JP3715173B2

JP3715173B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3715173B2
Application number: JP2000102277A
Authority: JP
Inventors: 広石井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-04-04
Also published as: JP2001290086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子内視鏡等に使用される撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡及び電子内視鏡システムは、一般に図１９に示すように構成されている。すなわち、電子内視鏡１は、操作部２とこの操作部２に接続された挿入部３及びユニバーサルコード４とから構成されている。挿入部３の先端側には湾曲管部５を介して先端構成部６が設けられている。ユニバーサルコード４の先端側にはコネクタ７が設けられ、このコネクタ７にはスコープ電気接点部８及びライトガイドコネクタ部９が設けられている。
【０００３】
また、光源装置１０にはビデオプロセッサ１１が搭載され、ビデオプロセッサ１１には内視鏡画像を映すモニタ１２が搭載されている。光源装置１０とビデオプロセッサ１１は接続コード１３によって接続され、ビデオプロセッサ１１とモニタ１２とは接続コード１４によって接続されている。ビデオプロセッサ１１には接続ケーブル１５を介して接続ケーブル電気接点部１６が設けられ、この接続ケーブル電気接点部１６はスコープ電気接点部８に接続されるようになっている。
【０００４】
電子内視鏡１の先端構成部６には複数枚の対物レンズとこれらの対物レンズを内蔵する対物レンズ枠とを有する対物光学系と、この対物光学系の基端側に設けられ前記対物光学系からの光像を撮像する撮像素子を有する撮像装置が設けられている。
【０００５】
従って、取扱い上の不注意等で先端構成部６に強い衝撃を与えてしまうと、対物レンズを構成する第１レンズに傷や欠けができてしまうことがある。また、製品の保証期間を超えて長期間使用していると、レンズ周りの接着剤に剥離が発生してしまうことがあり、そのまま使用し続けると剥離箇所より湿気が浸入し視野が曇ってしまうことがある。このような不具合は、第１レンズを交換することによって解決できるはずである。
【０００６】
通常、対物光学系は結像面に近い部分でフォーカシングを行い所定の観察深度や視野角を得ているため、一旦固定された対物光学系においてフォーカシング部分以外のレンズ間距離を変えてしまうと、観察深度や視野角等の光学性能が変ってしまう。例えば特開平１０−２９５６２７号公報のような対物光学系では、第１レンズを交換すると第１レンズの製造ばらつきのため、第１レンズと第２レンズの面間距離が元とは変ってしまうので、観察深度や視野角等の光学性能が変ってしまう虞がある。しかも、この第１レンズ付近のレンズ間距離は光学性能への影響が大きいことが多いので、元の対物光学系と同様の観察ができなくなる虞がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、対物レンズの第１レンズが損傷したり、周囲の接着剤が剥離して湿気が浸入するような場合の修理の際には、部品的には第１レンズを交換するだけでよい修理においても、従来は撮像装置の全体を交換しなくてはならないことが多く、修理費が嵩むという問題があった。
【０００８】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、対物レンズを構成する第１レンズの傷や視野曇りの修理のために第１レンズを交換しても、元の光学性能が得られる撮像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するために、撮像素子に像を結像させるための対物光学系と、前記対物光学系を構成する第1の対物レンズと、前記第１の対物レンズの基端側に設けられ、前記対物光学系を構成する第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズおよび第２の対物レンズを保持する枠部材と、前記枠部材に保持された前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの間に平行平面板を配置するとともに前記第１の対物レンズと前記平行平面板との間で前記第１の対物レンズと同一外径に形成され、前記第１の対物レンズと前記平行平面板との距離を調整することによって前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの距離を調整可能なピント調整手段と、を具備することを特徴とする撮像装置にある。
【００１０】
前記構成によれば、第１のレンズを交換する時に、ピント調整手段も合わせて調整することによって、元の対物光学系とほとんど同じ光学性能を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図１１は第１の実施形態を示し、図１（ａ）は電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図、同図（ｂ）は透明平行平面板の正面図である。
【００１３】
図１（ａ）に示す撮像装置３０には対物レンズ枠３１が設けられ、この対物レンズ枠３１の基端側にはＣＣＤ保持枠３２が設けられている。ＣＣＤ保持枠３２にはＣＣＤ等の固体撮像素子３３が設けられている。固体撮像素子３３の受光面にはカバーガラス３４が予め貼り合わせられている。
【００１４】
対物レンズ枠３１には先端側には対物レンズを構成する第１レンズ３６、ピント調整板３８、透明平行平面板３７、フレア防止板３９が対物レンズ枠３１の基端側に向かって重ねて配置されている。対物レンズ枠３１の基端側には第２レンズ４１、レンズ間隔保持枠４２、明るさ絞り板４３、赤外カットフィルター４４が重ねて配置されている。
【００１５】
第１レンズ３６と赤外カットフィルター４４の外周面に接着剤を塗布することによって前記レンズ群は対物レンズ枠３１内に固定されている。第１レンズ３６は平凹レンズであり、この凹面を第１レンズ面４６と規定する。透明平行平面板３７は光学的にパワーはなく、図１（ｂ）のように上下左右４箇所をカットされた外形形状に加工されている。また、両面ともＵＶカットコートが施されている。
【００１６】
ピント調整板３８、フレア防止板３９は同外径、同内径、かつ、同厚（０．０３ｍｍ）に形成されている。ピント調整板３８は第１レンズ３６と透明平行平面板３７のレンズ間隔を保つためのスペーサーの役割であるのに対し、フレア防止板３９は有害な反射光等のフレアを防止するための役割を有する。
【００１７】
第２レンズ４１は両凸レンズであり、先端側の凸面を第２レンズ面４７と規定する。第３レンズ４５は平凸レンズであり、固体撮像素子３３のイメージ中心に対し凸面の芯を合わせて平面をカバーガラス３４に接着固定している。ＣＣＤ保持枠３２の後端側にはフレア防止板３５と第３レンズ４５が配置される。対物レンズ枠３１に組み込まれたレンズ群とＣＣＤ保持枠３２に組み込まれたレンズ群は、ＣＣＤ保持枠３２の内径部と対物レンズ枠３１の外径部を嵌合させた状態で、赤外カットフィルター４４と第３レンズ４５のレンズ間隔を調整することによってピント出しされ接着固定される。
【００１８】
ところで、固体撮像素子３３の駆動に関する信号の一つであるＶｓｕｂ電圧は、従来、固体撮像素子３３近くに設けられた図示しないＨＩＣで生成させていたが、このＨＩＣが撮像装置３０の外形を大型化させる要因になっていた。他方、固体撮像素子３３の内部でＶｓｕｂ電圧を生成するようにすれば撮像装置３０は小型化されるものの、他の信号、例えば水平駆動信号（φＨ）等の影響を受けやすくなり、所定の電圧値より降下してしまう虞があった。
【００１９】
この電圧降下は、図２（ａ）に示す同軸線１７であるφＨの外部導体（ＧＮＤ線）と内部導体（信号線）の間に図２（ｂ）に示すようにダイオード１８を設置することによって防ぐことができる。
【００２０】
ダイオード１８は、図１９に示したスコープ電気接点部８に設置されるが、この構成を図２（ａ）で説明すると、スコープ電気接点部８と接続ケーブル電気接点部１６は複数の同軸接点と単純接点を有する。そのうち同軸接点の構成について説明する。電気基板２２は絶縁体の両面に電気配線を有し、図示しないスルーホールで両面の配線は接続されている。
【００２１】
絶縁体２４の内側に内部接点２３、外側に外部接点２５を取付けた同軸接点は、電気基板２２に設けられた貫通穴に挿入されて半田で固定される。内部接点２３には同軸線１７の内部導体２１とダイオード１８の一方の足が半田付けされる。外部接点２５の外側にはさらに金属製の固定リング２６が設けられ、外部接点２５と固定リング２６の間に同軸線１７の外部導体１９を挟み込んだ状態で、固定リング２６は外部接点２５にカシメ固定される。
【００２２】
ダイオード１８は固定リング２６の外に本体部を位置させて、もう一方の足を１８０度折り曲げられて固定リング２６の上部に半田付け固定される。ダイオード１８は外部接点２５から内部接点２３の方向が順方向となるように設置される。このような構成をとることにより、スコープ電気接点部８全体が大型化することがなく、部品点数もダイオード１８が増えるだけで、挿入部３を小型化することができる。また、ＨＩＣが不要であるので全体として安価に製作できる。
【００２３】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
【００２４】
撮像装置３０の対物レンズを構成する第１レンズ３６に何らかの理由により傷、欠け、割れ等が発生したり、湿気の浸入により第１レンズ面４６に水分が付着して視野が曇ってしまった場合、第１レンズ３６を交換できるような構成になっている。
【００２５】
まず、機能を果たさなくなった第１レンズ３６を除去する方法を説明する。図３にレンズ除去治具４８を示す。治具本体４９はその第１の内径４９ａを電子内視鏡１の先端構成部６の外径よりもやや大きく形成し、一部に気密用のＯリング５６を設けている。先端構成部６の外径より小さい第２の内径４９ｂを設け、両内径の段差である位置決め部５０に先端構成部６の先端面が突き当たるようにしている。
【００２６】
冶具本体４９の先端面にはレンズを割るためのレンズ割りピン５１を配置するための貫通穴４９ｃと、割ったレンズの破片を吸引するための口金５７を配置するための吸引口４９ｄが設けられている。貫通穴４９ｃと吸引口４９ｄは電子内視鏡１の先端構成部６のレイアウトに対応しており、吸引口４９ｄを鉗子挿通チャンネル９７に合わせた時、貫通穴４９ｃが第１レンズ３６に一致するようになっている。レンズ割りピン５１は貫通穴４９ｃでＯリング５５により気密が保たれている。冶具本体４９の先端面とばね押え部５８にはばね５４がはさみ込まれており、レンズ割りピン５１は後退するような構成になっている。
【００２７】
レンズ割りピン５１の先端部は、図４に示すように、突起部５２は先端が鋭利な円錐形状であり、その高さは第１レンズ３６の凹部の一番薄くなっている厚みよりは高く、第１レンズ３６のレンズ厚よりは低く形成されている。突起部５２の底部は対物レンズ枠３１の先端面に突き当たるように、この面に平行で対物レンズ枠３１の外径よりも大きな外径を有するストッパ５３が設けられている。従って、レンズ割りピン５１を強く押し込んだとしてもフレア防止板３９を破壊することなく、第１レンズ３６だけを確実に割ることができる。このように割られた第１レンズ３６の破片は口金５７に取付けられた吸引チューブ５９を通して外部に排出される。Ｏリング５５、Ｏリング５６で気密が保たれているので、第１レンズ３６の破片は対物レンズ枠３１の内部に入り込んでしまうことがない。第１レンズ３６の中心付近を割った後でレンズ除去冶具４８は取り外してしまい、ピンセット等できれいに第１レンズ３６とピント調整板３８を取り除く。もしも破片等で透明平行平面板３７に傷等がついてしまった場合には透明平行平面板３７も取り除いておく。
【００２８】
図５はレンズ除去治具の変形例を示す。レンズ除去冶具６２は治具本体６３と固定具６５、内視鏡固定部６４とレンズ割り具６７、レンズ割り部６６とから構成されている。内視鏡固定部６４を先端構成部６に設けられた治具固定部６８に位置させ、固定具６５を締め付けることによってレンズ除去冶具６２は先端構成部６に固定される。この状態で、レンズ割り具６７の突起部６６は第１レンズ３６に正対し、レンズ割り具６７をねじ込むことによって突起部６６によって第１レンズ３６は割られる。第１レンズ３６を割った後は、第１の実施形態のレンズ除去冶具４８と同様な手順で第１レンズ３６は除去される。
【００２９】
なお、第１レンズ３６はなるべく簡単に除去できるような形状であることが好ましい。その例を図６〜図１０に示す。まず、図６のように外径をＤ、レンズ球欠部の一番薄い箇所の肉厚をＴとした時、以下のようにした。
【００３０】
０．１≦Ｔ／Ｄ≦０．２
このように第１レンズ３６を成形することにより、レンズ除去冶具４８、レンズ除去冶具６２のような治具で積極的に割ろうとする時に割れやすく、障害物にぶつけてしまったような時には簡単に割れないようにすることができる。
【００３１】
図７は第１レンズ６９に先端側にフランジ部７０を有するように成形することにより、レンズ除去治具７１をこのフランジ部７０に掛止することにより前方へ引っ掻き出すことが可能となる。そして、第１レンズ６９を中心から割らなくても良いので、レンズの破片が透明平行平面板３７に落ちにくくなる。
【００３２】
図８は別の第１レンズ７３で、先端部にテーパ部を有するように成形されている。作用・効果は図７に示した第１レンズ６９の時と同じである。
【００３３】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は別の第１レンズ７５で、先端側に段差部７６を有するように成形しても良い。先端側で対物レンズ枠３１との間に隙間ｇができるので、組立時には隙間ｇに接着剤７７を充填して固定する。この接着剤７７は第１レンズ７５の除去時にレンズ除去治具７８の先端等で取り除かれるので、取り除きやすい弾性接着剤等を用いると良い。接着剤７７の除去後はこの隙間ｇからレンズ除去冶具７８を刺し入れ、第１レンズ７５の周辺部を割ってしまう。このようにすることにより第１レンズ７５は対物レンズ枠３１から外れ、ピンセット等で段差部７６を挟み込むことによって、容易に第１レンズ７５を取り出すことができる。
【００３４】
図１０はさらに別な第１レンズ７９で、第１レンズ７９の外周面のうち対物レンズ枠３１の先端面より突出した部分だけにメタライズ部８０を形成する。このメタライズ部８０と対物レンズ枠３１をロー付け８１により固定する。このようにすることにより、両者がしっかり固定されるのみならず、第１レンズ７９は簡単、かつ、きれいに取り外すことも可能になる。
【００３５】
次に、除去された第１レンズ３６ａの代わりに新たな第１レンズ３６ｂ、３６ｃを取付ける手順について図１１（ａ）〜（ｃ）により説明する。図１１（ａ）はレンズ交換前の元の光学系の先端面から第２レンズ面までの断面図である。第１レンズ面４６から第２レンズ面４７の面間距離（ｘ〜ｚ）は、第２レンズ面４７を固定して考えると、第１レンズ３６ａの球欠深さｔａ、ピント調整板３８の肉厚、透明平行平面板３７の肉厚、フレア防止板３９の肉厚によって決まる。第１レンズ３６ａだけを交換する時、第２レンズ面４７から透明平行平面板３７の先端面までの面間距離（ｘ〜ｙ）は一定である。
【００３６】
図１１（ｂ）のように新たな第１レンズ３６ｂはレンズの加工ばらつきにより球欠深さが第１レンズ３６ａよりも深いｔｂ（＞ｔａ）であると、元と同じピント調整板３８を使うとｙ〜ｚ間（つまりｘ〜ｚ間）が大きくなってしまい、元の光学系と光学性能が変ってしまう。これを防止するためにはｙ〜ｚ間を一定に保つようにしなければならないので、この発明では一旦ピント調整板３８を取り除いた後にピント調整板３８と同外径・同内径でピント調整板３８より肉厚の薄いピント調整板４０に置き換える。ピント調整板３８の肉厚を０．０３ｍｍとしているので、ピント調整板４０の肉厚を０．０１ｍｍとすることにより、交換後の第１レンズ３６ｂの球欠部深さｔｂのばらつきはｔａ＋０．０３ｍｍまで許容される。つまり、ピント調整板３８の代わりにピント調整板４０を２〜０枚配置することにより調整可能ということである。逆に図１１（ｃ）のように新たな第１レンズ３６ｃの球欠深さが第１レンズ３６ａよりも浅いｔｃ（＞ｔａ）であると、元と同じピント調整板３８を使うとｙ〜ｚ間（つまりｘ〜ｚ間）が小さくなってしまい、これもまた元の光学系と光学性能が変ってしまう。ｙ〜ｚ間を一定に保つために、この場合はピント調整板３８の直前（または直後）に前記ピント調整板４０を加える。こちらはピント調整板４０を加えるだけなのでｔｃのばらつきは特に規定されない。
【００３７】
また、第１レンズ３６ａの除去作業時に透明平行平面板３７にも傷がついてしまい、透明平行平面板３７も交換しなければならくなった時について説明する。基本的には上記説明と同じであり、透明平行平面板３７の肉厚が元より厚い場合にはピント調整板３８をピント調整板４０に交換し、薄い場合にはピント調整板４０を増やすことによって、ｘ〜ｚ間を一定に保つようにする。予め第１レンズ３６ａと透明平行平面板３７は合わせて交換することを想定するならば、フレア防止板３９にもピント調整板の機能を持たせることは可能である。光学性能はｘ〜ｚ間で決まり、これが一定であればｘ〜ｙ間、ｙ〜ｚ間が変動しても問題ない。そのため、もしフレア防止の機能がピント調整板３８の位置に必要なら、ピント調整板３８をフレア防止板に、フレア防止板３９をピント調整板としてもよい。また、ピント調整板４０はピント調整板３８、フレア防止板３９と外径・内径とも同じなので、透明平行平面板３７の両面または片面にピント調整板３８〜ピント調整板４０の少なくとも１枚以上あればフレア防止機能は果たせる。したがって、ピント調整板３８、フレア防止板３９両方の位置でピント調整しても一向に構わない。
【００３８】
実際にはｘ〜ｚ間は目視確認できないので、実作業としては次の方法で調整することになる。
【００３９】
まず、第１の方法としては解像力で確認する方法がある。通常、内視鏡の対物光学系は近点から遠点まで広い観察深度を得るために、近点のある距離（例えば５ｍｍ）と遠点のある距離（例えば１００ｍｍ）での解像力を押さえたフォーカシングを行い組立てられている。ＪＩＳチャート等のピッチの異なる白黒ラインペアを被写体として観察し、解像できる最小ピッチをここでは解像力と表現する。第１レンズだけを単純に交換してしまうと、例えば、近点側で解像力が高くなってしまうことがある。この時遠点側を観察すると、解像力は落ちているはずである。この時、交換前に比べてｘ〜ｚ間の距離は大きくなっている。つまり、球欠部深さｔｂのような第１レンズ３６ｂに交換された状態になっているので、図１１（ｂ）のような作業を行えば良い。逆に、第１レンズ３６ｂ交換後に近点側で解像力が低くなり、遠点側で解像力が高くなっている時は、交換前に比べてｘ〜ｚ間の距離は小さくなっている。つまり、球欠部深さｔｃのような第１レンズ３６ｃに交換された状態になっているので、図１１（ｃ）のような作業を行えば良い。なお、解像力とｘ〜ｚ間距離の関係については、光学系によって変ってくるので、どの程度調整すればよいかはその光学系により、また上記とは調整が全く逆になることもあり得る。
【００４０】
上記のように第１レンズ３６ｂ交換後に解像力を確認し、元の光学性能が出ていなければピント調整板３８、ピント調整板４０の調整を行う必要があるので、最初に交換した時にはレンズを仮固定しておくのが良い。そうすることによって、さらなる調整が必要であってもすぐにレンズを取り外せるし、もし必要なければそのまま本固定を行えば良い。
【００４１】
これとは別に、第２の方法として視野角で確認する方法もある。内視鏡の視野はかなり広く視野角１２０〜１４０°程度であることが多い。また、対物光学系の中でｘ〜ｚ間距離が視野角に与える影響が最も大きいことが多い。そのため、第１レンズ３６ａだけを単純に交換してしまうと、元の視野角よりも小さくなってしまうことがある。この時、交換前に比べてｘ〜ｚ間の距離は大きくなっている。つまり、球欠部深さｔｂのような第１レンズ３６ｂに交換された状態になっているので、図１１（ｂ）のような作業を行えば良い。逆に、第１レンズ３６ｂ交換後に元の視野角よりも大きくなってしまう時は、交換前に比べてｘ〜ｚ間の距離は小さくなっている。つまり、球欠部深さｔｃのような第１レンズ３６ｃに交換された状態になっているので、図１１（ｃ）のような作業を行えば良い。なお、視野角とｘ〜ｚ間距離の関係については、光学系によって変ってくるので、どの程度調整すればよいかはその光学系により、また上記とは調整が全く逆になることもあり得る。
【００４２】
本実施形態によれば、第１レンズがキズや曇り等で使用できなくなった時に、第１レンズ及びピント調整板を交換するだけで元の光学性能が得られるので修理が簡単である。従来の撮像装置全体を交換していたのに比べて、必要最小限度の修理で済み経済的である。また、ピント調整板はフレア防止板との共通化が可能であり、簡単な構成で実現可能である。
【００４３】
図１２〜図１４は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１２は電子内視鏡１の撮像装置３０の縦断側面図、図１３は先端構成部６の縦断側面図、図１４は撮像装置３０の第１レンズ周りの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【００４４】
図１２について説明する。対物レンズ枠８９の先端側には第１レンズ３６、透明平行平面板３７とその間にフレア絞り板８２、第１のピント調整板８３、第２のピント調整板８４が配置されている。フレア絞り板８２〜第２のピント調整板８４の外径は全て同一であるが、内径は順に１．２、１．４、１．６ｍｍであり、肉厚は０．０３、０．０４、０．０５ｍｍに形成されている。第１レンズ３６の外周面には接着剤が塗布され、対物レンズ枠８９に固定されている。赤外カットフィルタ８５と第３レンズ８７の外周にはメタライズ部８６、メタライズ部８８が設けられ、それぞれ対物レンズ枠８９、ＣＣＤ保持枠３３にロー付け固定されている。
【００４５】
図１３に示すように、撮像装置３０は先端部本体６１に固定されている。先端カバー６０と湾曲管部１４を構成する第１湾曲駒９２は接着固定されるが、先端カバー６０、第１湾曲駒９２はＯリング９０、Ｏリング９１により先端部本体６１に対して浮かせて取付けられている。そのため、先端構成部６に衝撃が加わったとしても撮像装置３０には直接的には力が加わらないので、第１レンズ３６は割れにくい。
【００４６】
従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に第１レンズ３６を交換できる構成になっている。第１レンズ３６の除去方法は、赤外カットフィルタ８５、第３レンズ８７はロー付けされているのに対して第１レンズ３６は接着されているので、先端部を熱することにより簡単、かつ、きれいに第１レンズ３６だけを取り外すことができる。
【００４７】
図１４のように先端カバー６０と対物レンズ枠８９にレンズ除去溝９９、レンズ除去溝１００を設け、そこに接着剤１０１を充填する構成をとれば、先端が鋭利なレンズ除去治具１０２を接着剤１０１に差し込み、直接第１レンズ３６あるいは透明平行平面板３７を引っかければ簡単に第１レンズ３６を除去できる。
【００４８】
次に、第１レンズ３６の交換作業であるが、第１の実施形態と同様に第１レンズ面４６から第２レンズ面４７の面間距離を一定に保つように第１のピント調整板８３、第２のピント調整板８４を調整する。すなわち、第１レンズ３６を交換後、第１レンズ面４６から第２レンズ面４７が近くなってしまった時には、第１のピント調整板８３と第２のピント調整板８４の間にもう１枚第１のピント調整板８３を増やしたり、第１のピント調整板８３の代わりに別の第２のピント調整板８４を入れてやったりする等して、第１レンズ面４６と第２レンズ面４７を近づければ良い。逆に、第１レンズ面４６から第２レンズ面４７が遠くなってしまった時には、第１のピント調整板８３を減らしたり、第２のピント調整板８４の代わりに別の第１のピント調整板８３を入れてやったりする等して、第１レンズ面４６と第２レンズ面４７を遠ざければ良い。
【００４９】
肉厚の異なるピント調整板を設けたことにより、調整枚数を減らすことができる。この時、厚みが異なるピント調整板は内径も異なるように作成されているので、内径を見れば作業上厚みを間違えることはない。また、内径の大きな第２のピント調整板８４を後方に配置することによってフレア防止の効果が高くなる。
【００５０】
図１５は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１５は電子内視鏡１の撮像装置３０を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）はピント調整用板ばね１０５の斜視図である。
【００５１】
図１５（ａ）に示すように、第１レンズ１０３の外周の一部にはレンズ固定溝１０４が設けられている。レンズ固定溝１０４はＶ溝であり、光線を蹴らない深さに形成されている。ピント調整用板ばね１０５は図１５（ｂ）に示すような薄い金属製の板ばねである。なお、ピント調整用板ばね１０５の板厚はフレア防止板１０６と同厚に形成されているので、ピント調整用板ばね１０５にフレア防止機能を付与しても構わない。対物レンズ枠１０７の先端側には、第１レンズ１０３を固定するためのかしめ固定部１０８が設けられている。
【００５２】
本実施形態によれば、かしめ固定部１０８をレンズ固定溝１０４の位置でかしめることによって第１レンズ１０３は固定される。この時、ピント調整用板ばね１０５に適当なストレスがかかる状態で第１レンズ１０３を押し付けながら固定する。このようにすることにより、第１レンズ１０３の交換前後で第１レンズ１０３の球欠部の深さが変わったとしても第１レンズ面４６と第２レンズ面４７の面間を一定に保つことができる。このことは以下の交換作業によって説明できる。
【００５３】
まず、第１レンズ１０３とかしめ固定部１０８の間に先端の鋭利な工具をねじ込み第１レンズ１０３を取り出す。この作業では第１レンズ１０３を割る必要がないので、簡単かつクリーンに作業ができる。新たな第１レンズ１０３を入れ、第１の実施形態で説明したように画像を確認しながら調整を行うが、ピント調整用板ばね１０５がばねであるので第１レンズ１０３を前後に動かすだけで調整ができ、わざわざ第１レンズ１０３を取り出す必要がない。そのため、作業が簡単であるだけでなくクリーンでもある。また、かしめ固定部１０８をかしめるだけなので第１レンズ１０３は任意の位置で固定することができ、ピント調整が容易である。
【００５４】
図１６は第４の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１６は電子内視鏡１の撮像装置３０の縦断側面図である。
【００５５】
第１レンズ１０９は先端側にテーパ部１１０が設けられている。対物レンズ枠１１６の先端側内径部にはネジ部１１７が設けられている。第１レンズ固定部材１１２の外周部にはネジ部１１７に対応したネジ部１１５が、内径部にはテーパ部１１０に対応したテーパ部１１４が、先端面にはこれをデバイダ等で回転できるように固定溝１１３が設けられている。また、ピント調整用Ｏリング１１１は例えばゴム製の弾性部材である。
【００５６】
本実施形態によれば、対物レンズ枠１１６の先端側には、フレア防止板１０６とピント調整用Ｏリング１１１を間に挟み第１レンズ１０９を第１レンズ固定部材１１２で押さえつけながら締め込まれる。この時、第３の実施形態と同様にピント調整用Ｏリング１１１に適当なストレスがかかる状態で固定溝１１３を締め付け、第１レンズ固定部材１１２と対物レンズ枠１１６を接着剤で固定する。第１レンズ１０９の交換作業については第３の実施形態とほぼ同様である。まず、第１レンズ固定部材１１２を取り外すことによって第１レンズ１０９を取り除く。次に新たな第１レンズ１０９を入れ、第１レンズ固定部材１１２のネジ込み量を画像を確認しながら調整する。第１レンズ固定部材１１２をネジ込みながら調整すればよいので、画像確認の際に第１レンズ１０９を接着剤等で仮止めする必要がないし、また微調整も可能である。調整が完了したら固定溝１１３と対物レンズ枠１１６を接着剤で固定すれば作業は完了である。
【００５７】
図１７は第５の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１７は電子内視鏡１の撮像装置３０の縦断側面図、図１８（ａ）（ｂ）はピント調整手段の構成図である。
【００５８】
第１対物レンズ枠１１９は第１レンズ１１８の厚みより薄く成形され、その外径は対物レンズ枠１２５の先端側の外径と同じに成形されている。第１対物レンズ枠１１９は第１レンズ１１８のみ保持し、両者は接着固定される。補強部材１２０の内径は第１対物レンズ枠１１９と対物レンズ枠１２５の先端部外径と嵌合するように略同一に成形されている。第１のピント調整部材１２１は、図１８（ｂ）に示す通り、例えば、外径２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの円管の一部に、幅０．５ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの段差部１２８を対称な位置に２箇所有している。これと対になる第２のピント調整部材１２２は、図１８（ａ）に示すように、円周上６等分されそれぞれ対になる部分（Ａ、Ｂ、Ｃ）を同じ厚みに成形する。例えば、各部の厚みをＡ＝０．２ｍｍ、Ｂ＝０．１８ｍｍ、Ｃ＝０．１６ｍｍというように成形する。第２のピント調整部材１２２の段差部と第１のピント調整部材１２１の段差部１２８を適当に組み合わせることによって、両者を合わせた厚みは、Ａなら０．４５ｍｍ、Ｂなら０．４３ｍｍ、Ｃなら０．４１ｍｍとすることができる。対物レンズ枠１２５の先端側には組み合わされた第１のピント調整部材１２１、第２のピント調整部材１２２を落とし込み、外径部に補強部材１２０を嵌合させ接着固定する。補強部材１２０の内径部には第１レンズ１１８と一体化された第１対物レンズ枠１１９を嵌合させ、第１レンズ１１８が第１のピント調整部材１２１に突き当たった状態で接着固定する。フレア防止板１２３は、その内径部に透明樹脂１２４を充填している。第２レンズ１２６は平凸レンズであり、先端側を平面とし、凸面である第２レンズ面１２７は固体撮像素子３１側とする。
【００５９】
本実施形態によれば、最初、第１のピント調整部材１２１の段差部１２８は第２のピント調整部材１２２のＢと組み合わせて固定されている。第１レンズ１１８に不具合が発生し、これを交換しなければならない時には補強部材１２０を削り、第１レンズ１１８、第１対物レンズ枠１１９とあわせて対物レンズ枠１２５から取り外してしまう。このようにすることにより、第１レンズ１１８除去の際、対物内にゴミが落ちにくくなる。また、ゴミが落ちたとしても透明樹脂１２４で拾うことができ、フレア防止板１２３を取り替えてあげれば良い。さらにここから第２レンズ１２６の前面に挨などが入ってきたとしても、前面は平面であるため埃は除去しやすい。
【００６０】
新たな第１対物レンズ枠１１９に固定された新たな第１レンズ１１８を組み込む際、これまでの実施形態と同様に第１レンズ４６から第２レンズ面１２７の面間を元の光学系と同じく保つために第１のピント調整部材１２１と第２のピント調整部材１２２の組み合わせ方を変える。すなわち、元より面間が近ければＡに、遠ければＣに段差部１２８を組み合わせれば良い。なお、段差部１２８あるいは第２のピント調整部材１２２の段差部は対物レンズ枠１２５の内径部等に成形しても構わない。
【００６１】
前述した実施形態によれば、次のような構成が得られる。
【００６２】
（付記１）複数枚の対物レンズとこれらの対物レンズを内蔵する対物レンズ枠とを有する対物光学系と、この対物光学系の基端側に設けられ前記対物光学系からの光像を撮像する撮像素子を有する撮像装置において、前記複数の対物レンズの先端側から第１のレンズと第２のレンズとの間に前記対物光学系のピント調整手段を配設したことを特徴とする撮像装置。
【００６３】
（付記２）複数枚の対物レンズとこれらの対物レンズを内蔵する対物レンズ枠とを有する対物光学系と、この対物光学系の基端側に設けられ前記対物光学系からの光像を撮像する撮像素子を有する撮像装置において、前記複数の対物レンズの先端側から第１のレンズと第２のレンズとの間に前記対物光学系のピント調整手段とフレア防止手段を配置したことを特徴とする撮像装置。
【００６４】
（付記３）複数枚の対物レンズとこれらの対物レンズを内蔵する対物レンズ枠とを有する対物光学系と、この対物光学系の基端側に設けられ前記対物光学系からの光像を撮像する撮像素子を有する撮像装置において、前記複数の対物レンズの先端側から第１のレンズと第２のレンズとの間に前記対物光学系のピント調整手段と透明平行平面板を配置したことを特徴とする撮像装置。
【００６５】
（付記４）複数枚の対物レンズとこれらの対物レンズを内蔵する対物レンズ枠とを有する対物光学系と、この対物光学系の基端側に設けられ前記対物光学系からの光像を撮像する撮像素子を有する撮像装置において、前記複数の対物レンズの先端側から第１のレンズと第２のレンズとの間に前記対物光学系のピント調整手段とフレア防止手段と透明平行平面板を配置したことを特徴とする撮像装置。
【００６６】
（付記５）付記３または４の撮像装置において、ピント調整手段を、透明平行平面板の前に配置したことを特徴とする撮像装置。
【００６７】
（付記６）付記１〜４のいずれか１つの撮像装置において、ピント調整手段は、複数の同形状金属薄板であることを特徴とする撮像装置。
【００６８】
（付記７）付記１〜４のいずれか１つの撮像装置において、ピント調整手段は、厚さ・内径の異なる複数の金属薄板であることを特徴とする撮像装置。
【００６９】
従来、第１レンズ交換後に厳密にピント調整するためには、非常に薄肉のピント調整板を複数枚設ける必要があった。この枚数を減らすためには肉厚の異なるピント調整板が必要であるが、いずれにしても肉厚が薄いため外観で厚みを判別することは困難であった。しかし、付記７によれば、第１レンズ交換作業を簡素化できる。
【００７０】
（付記８）付記３または４の撮像装置において、ピント調整手段を、透明平行平面板の前後に各１個以上配置したことを特徴とする撮像装置。
【００７１】
（付記９）付記１〜３のいずれか１つの撮像装置において、ピント調整手段は、フレア防止板であることを特徴とする撮像装置。
【００７２】
（付記１０）付記１〜４のいずれか１つの撮像装置において、ピント調整手段は、厚み方向に弾性を有する弾性部材であることを特徴とする撮像装置。
【００７３】
（付記１１）複数枚の対物レンズと、これを内蔵する対物レンズ枠と、固体撮像素子とから構成される撮像装置において、外周面の一部にメタライズ部を形成した第１レンズを、そのメタライズ部が対物レンズ枠から突出する状態で配置し、メタライズ部と対物レンズ枠をロー付け固定したことを特徴とする撮像装置。
【００７４】
従来、第１レンズを取り外すためには、レンズ自身を割るか、周りの接着剤を除去する必要があり、作業自体が難しかったり、作業によりゴミが発生するといった不具合があったが、付記１１によれば、きれいに第１レンズを除去することができる。
【００７５】
（付記１２）複数枚の対物レンズと、これを内蔵する対物レンズ枠と、固体撮像素子とから構成され、第１レンズを交換することが可能な撮像装置において、第１レンズを交換する時に、被写体まで所定の距離において所定の解像力を満たすように第１レンズの位置を調整する手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【００７６】
従来、単純に第１レンズを交換していたので、交換後に元の光学性能が出ないことがあった。また、どの程度調整すれば元の光学性能が確保されるか、その指標もなかったが、付記１２によれば、第１レンズ交換後に元の光学性能を確保することができる。
【００７７】
（付記１３）複数枚の対物レンズと、これを内蔵する対物レンズ枠と、固体撮像素子とから構成され、第１レンズを交換することが可能な撮像装置において、第１レンズを交換する時に、被写体まで所定の距離において所定の視野角を満たすように第１レンズの位置を調整する手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【００７８】
付記１３によれば、付記１２と同様の効果がある。
【００７９】
（付記１４）複数枚の対物レンズと、これを内蔵する対物レンズ枠と、固体撮像素子とから構成される撮像装置において、第１レンズを保持する対物レンズ枠の一部に、第１レンズの側面が露出するような溝部を設けたことを特徴とする撮像装置。
【００８０】
（付記１５）付記１４の撮像装置を内蔵する電子内視鏡において、撮像装置を保持する先端部本体の一部に、先端構成部の外周側から見て第１レンズの側面が露出するような溝部を設けたことを特徴とする電子内視鏡。
【００８１】
従来、第１レンズを取り外すためには、レンズ自身を割るか、周りの接着剤を除去する必要があったが、この作業は非常に煩雑であったが、付記１５によれば、第１レンズを取り外しやすくする。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複数の対物レンズの先端側から第１のレンズと第２のレンズとの間に前記対物光学系のピント調整手段を配設したことを特徴とする。従って、第１のレンズを交換する時に、ピント調整手段も合わせて調整することによって、元の対物光学系とほとんど同じ光学性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図、（ｂ）は透明平行平面板の正面図。
【図２】同実施形態のコネクタピンへのケーブル接続方法を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は回路図。
【図３】同実施形態の第１レンズの除去作業を示す先端構成部の縦断側面図。
【図４】同実施形態の第１レンズの除去作業を示す先端構成部の縦断側面図。
【図５】同実施形態の第１レンズの除去作業を示す先端構成部の縦断側面図。
【図６】同実施形態の除去しやすい第１レンズの変形例を示す図。
【図７】同実施形態の除去しやすい第１レンズの変形例を示す図。
【図８】同実施形態の除去しやすい第１レンズの変形例を示す図。
【図９】同実施形態の除去しやすい第１レンズの変形例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は斜視図。
【図１０】同実施形態の除去しやすい第１レンズの変形例を示す図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は同実施形態の第１レンズ交換手順を示す半縦断側面図。
【図１２】この発明の第２の実施形態を示す電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図。
【図１３】同実施形態を示す電子内視鏡の先端構成部の縦断側面図。
【図１４】同実施形態を示し、（ａ）は先端部本体の正面図、（ｂ）は先端構成部の縦断側面図。
【図１５】この発明の第３の実施形態を示し、（ａ）は電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図、（ｂ）はピント調整用板ばねの斜視図。
【図１６】この発明の第４の実施形態を示す電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図。
【図１７】この発明の第５の実施形態を示す電子内視鏡の先端構成部に内蔵された撮像装置の縦断側面図。
【図１８】（ａ）（ｂ）は同実施形態の第２のピント調整部材の説明図。
【図１９】一般的な電子内視鏡及び電子内視鏡システムの斜視図。
【符号の説明】
３０…撮像装置
３１…対物レンズ枠
３３…固体撮像素子
３６…第１レンズ
３８…ピント調整板
４１…第２レンズ

Claims

撮像素子に像を結像させるための対物光学系と、
前記対物光学系を構成する第1の対物レンズと、
前記第１の対物レンズの基端側に設けられ、前記対物光学系を構成する第２の対物レンズと、
前記第１の対物レンズおよび第２の対物レンズを保持する枠部材と、
前記枠部材に保持された前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの間に平行平面板を配置するとともに前記第１の対物レンズと前記平行平面板との間で前記第１の対物レンズと同一外径に形成され、前記第１の対物レンズと前記平行平面板との距離を調整することによって前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの距離を調整可能なピント調整手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。