する際、洗浄液は取付け部本体103の円筒内から、第1の流通孔118、隙間115を順次に流通して、外装ケース102と取付け部本体103の間から先端側へ流出する(図16の矢印A)。また、隙間116及びばね117を洗浄する際、洗浄液は取付け部本体103の円筒内から、第1の流通孔118、隙間116を順次に流通して、第2の流通孔119から取り付け部本体103の円筒内又は内視鏡取り付け部101の外側へ流出する(図16の矢印B)。これにより、複雑な構造の内視鏡取付け部101を洗浄時の洗浄液の流通性が向上する。
また、カメラヘッド100には、内視鏡取付け部101の基端部に固定部材31が設けられている。固定部材31は、金属部品108に樹脂製の絶縁部材109をインサートモールド成形することで、形成される。絶縁部材109を設けることにより、内視鏡スコープ120に絶縁性のあるアイピースを設けることなく、カメラヘッド100と内視鏡スコープ120との間が絶縁される。
図17は、第2の変形例の内視鏡取付け部130を示す図である。内視鏡取付け部130では、外装ケース102の外周面に、外周側に突設される2つの突起部132が設けられている。内視鏡取付け部130に内視鏡スコープ120を挿脱する際には、術者は突起部132に指を引っ掛けた状態で内視鏡スコープ120の挿脱作業を行うことが可能となる。このため、内視鏡取付け部130に内視鏡スコープ120を挿脱する作業の作業性が向上する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。