JP3887855B2

JP3887855B2 - レンズ装置

Info

Publication number: JP3887855B2
Application number: JP31860096A
Authority: JP
Inventors: 治男秋庭; 尚武三森; 城治渡邉
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10148745A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の対物レンズ等として用いられるレンズ装置に関するものであり、特に防曇機能を有するレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡は本体操作部に体腔内等に挿入される挿入部を連設してなるものであるが、体腔内等の観察・検査を行うために、照明機構及び観察機構を備えている。照明機構は、光学繊維束からなり、内視鏡が着脱可能に接続される光源装置の光源ランプからの照明光を伝送するライトガイドを有する。ライトガイドの出射端は、先端部本体に形成した照明機構装着部に臨ませて設け、また照明機構装着部にはライトガイドからの照明光を発散させる照明用レンズが装着されている。一方、観察機構は照明機構により照明された体腔内像情報を外部に取り出すためのものであって、この体腔内像は、イメージガイドによって光学像のまま本体操作部に連結して設けた接眼部にまで伝送して、術者がこの接眼部に接眼することにより体腔内像の観察を行う光学式内視鏡と、撮像手段を用いて、この撮像手段によって体腔内像に関する情報を電気信号に変換して取り出し、この電気信号に基づいて所定の信号処理を行った上で、モニタ装置に内視鏡映像を表示するようにした電子内視鏡とがある。
【０００３】
光学式内視鏡であれ、電子内視鏡であれ、挿入部の先端部本体には照明機構装着部に近接した位置に観察機構装着部が設けられており、この観察機構装着部には対物レンズが配置される。対物レンズは、通常は、複数枚のレンズから構成され、これらのレンズはレンズ鏡筒に装着される。光学式内視鏡であれば、イメージガイドの入射端が、電子内視鏡の場合には撮像手段が、それぞれ対物レンズの結像位置に設けられる。対物レンズは複数のレンズから構成されることから、レンズ鏡筒に装着して、このレンズ鏡筒が観察機構装着部に装着される。
【０００４】
ここで、対物レンズによる観察視野はできるだけ広角にする必要があることから、対物レンズを構成する複数枚のレンズのうち、最被写体側に位置する第１レンズは凹レンズを用いる。しかも、内視鏡の先端部にはできるだけ凹凸を少なくするために、この第１レンズは平凹レンズで構成され、被写体側に平面を向けるようにしてレンズ鏡筒に装着される。従って、この第１レンズの内面側は凹面となっているが、この凹面の曲率は極めて大きくなっている。また、この第１レンズより結像側の位置に配置される第２レンズは、第１レンズに対して所定の空気間隙を置いて配置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、レンズ鏡筒に装着される第１レンズと第２レンズとの間には空気間隙が設けられており、しかも第１レンズの第２レンズへの対向面は曲率の大きい凹面となっており、かつ平面側が露出しているから、この間に介在する空気に湿気が含んでいると、温度変化等があった時には、凹面側に結露が生じるおそれがある。例えば、挿入部の先端において外部に露出している第１レンズの表面には、検査中に体液等の汚損物が付着することがあり、この汚損物の付着により観察視野が悪くなる。従って、挿入部には、第１レンズの表面から汚損物を洗い流すレンズ面洗浄機構が設けられている。このレンズ面洗浄機構は、第１レンズにおけるレンズ面に向けて洗浄用流体を噴出させるノズルを設けておき、このノズルから洗浄液、通常は洗浄水を噴射させて、汚損物を洗い流し、次いで加圧エアを吹き付けて、レンズ面に残存する洗浄水を除去する。
【０００６】
挿入部の先端、即ち第１レンズは、体腔内では体温とほぼ同じ程度の温度状態となっており、また電子内視鏡の場合には、固体撮像素子等の発熱体が存在することから、体温より高い温度状態になることもある。一方、洗浄水は格別加温されておらず、従って洗浄水温度はほぼ室温程度となっている。このために、洗浄水が第１レンズのレンズ面に噴射させると、第１レンズが急速に冷却されることになる。この第１レンズが冷却される結果、第１レンズと第２レンズとの間に介在する空気に湿気が含んでいると、第１レンズの凹面側に曇り乃至結露を生じることになる。しかも、第１レンズの凹面の曲率は大きいことから、この第１レンズのうち、最も厚みの薄い中央部分乃至その近傍の温度低下が最も著しくなり、第１レンズの凹面における中央部分に集中的に曇り乃至結露する。この第１レンズの凹面の中央部分は結像に必要な光線が集中しており、この部位に僅かでも曇ると、得られる観察像の画質が急激に低下して、極めて見難いものとなる。
【０００７】
従って、内視鏡の対物レンズとして用いられるレンズ装置にあっては、レンズ鏡筒の第１レンズが曇ったり、結露したりするのを防止するために、レンズ鏡筒内おける空間部には、湿気を含まないドライエアを封入するように構成したものは、従来から用いられている。このために、レンズ鏡筒における最被写体側のレンズと最結像側のレンズとの間の部位を密封する構成とするが、内部のドライエアを長期間にわたって完全に封じ込めておくのは極めて困難であり、やがてはドライエアが湿気を含んだ空気と置換してしまう。このためにドライエアによる第１レンズの防曇機能を維持させるのは限度があり、時間の経過と共に防曇機能が低下するという問題点があった。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、長期間にわたって防曇機能が低下しないレンズ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】
前述の目的を達成するために、内視鏡の挿入部の先端部本体に設けられ、少なくとも最被写体側に位置する第１レンズと、この第１レンズより結像側に所定の間隔を置いて配置した第２レンズとを含む複数のレンズをレンズ鏡筒内に装着してなるレンズ装置において、前記レンズ鏡筒の内面には、第１レンズと第２レンズとの間を所定の間隔だけ離間させるためのスペーサリングを装着し、このスペーサリングは、前記レンズ鏡筒に固定して設けられ、内面を凹湾曲面またはねじ溝からなる非平面形状とすることにより、表面積が増大した水分付着面となっており、これらスペーサリング及びレンズ鏡筒を熱伝導率の高い金属材で形成し、前記レンズ鏡筒は先端部本体の先端面に露出させると共に、電気的に他の導電部材と非接触状態に保つ電気絶縁性部材に嵌合させる構成としたことをその特徴とするものである。
【００１０】
ここで、スぺーサリングにおける水分付着面である非平面形状の例としては、凹湾曲形状にしたり、ねじ溝を形成したりすることができる。内視鏡の挿入部の先端における観察機構装着部にレンズ鏡筒を装着する。レンズ鏡筒の先端面は挿入部の先端面から外部に露出しており、洗浄水の供給等により挿入部の表面が冷えた時に、熱伝導率の高いレンズ鏡筒の先端面からスぺーサリングに効率的に熱伝達を行わせ、第１レンズが冷えるより前にスぺーサリングが冷えて、その表面に曇りや結露が生じて、第１レンズが臨む空間内の湿度が低下し、この第１レンズに曇りや結露が生じることはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の一形態について説明する。
【００１２】
まず、図１に内視鏡の挿入部の先端部分の外観を示す。図中において、１は挿入部であって、この挿入部１の先端部分は硬質部材からなる先端部本体１ａとなっており、この先端部本体１ａには所定の長さにわたって所望の方向に湾曲操作可能なアングル部１ｂが連設され、さらに図示は省略するが、アングル部１ｂには軟性部が連設される。先端部本体１ａの先端面（または側面）には照明窓２及び観察窓３が設けられると共に、鉗子その他の処置具を挿通させる処置具挿通チャンネル４が開口すると共に、観察窓３が汚損された時に、この観察窓３に向けて洗浄用流体、例えば洗浄水と加圧エアとを噴射させるノズル５が設けられている。
【００１３】
図２に先端部本体１ａの断面を示す。先端部本体１ａにおける観察窓３の部位には、透孔が設けられており、この透孔内には対物レンズユニット１０が装着されており、この対物レンズユニット１０は、レンズ鏡筒１１内に複数のレンズを装着してなるものであり、またレンズ鏡筒１１の端部には光路を９０°曲げるためのプリズム１２が接合されている。そして、プリズム１２はプリズム枠１３に保持され、さらにプリズム１２には基板１４に装着した固体撮像素子１５が接合されている。なお、プリズムを設けず、固体撮像素子を直接レンズ鏡筒に連結する等の構成としても良い。
【００１４】
レンズ鏡筒１１に設けられる対物レンズのレンズ構成としては、例えば４枚のレンズＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ 及びＬ₄ から構成される。これら各レンズＬ₁ 〜Ｌ₄ のうち、最被写体側に位置する第１レンズＬ₁ は被写体側が平面で、結像側が凹面となった平凹レンズであり、その平面側は観察窓３に露出している。また、第１レンズＬ₁ より被写体側に位置する第２レンズＬ₂ は凸面を結像側に向けた平凸レンズである。さらに第３レンズＬ₃ と第４レンズＬ₄ とは接合レンズで構成される。そして、第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間は所定の間隔が設けられ、また第２レンズＬ₂ は第３レンズＬ₃ に部分的に当接するようにして装着されている。
【００１５】
第４レンズＬ₄ の結像側の位置にはストッパリング１６が設けられている。また、第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間、及び第２レンズＬ₂ と第３レンズＬ₃ との間には、各レンズを所定の位置に保持するためのスぺーサリング１７，１８が設けられる。ここで、スぺーサリング１８はレンズ鏡筒１１の内面と一体的なものであり、その内面から内側に突出する円環状の突条になっている。これに対して、第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間に設けられるスぺーサリング１７は、レンズ鏡筒１１とは別部材で形成されて、レンズ鏡筒１１の所定の位置に接着等の手段で固定されている。さらに、第１レンズＬ₁ はレンズ鏡筒１１の内面に接着剤等で固着される。
【００１６】
レンズ鏡筒１１の内部を密閉するために、このレンズ鏡筒１１内において、最先端に位置する第１レンズＬ₁ は接着剤で固着されるが、さらにレンズ鏡筒１１の内部の密閉度合いを高めるために、第１レンズＬ₁ の外周縁部とレンズ鏡筒１１の先端面の内周側との間にＶ字状の円周溝を形成して、この円周溝内にシール材１９が充填される。そして、レンズ鏡筒１１の先端面は先端部本体１ａの先端面に露出した状態となっている。
【００１７】
ところで、先端部本体１ａは、照明機構や観察機構を装着するための透孔、処置具挿通チャンネル４等、その軸線方向に貫通する複数の透孔が形成されている関係から、強度保持のために、またこれらの透孔の加工精度を向上させるために、金属で形成されている。そして、処置具挿通チャンネル４内には高周波処置具等が挿通されるようになっていることから、患者保護の観点から、金属が直接外部に露出しないようにするために、合成樹脂からなる先端キャップ２０が先端部本体１ａの先端面に嵌着されており、この先端キャップ２０のうち、照明窓２，観察窓３及び処置具挿通チャンネル４、さらにはノズル５が装着されている部位は開口している。また、先端部本体１ａの外周面は、図示しない絶縁チューブで被覆されている。レンズ鏡筒１１の先端は、先端キャップ２０の表面とほぼ同じ部位にまで延在されている。
【００１８】
ここで、スぺーサリング１７は熱伝導率の高い部材、例えば金属で形成されている。また、レンズ鏡筒１１も、同様、熱伝導率の高い金属等で形成される。一方、レンズ鏡筒１１に嵌合されているプリズム枠１３は電気絶縁性部材からなる合成樹脂で形成されている。これによって、電気的にはレンズ鏡筒１１が他の導電部材と非接触状態に保たれており、高周波処置具等を使用した時に、漏電等が発生しないようになっている。
【００１９】
挿入部１は患者の体腔内に挿入されるが、この挿入部１の先端部本体１ａはある程度長い時間体腔内に位置させると、体温の影響により、また固体撮像素子１５の発熱に起因して、先端部本体１ａの部分の温度が上昇して、体温とほぼ同じ程度の温度かそれより高い温度状態になる。一方、ノズル５から観察窓３に向けて供給される洗浄水はタンク内で格別加温されるものではないので、観察窓３が汚れた時に、ノズル５から洗浄水を噴射させると、第１レンズＬ₁ が冷却されることになる。第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間には、空気が介在しており、この空気は湿気を全く含まないドライエアであれば格別問題はないが、僅かでも湿気が含まれていると、第１レンズＬ₁ の温度低下により曇りや結露が発生するおそれがある。
【００２０】
ところで、洗浄水と接触した場合等、温度低下の要因となる事態が生じると、第１レンズＬ₁ は冷却されるが、この第１レンズＬ₁ と比較すると、はるかに熱伝導率の高い金属からなるレンズ鏡筒１１にも洗浄水等が接触し、しかもこのレンズ鏡筒１１にはやはり熱伝導率の高い金属からなるスぺーサリング１７が、その先端近傍位置において当接しているから、ノズル５から洗浄水を観察窓３に向けて噴射させた時には、第１レンズＬ₁ の内面のうち、最も厚みの少ない中央部分が冷却されるまでの間に、レンズ鏡筒１１及びスぺーサリング１７が先に冷却される。第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間の空間に湿気があると、温度が最も低下した部位に曇りなり結露なりが生じる。従って、まずスぺーサリング１７が先に冷却されることから、最初に曇りなり結露なりが生じるのは、スぺーサリング１７である。
【００２１】
ただし、スぺーサリング１７はかなり厚みの薄いものであるから、水分の付着量もそれ程多くはない。そこで、できるだけ多くの水分を付着させるために、スぺーサリング１７における内面の表面積を広くする。このために、図３に示したように、内面が厚み方向において凹湾曲面形状となった水分付着面１７ａとなし、スぺーサリング１７の水分付着面１７ａの面積を大きくする。この結果、水分付着面１７ａへの水分付着量が増大する。そもそも、第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ との間の空間には湿気ができるだけ含まないように、ドライエアを封入して、シール材１９で密閉しているから、空気に湿気が含まれていたとしても、僅かなものであり、この僅かな水分がスぺーサリング１７の水分付着面１７ａに水分が付着してしまえば、第１レンズＬ₁ には水分が全く付着しないか、水分の付着があったとしても、少なくとも水分付着量が画像を得る上で差し支えない程度にまで減少し、実質的に防曇機能を発揮する。
【００２２】
スぺーサリングとしては、図３に示したもの以外でも、例えば図４に示したように、内面にねじ溝を形成することにより、水分付着面１７ａ′としたスぺーサリング１７′を用いることもできる。このスぺーサリング１７′はねじ溝による水分付着面１７ａ′の表面積が大きくなって、水分付着量が増大することになり、実質的な防曇機能を発揮することはもとより、レンズ装置に入射される光のうち、画像形成にとって有害な光をねじ溝で乱反射させることにより除去できるようになるから、固体撮像素子１５で得られる画像の画質をさらに向上させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上のように、レンズ鏡筒の先端面を外部に露出させ、このレンズ鏡筒に第１レンズと第２レンズとの間に介装されるスぺーサリングを固定して設け、これらレンズ鏡筒及びスぺーサリングを熱伝導率の高い部材で形成して、その内面の表面積を増大させた非平面形状の水分付着面とする構成としたので、第１レンズのレンズ鏡筒内側の表面が曇ったり、結露したりするのを可及的に防止できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】内視鏡の挿入部における先端部分を示す外観図である。
【図２】挿入部における先端部本体の構成説明図である。
【図３】本発明の実施の一形態を示すレンズ装置の要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すレンズ装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１挿入部
１ａ先端部本体
３観察窓
１０対物レンズユニット
１１，３０レンズ鏡筒
１７，１７′，１８スぺーサリング
１７ａ，１７ａ′ 水分付着面

Claims

内視鏡の挿入部の先端部本体に設けられ、少なくとも最被写体側に位置する第１レンズと、この第１レンズより結像側に所定の間隔を置いて配置した第２レンズとを含む複数のレンズをレンズ鏡筒内に装着してなるレンズ装置において、
前記レンズ鏡筒の内面には、第１レンズと第２レンズとの間を所定の間隔だけ離間させるためのスペーサリングを装着し、
このスペーサリングは、前記レンズ鏡筒に固定して設けられ、内面を凹湾曲面またはねじ溝からなる非平面形状とすることにより、表面積が増大した水分付着面となっており、
これらスペーサリング及びレンズ鏡筒を熱伝導率の高い金属材で形成し、
前記レンズ鏡筒は先端部本体の先端面に露出させると共に、電気的に他の導電部材と非接触状態に保つ電気絶縁性部材に嵌合させる
構成としたことを特徴とするレンズ装置。
前記レンズ鏡筒は前記電気絶縁性部材として、プリズム枠に嵌合させる構成としたことを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。