JP3930114B2

JP3930114B2 - Endoscope objective optical system holding structure

Info

Publication number: JP3930114B2
Application number: JP23312197A
Authority: JP
Inventors: 隆之荻野
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JPH1156776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の対物光学系に関し、特に、観察窓としての第１レンズを金属製の鏡枠の先端に固定した対物光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡の対物光学系を構成する複数のレンズは、使用中における相互の軸ズレを避けるために、単一の鏡枠内にはめ込まれている。このような鏡枠は、機械的な強度を確保するために、また、内視鏡がいわゆる電子内視鏡である場合には固体撮像素子に対する電気シールドの一部を構成する必要から、金属から形成されている。
【０００３】
図４に、従来における内視鏡の対物光学系の一例として、電子内視鏡に内蔵されている対物光学系の断面図を示す。図４において、合成樹脂から形成される先端部本体６０には、被検物をビデオ撮影する撮影ユニットＡを組み込むための貫通孔６０ａが、その軸方向に沿って穿たれている。この撮影ユニットＡの先端には、対物光学系５３〜５５，５８を固定している金属製の鏡枠５２が、取り付けられている。
【０００４】
ところで、このような金属製の鏡枠５２には、内視鏡内でリークした電流（例えば、固体撮像素子の駆動電流や高周波処置具に流す高周波電流）が流れ込んでしまう危険があるので、この鏡枠５２は、先端部本体６０の表面に露出せぬ様構成されなければならない。また、対物光学系は広角レンズであるので、その第１レンズ５８は、できる限り大口径の平凹レンズにすることが望ましい。
【０００５】
以上の理由により、従来、対物光学系の第１レンズ５８は、鏡枠５２と同外径とされ、この鏡枠５２の先端面にはめ合わされることによって、鏡枠５２を先端部本体６０の外部に対して絶縁している。具体的に説明すると、図４に示すように、鏡枠５２の先端面には、その貫通孔の内径よりも大径の円形凹部５２ａが形成される。また、第１レンズ５８の後端面（鏡枠５２に対向した面）には、円形凹部５２ａの内径と同じ外径の嵌合部５８ａが、突出するように形成されている。そして、この嵌合部５８ａの中心には、被写体からの光を鏡枠５２内に射出する第２面５２ｂが、堀込み加工によって形成されている。このような構成により、嵌合部５８ａが円形凹部５２ａに嵌合することによって、第１レンズ５８の鏡枠５２に対する芯出しがなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鏡枠５２の先端部本体５０外部に対する絶縁性は、鏡枠５２の先端面外縁と先端部本体６０外面との間の距離が長い程向上する。従って、第１レンズ５８における外周面の幅（図４におけるα）は、できるだけ大きく確保しなければならない。
【０００７】
しかしながら、従来における内視鏡の対物光学系によると、第１レンズ５８における第２面５８ｂ（被写体からの光を射出する球凹面）の外縁は、第１レンズ５８の外周面の後端よりも後方に位置している。一方、第１レンズ５８の第１面５８ｃから第２面５８ｂの頂点までの距離（即ち，光軸上でのレンズ厚）は、光学設計に従って自ずから制限されている。その結果、第１レンズ５８における外周面の幅を或る程度確保しようとすると、第２面５８ｂの堀込み深さ（第２面５８ｂの外縁から頂点までの光軸方向における距離，図４におけるβ）を大きくしなければならなかったが、このように堀込み深さを大きくすると、レンズ加工が困難となる。特に、第２面５８ｂの曲率半径が小さい場合には、堀込み深さβが大きいと加工性が悪くなり、場合によって加工不可能となってしまう。
【０００８】
なお、第１レンズ５８と鏡枠５２の先端面との間にスペーサを置くことによって、加工すべき堀込み深さβを小さくすることも考えられるが、そのようにすると、嵌合部５８ａの円形凹部５２ａに対する嵌合代が小さくなってしまうので、第１レンズ５８と鏡枠５８ａとの芯出し精度が不安定になってしまう。
【０００９】
また、従来における内視鏡の対物光学系によると、第１レンズ５８における嵌合部５８ａの側壁は第２面５８ｂに対向しているので、ここでの反射光が、迷光として第２面５８ｂを透過して第２レンズ５３に入射してしまう問題がある。
【００１０】
本発明の課題は、上記問題に鑑み、第１レンズにおける外周面の幅及び鏡枠に対する嵌合代を大きくした場合でもそれに応じて凹曲面である第１レンズの射出面の深さを深くする必要の無い内視鏡の対物光学系の提供を、課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請求項１記載の発明は、複数のレンズからなる対物光学系を、内視鏡の先端部に固定するための保持構造であって、後端面に平面状の底面を有する凹部が形成されているとともに、前記凹部の前記底面における中心に被写体からの光を射出する凹曲面が形成されている前記対物光学系の第１レンズと、前記対物光学系に含まれるレンズのうち前記第１レンズ以外の少なくとも一つのレンズを保持する貫通孔を有し、その先端面の中心に前記凹部に嵌入する突出部が形成されているとともに、この突出部の中心に前記貫通孔が開口している金属製の鏡枠とを、備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、第１レンズにおける外周面の後端は、凹部の底面，即ち、曲凹面の外縁よりも、光軸方向において後方に位置している。従って、第１レンズの外周面の幅を大きくとっても、凹部内における第１レンズの厚さは、外周面の幅とは無関係に小さくすることができる。従って、凹曲面の面積が確保できる限度内で、凹曲面の堀込み深さを小さくすることができる。また、凹部の側壁は凹曲面に対向していないので、この側壁での反射光が、迷光として第２レンズに入射することがない。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１の突出部及び凹部の横断面形状が、同径の円形であることで、特定したものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２の突出部の端面形状が平面であり、前記凹部の底面のうち前記凹曲面以外の部分の形状が平面であることで、特定したものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかにおける突出部の突出量及び前記凹部の深さが略同じ大きさであることで、特定したものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかにおける凹曲面が球凹面であることで、特定したものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れかにおける第１レンズの外形と鏡枠の外径とが同径であることで、特定したものである。
請求項７記載の発明は、複数のレンズからなる対物光学系を、内視鏡の先端部に固定するための保持構造であって、平面状の後端面の外縁上に複数の突起が形成されているとともに、前記後端面の中心に被写体からの光を射出する凹曲面が形成されている前記対物光学系の第１レンズと、前記対物光学系に含まれるレンズのうち前記第１レンズ以外の少なくとも一つのレンズを保持する貫通孔を有し、その先端面の中心に前記複数の突起が嵌入する複数の切欠が形成されているとともに、前記先端面の中心に前記貫通孔が開口している金属製の鏡枠とを備えることを特徴とする。
【００１６】
このように構成されると、第１レンズにおける外周面の後端は、凹曲面の外縁よりも前方には位置していない。従って、第１レンズの外周面の幅を大きくとっても、凹曲面の外縁における第１レンズの厚さが外周面の幅よりも大きくなることはない。従って、凹曲面の堀込み深さが大きくなることはない。また、突起の側面は凹曲面に対向していないので、この側面での反射光が、迷光として第２レンズに入射することがない。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項７の凹曲面が球凹面であることで、特定したものである。
請求項９記載の発明は、請求項７又は８の第１レンズの外径と前記鏡枠の外径とが同径であることで、特定したものである。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項１の鏡枠が金属製であることで、特定したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
【実施形態１】
図１は、本発明が適用された電子内視鏡の先端部の縦断面図である。この先端部は、被検者の体腔内に挿入される可撓管（図示略）の先端に、術者の遠隔操作によって湾曲する湾曲部（図示略）を介して接続されている。この先端部は、軸方向に多数の貫通孔が形成された円柱型形状の合成樹脂からなる先端部本体１６と、各貫通孔に取り付けられた部品ユニット（例えば、図示せぬ照明用貫通孔に挿入されたライトガイドファイバ及び配光レンズ，図示せぬ送気用孔に固定された送気パイプ及び送気ノズル，等）とから、構成されている。図１は、貫通孔の一つである撮影用貫通孔１６ａ近傍における先端部の縦断面を、部分的に示している。
【００２１】
図１において、撮影用貫通孔１６ａには、被検者の体腔内をビデオ撮影する撮影ユニットＡが、その後方（図の右方，以下、同じ）から挿入・固定されている。この撮影ユニットＡの後方においては、金属製のシールドパイプ１が、その外殻をなしている。そして、このシールドパイプ１の後端部近傍には、ＣＣＤからなる固体撮像素子４が、その撮像面を前方（図の左方，以下、同じ）に向けて、回路基板３を介して接続されている。この固体撮像素子４の撮像面には、赤外線カットフィルタ及びローパスフィルタからなるフィルタ５が固着されている。なお、上述した回路基板３は、固体撮像素子４に入出力される信号に対する処理を行う処理回路（図示略）を、当該固定撮像素子４及び図示せぬ可撓管内に挿通された信号ケーブル（図示略）に対して電気的に接続している。
【００２２】
一方、シールドパイプ１の先端には、内径が軸方向において大小２段階に変化している金属製のマスク枠６が、内径が大きい方の端部を後方に向けて、嵌入・固定されている。このマスク枠６の後端近傍には、固体撮像素子４の撮像面に写り込む映像の外縁形状を規制するとともに迷光を遮るための遮光用マスク７が、固定されている。
【００２３】
また、マスク枠６の先端には、その中心軸に沿って貫通孔が形成されている筒状部材である金属製の鏡枠８が、嵌入・固定されている。この鏡枠８は、マスク枠６に嵌入される小径部８ａと、シールドパイプ１及びマスク枠６の前方に在ってマスク枠６の内径よりも大径，且つ同外径よりも小径の外径を有する大径部８ｂとから、構成されている。そして、小径部８ａの後端は、マスク枠６に挿入された状態において、遮光マスク７の直前にまで達している。また、この鏡枠８の貫通孔の内径は、小径部８ａにおいては比較的大きく、大径部８ｂにおいては比較的小さい。そして、この小径部８ａの内部には、環状スペーサ１０を挟んで前方から順に、凹面を前方に向けた正メニスカスレンズである第２レンズ９，及び，平面を前方に向けた平凸レンズである第３レンズ１１が、夫々固定されている。また、小径部８ａの後端には、第３レンズ１１との間に環状スペーサ１２を挟んで、凸面を前方に向けた平凸レンズである第４レンズ１３が固定されている。なお、第３レンズ１１の平面（物体側面）には、絞り１７が貼り付けられている。
【００２４】
一方、鏡枠８の先端近傍の外周は、肉厚が他の部分の半分程度となるように研削されている。この研削により、鏡枠８の先端面の形状は、突出部（突出嵌合部８ｃ）がその中心に形成された形状となっている。この突出部８ｃの端面形状は、貫通孔の開口をその中心に有する円形の平面であり、その外周面の横断面形状も円形である。
【００２５】
この鏡枠８の先端に嵌合する第１レンズ１４は、第１面としての平面を物体側（前方）に向けた平凹レンズである。この第１レンズ１４は、鏡枠８の外径と同径のガラス円板に対し以下の加工工程を施すことによって形成される。即ち、このガラス円板の一端面に、鏡枠８の突出嵌合部８ｃの外径と同じ内径を有する横断面円形の平ザグリ１４ａを、鏡枠８と同軸に、突出嵌合部８ｃの突出量と略同じ深さとなるまで研削して形成する。そして、その平ザグリ１４ａの底面である平面の中心に、球凹面（凹曲面）からなる第２面１４ｂを堀込み加工するのである。このようにして成形された第１レンズ１４は、その平ザグリ１４ａ内に鏡枠８の突出嵌合部８ｃを嵌合させることによって、鏡枠８に対して芯出しされた状態で固定される。この状態においては、第１レンズ１４と鏡枠８の大径部８ｂとの外周面同士とは、互いに面一となる。
【００２６】
このように外周面同士が面一となって一体に固定された第１レンズ１４及び鏡枠８の大径部８ｂには、鏡枠８を外部に対して絶縁するために合成樹脂から成形された絶縁枠１５が、被せられている。この絶縁枠１５は、第１レンズ１４及び鏡枠８の大径部８ｂの外径と同じ内径の内周面を有しており、この内周面が第１レンズ１４及び鏡枠８の大径部８ｂの外周面に対して液密に接着されている。また、この絶縁枠１５の外周面における後端近傍はシールドパイプ１と同径であるが、それ以外は若干大径となっている。この段差を埋めるように、絶縁テープ２が絶縁枠１５に巻き付けられている。
【００２７】
この絶縁テープ２は、続けて、シールドパイプ１の外周にも巻き付けられており、撮影ユニットＡ全体を均一外径にしている。また、この絶縁テープ２は、絶縁枠１５及び第１レンズ１４とともに、撮影ユニットＡ全体を外部に対して絶縁している。
【００２８】
以上のように構成された撮影ユニットＡは、第１レンズ１４〜第４レンズ１３によって構成される対物光学系が形成する被写体像の像面と固体撮像素子４の撮像面とが一致する様調整された後に、先端部本体１６の後端から撮影用貫通孔１６ａ内に挿入され、その先端（絶縁枠１５の先端）が先端部本体１６の先端面に対して面一となる位置において、図示せぬシール作用のある接着剤によって先端部本体１６に対して固定される。
【００２９】
次に、以上のように構成された本実施形態による電子内視鏡の対物光学系の作用を説明する。
本実施形態による第１レンズ１４には、その後端面に平ザグリ１４ａが形成されている。従って、第１レンズ１４の外周面の幅αを大きくとっても、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の厚さを、外周面の幅αに連動させて大きくする必要はない。従って、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の厚さは、α未満の範囲内において、任意に設定することができる。このように、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の厚さを任意に設定できるので、第１レンズ１４の第２面１４ｂの堀込み深さ（図１のβ）は、第２レンズ９に対して十分な光束を射出できる面積を確保可能な最低限の深さとすることができる。
【００３０】
例えば、第２面１４ｂの曲率半径が大きい場合には、第２面１４ｂの外縁が鏡枠８の内縁に一致する程度に、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の厚さを薄くする。このようにすれば、第２面１４ｂの堀込み深さβを浅くすることができる。
【００３１】
これに対して、第２面１４ｂの曲率半径が小さい場合には、平ザグリ１４ａの深さを確保しつつ、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の厚さを或る程度厚くして、第２レンズ９に対して十分な光束を射出できる程度に第２面１４ｂの面積を確保する。その上で、図１に示すように、鏡枠８の先端面から若干奥まった位置に第２レンズ９を固定することによって、第２面１４ｂと第２レンズ９との間を離間させる。このようにすれば、第２面１４ｂの堀込み深さβを浅くすることができる。
【００３２】
以上の説明したように、本実施形態の内視鏡の対物光学系によれば、平ザグリ１４ａを第１レンズ１４に設けるとともに、この平ザグリ１４ａに嵌合する突出嵌合部８ｃを鏡枠８に設けたので、第１レンズ１４の外周面の後端は、第２面１４ｂの外縁よりも光軸方向において後方に位置する。従って、第１レンズ１４の外周面の幅を任意に大きくすることができるので、鏡枠８の先端部本体１６の外部に対する絶縁性が良好になるとともに、平ザグリ１４ａ内における第１レンズ１４の幅を（第１レンズ１４の外周面の幅未満の）任意の大きさにできるので、第２面１４ｂの堀込み深さβを第２面１４ｂの曲率半径に応じた最小限の深さにすることができるので、第２面１４ｂの堀込み加工が容易になる。
【００３３】
なお、本実施形態による第１レンズ１４においては、平ザグリ１４ａの側壁（即ち、第１レンズ１４の後端面における段差）は、第２面１４ｂには対向せず、第１レンズ１４の外周面に対向している。従って、平ザグリ１４ａの側壁での反射光は、第２面１４ｂから射出される事無く、第１レンズ１４と鏡枠８との接合面全域に塗布された黒色塗料によって吸収される。
【００３４】
【実施形態２】
図２は、本発明の第２の実施形態による内視鏡の対物光学系を構成する第１レンズ２４を、第２面２４ｃ側から見た状態を示す斜視図である。また、図３は、本第２実施形態による鏡枠２８を、先端面側から見た状態を示す斜視図である。本第２実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと全く同じであるので、その説明を省略する。
【００３５】
図２に示すように、第１レンズ２４の後端面には、平ザグリ１４ａが形成される代わりに、略円弧状の横断面形状を有する２つの突起２４ｂ，２４ｂが形成されている。そして、当該後端面の中心には、球凹面（凹曲面）状の第２面が、堀込み加工されている。
【００３６】
一方、図３に示すように、鏡枠２８は、第１レンズ２４と同じ外径を有している。そして、鏡枠２８の先端面には、鏡枠２８と第１レンズ２４とが同軸に接合されたときに突起２４ｂ，２４ｂに係合する切り欠き（突起２４ｂ，２４ｂと同横断面形状を有する切り欠き）２８ａ，２８ａが、形成されている。
【００３７】
従って、突起２４ｂ，２４ｂを切り欠き２８ａ，２８ａに係合させて第１レンズ２４と鏡枠２８とを接合させると、両者が相互に芯出しされた状態となる。この状態では、第１レンズ２４における突起２４ｂ，２４ｂの後端は、光軸方向において、第２面２４ｃの外縁２４ａよりも後方に位置している。また、第１レンズ２４の後端面の外縁（突起２４ｂ，２４ｂを除く）は、光軸方向において第２面２４ｃの外縁と同位置にある。従って、内視鏡先端部の外部に対する鏡枠の絶縁性を確保するために第１レンズ２４の外周面の幅を大きくとっても、第２面２４ｃの外縁における第１レンズ２４の厚さが、外周面の幅よりも大きくなることはない。従って、第２面２４ｃの堀込み深さが大きくなることはない。また、突起２４ｂ，２４ｂの側壁は凹曲面に対向していないので、この側壁での反射光が、迷光として第２レンズ９に入射することがない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の内視鏡の対物光学系によれば、第１レンズにおける外周面の幅及び鏡枠に対する嵌合代を大きくした場合でも、それに応じて凹面である第１レンズの射出面の深さを深くする必要は無く、射出面の曲率半径に応じて任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による対物光学系を組み込んだ内視鏡先端部の部分断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による第１レンズの斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態による鏡枠の斜視図
【図４】従来の対物光学系を組み込んだ内視鏡先端部の部分断面図
【符号の説明】
８鏡枠
８ｃ突出嵌合部
９第２レンズ
１４第１レンズ
１４ａ平ザグリ
１４ｂ第２面
１６先端部本体
１６ａ撮影用貫通孔
２４第１レンズ
２４ｂ突起
２４ｃ第２面
２８鏡枠
２８ａ切り欠き[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective optical system for an endoscope, and more particularly to an objective optical system in which a first lens as an observation window is fixed to the tip of a metal lens frame.
[0002]
[Prior art]
A plurality of lenses constituting the objective optical system of the endoscope are fitted in a single lens frame in order to avoid mutual axial misalignment during use. Such a lens frame is made of metal in order to ensure mechanical strength, and when the endoscope is a so-called electronic endoscope, it is necessary to form a part of an electric shield for the solid-state imaging device. Is formed.
[0003]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of an objective optical system built in an electronic endoscope as an example of a conventional endoscope objective optical system. In FIG. 4, a through hole 60a for incorporating a photographing unit A for video-taking a test object is bored in a tip body 60 formed of synthetic resin along the axial direction thereof. A metallic lens frame 52 that fixes the objective optical systems 53 to 55 and 58 is attached to the tip of the photographing unit A.
[0004]
By the way, since there is a risk that current leaked in the endoscope (for example, the driving current of the solid-state imaging device or the high-frequency current flowing through the high-frequency treatment instrument) flows into the metal lens frame 52. The lens frame 52 must be configured so as not to be exposed on the surface of the tip body 60. Since the objective optical system is a wide-angle lens, it is desirable that the first lens 58 be a plano-concave lens having a large aperture as much as possible.
[0005]
For the above reasons, conventionally, the first lens 58 of the objective optical system has the same outer diameter as the lens frame 52, and is fitted to the tip surface of the lens frame 52, so that the lens frame 52 is attached to the tip portion main body 60. Insulated against the outside. More specifically, as shown in FIG. 4, a circular recess 52 a having a diameter larger than the inner diameter of the through hole is formed on the distal end surface of the lens frame 52. A fitting portion 58a having the same outer diameter as the inner diameter of the circular recess 52a is formed on the rear end surface of the first lens 58 (the surface facing the lens frame 52) so as to protrude. In the center of the fitting portion 58a, a second surface 52b for emitting light from the subject into the lens frame 52 is formed by excavation. With such a configuration, the fitting portion 58a is fitted into the circular recess 52a, whereby the first lens 58 is centered with respect to the lens frame 52.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the insulating property of the lens frame 52 with respect to the outside of the distal end body 50 is improved as the distance between the outer edge of the distal surface of the lens frame 52 and the outer surface of the distal body 60 is increased. Therefore, the width of the outer peripheral surface of the first lens 58 (α in FIG. 4) must be as large as possible.
[0007]
However, according to the conventional objective optical system of the endoscope, the outer edge of the second surface 58b (spherical concave surface for emitting light from the subject) of the first lens 58 is more than the rear end of the outer peripheral surface of the first lens 58. Located behind. On the other hand, the distance from the first surface 58c of the first lens 58 to the apex of the second surface 58b (that is, the lens thickness on the optical axis) is naturally limited according to the optical design. As a result, when it is attempted to secure a certain width of the outer peripheral surface of the first lens 58, the depth of the second surface 58b (the distance in the optical axis direction from the outer edge to the apex of the second surface 58b, in FIG. 4). β) had to be increased, but when the depth of excavation is increased in this way, lens processing becomes difficult. In particular, when the curvature radius of the second surface 58b is small, if the digging depth β is large, the workability deteriorates, and in some cases, the machining becomes impossible.
[0008]
Note that it is conceivable to reduce the depth of excavation β to be processed by placing a spacer between the first lens 58 and the distal end surface of the lens frame 52. Since the fitting allowance with respect to the circular recessed part 52a will become small, the centering precision of the 1st lens 58 and the lens frame 58a will become unstable.
[0009]
Further, according to the conventional endoscope objective optical system, the side wall of the fitting portion 58a of the first lens 58 faces the second surface 58b, so that the reflected light here becomes the second surface 58b as stray light. There is a problem that the light passes through the second lens 53 and passes through the second lens 53.
[0010]
In view of the above problems, an object of the present invention is to increase the depth of the exit surface of the first lens, which is a concave curved surface, even when the width of the outer peripheral surface of the first lens and the fitting allowance for the lens frame are increased. It is an object to provide an objective optical system for an endoscope that is not necessary.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above-described problems. That is, the first aspect of the present invention, the objective optical system composed of a plurality of lenses, a holding structure for securing the distal end of the endoscope, the recess having a flat bottom surface to the rear end surface is formed together and, a first lens of the objective optical system concave surface is formed for emitting light from an object in the center of the bottom surface of the recess, the first lens of the lenses included in the objective optical system A metal having a through-hole that holds at least one lens other than that, a protrusion that fits into the recess is formed at the center of the tip surface, and the through-hole is open at the center of the protrusion And a lens frame made of metal .
[0012]
If comprised in this way, the rear end of the outer peripheral surface in a 1st lens is located back in an optical axis direction rather than the bottom face of a recessed part, ie, the outer edge of a curved surface. Therefore, even if the width of the outer peripheral surface of the first lens is increased, the thickness of the first lens in the recess can be decreased regardless of the width of the outer peripheral surface. Therefore, the depth of the concave curved surface can be reduced within a limit that can secure the area of the concave curved surface. Further, since the side wall of the recess does not face the concave curved surface, the reflected light from this side wall does not enter the second lens as stray light.
[0013]
The invention according to claim 2 is specified by that the cross-sectional shape of the projecting portion and the recess of claim 1 is a circle having the same diameter.
The invention according to claim 3 is specified by the fact that the end surface shape of the projecting portion of claim 1 or 2 is a flat surface, and the shape of the portion other than the concave curved surface of the bottom surface of the concave portion is a flat surface. .
[0014]
The invention according to claim 4 is specified by the fact that the protruding amount of the protruding portion and the depth of the recessed portion in any one of claims 1 to 3 are substantially the same size.
The invention according to claim 5 is specified by the concave curved surface in any one of claims 1 to 4 being a spherical concave surface.
[0015]
The invention described in claim 6 is specified by the outer diameter of the first lens and the outer diameter of the lens frame in any one of claims 1 to 5 being the same diameter.
The invention according to claim 7 is a holding structure for fixing the objective optical system composed of a plurality of lenses to the distal end portion of the endoscope, wherein a plurality of protrusions are formed on the outer edge of the planar rear end surface. together and, with the objective optical system a first lens of the concave curved surface is formed for emitting light from an object in the center of the rear end surface, other than the first lens of the lenses included in the objective optical system A through hole for holding at least one lens is formed, a plurality of notches into which the plurality of protrusions are fitted are formed at the center of the tip surface, and the through hole opens at the center of the tip surface. And a metal lens frame.
[0016]
If comprised in this way, the rear end of the outer peripheral surface in a 1st lens is not located ahead rather than the outer edge of a concave curved surface. Therefore, even if the width of the outer peripheral surface of the first lens is increased, the thickness of the first lens at the outer edge of the concave curved surface does not become larger than the width of the outer peripheral surface. Therefore, the depth of the concave curved surface does not increase. Further, since the side surface of the protrusion does not face the concave curved surface, the reflected light from this side surface does not enter the second lens as stray light.
[0017]
The invention according to claim 8 is specified by the concave curved surface of claim 7 being a spherical concave surface.
The invention of claim 9 is specified by the outer diameter of the first lens of claim 7 or 8 and the outer diameter of the lens frame being the same diameter.
[0018]
The invention of claim 10 is specified by the lens frame of claim 1 being made of metal.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
Embodiment 1
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a distal end portion of an electronic endoscope to which the present invention is applied. This distal end is connected to the distal end of a flexible tube (not shown) that is inserted into the body cavity of the subject via a bending portion (not shown) that is curved by a surgeon's remote operation. The tip portion includes a tip portion main body 16 made of a cylindrical synthetic resin in which a large number of through holes are formed in the axial direction, and a component unit (for example, an illumination through hole not shown) attached to each through hole. An inserted light guide fiber and a light distribution lens, an air supply pipe and an air supply nozzle fixed to an air supply hole (not shown), and the like. FIG. 1 partially shows a longitudinal section of the tip portion in the vicinity of the photographing through hole 16a which is one of the through holes.
[0021]
In FIG. 1, an imaging unit A for video-taking the inside of the body cavity of a subject is inserted and fixed in the imaging through-hole 16a from the rear (right side of the drawing, the same applies hereinafter). Behind the photographing unit A, a metal shield pipe 1 forms the outer shell. In the vicinity of the rear end of the shield pipe 1, a solid-state imaging device 4 made of a CCD is connected via a circuit board 3 with its imaging surface facing forward (left side in the figure, hereinafter the same). ing. A filter 5 including an infrared cut filter and a low-pass filter is fixed to the imaging surface of the solid-state imaging device 4. Note that the circuit board 3 described above has a processing circuit (not shown) for processing a signal inputted to and outputted from the solid-state imaging device 4 and a signal cable (not shown) inserted into the fixed imaging device 4 and a flexible tube (not shown). (Not shown) is electrically connected.
[0022]
On the other hand, a metal mask frame 6 whose inner diameter is changed in two stages in the axial direction is fitted and fixed at the tip of the shield pipe 1 with the end having the larger inner diameter facing rearward. . In the vicinity of the rear end of the mask frame 6, a light shielding mask 7 for fixing the outer edge shape of the image reflected on the imaging surface of the solid-state imaging device 4 and blocking stray light is fixed.
[0023]
A metal lens frame 8, which is a cylindrical member in which a through hole is formed along the central axis, is fitted and fixed at the tip of the mask frame 6. The lens frame 8 includes a small-diameter portion 8a fitted into the mask frame 6, an outer diameter that is in front of the shield pipe 1 and the mask frame 6 and has a diameter larger than the inner diameter of the mask frame 6 and smaller than the outer diameter. A large-diameter portion 8b having a diameter is used. The rear end of the small-diameter portion 8a reaches just before the light-shielding mask 7 in the state of being inserted into the mask frame 6. The inner diameter of the through hole of the lens frame 8 is relatively large in the small diameter portion 8a and relatively small in the large diameter portion 8b. In the inside of the small diameter portion 8a, a second lens 9 which is a positive meniscus lens with the concave surface facing forward in order from the front across the annular spacer 10, and a plano-convex lens with the flat surface facing forward. Three lenses 11 are fixed respectively. A fourth lens 13, which is a plano-convex lens with a convex surface facing forward, is fixed to the rear end of the small diameter portion 8 a with an annular spacer 12 interposed between the fourth lens 13 and the third lens 11. A diaphragm 17 is attached to the plane (object side surface) of the third lens 11.
[0024]
On the other hand, the outer periphery in the vicinity of the tip of the lens frame 8 is ground so that the thickness is about half that of the other parts. By this grinding, the shape of the front end surface of the lens frame 8 is a shape in which the protruding portion (the protruding fitting portion 8c) is formed at the center thereof. The end surface shape of the protruding portion 8c is a circular plane having an opening of a through hole at its center, and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface is also circular.
[0025]
The first lens 14 fitted to the tip of the lens frame 8 is a plano-concave lens with the plane as the first surface facing the object side (front). The first lens 14 is formed by subjecting a glass disk having the same diameter as the outer diameter of the lens frame 8 to the following processing steps. In other words, a flat counterbore 14a having a circular cross section having the same inner diameter as the outer diameter of the protruding fitting portion 8c of the lens frame 8 is formed on one end surface of the glass disk so as to be coaxial with the lens frame 8 and of the protruding fitting portion 8c. It is formed by grinding until the depth is substantially the same as the protruding amount. Then, the second surface 14b made of a spherical concave surface (concave curved surface) is dug into the center of the plane which is the bottom surface of the flat counterbore 14a. The first lens 14 thus molded is fixed in a state of being centered with respect to the lens frame 8 by fitting the protruding fitting portion 8c of the lens frame 8 into the flat counterbore 14a. . In this state, the outer peripheral surfaces of the first lens 14 and the large-diameter portion 8b of the lens frame 8 are flush with each other.
[0026]
The first lens 14 and the large-diameter portion 8b of the lens frame 8 that are integrally fixed with the outer peripheral surfaces being flush with each other are molded from synthetic resin in order to insulate the lens frame 8 from the outside. An insulating frame 15 is covered. The insulating frame 15 has an inner peripheral surface having the same inner diameter as the outer diameter of the first lens 14 and the large-diameter portion 8 b of the lens frame 8, and this inner peripheral surface is the large size of the first lens 14 and the lens frame 8. It is liquid-tightly bonded to the outer peripheral surface of the diameter portion 8b. Further, the vicinity of the rear end of the outer peripheral surface of the insulating frame 15 has the same diameter as that of the shield pipe 1, but the other diameters are slightly larger. The insulating tape 2 is wound around the insulating frame 15 so as to fill this step.
[0027]
The insulating tape 2 is continuously wound around the outer periphery of the shield pipe 1 so that the entire photographing unit A has a uniform outer diameter. The insulating tape 2 insulates the entire photographing unit A from the outside together with the insulating frame 15 and the first lens 14.
[0028]
The imaging unit A configured as described above is adjusted so that the image plane of the subject image formed by the objective optical system configured by the first lens 14 to the fourth lens 13 matches the imaging plane of the solid-state imaging device 4. Then, it is inserted into the photographing through hole 16a from the rear end of the distal end portion main body 16, and the distal end (the distal end of the insulating frame 15) is flush with the distal end surface of the distal end portion main body 16. It is fixed to the tip end body 16 by an adhesive having a sealing action (not shown).
[0029]
Next, the operation of the objective optical system of the electronic endoscope according to the present embodiment configured as described above will be described.
The first lens 14 according to the present embodiment has a flat counterbore 14a formed on the rear end surface thereof. Therefore, even if the width α of the outer peripheral surface of the first lens 14 is increased, it is not necessary to increase the thickness of the first lens 14 in the flat counterbore 14a in conjunction with the width α of the outer peripheral surface. Therefore, the thickness of the first lens 14 in the flat counterbore 14a can be arbitrarily set within a range less than α. Thus, since the thickness of the first lens 14 in the flat counterbore 14a can be arbitrarily set, the depth of the second surface 14b of the first lens 14 (β in FIG. 1) is set in the second lens 9. On the other hand, it is possible to make the minimum depth that can secure an area where a sufficient luminous flux can be emitted.
[0030]
For example, when the radius of curvature of the second surface 14b is large, the thickness of the first lens 14 in the flat counterbore 14a is made thin so that the outer edge of the second surface 14b matches the inner edge of the lens frame 8. In this way, the depth of excavation β of the second surface 14b can be reduced.
[0031]
On the other hand, when the radius of curvature of the second surface 14b is small, the thickness of the first lens 14 in the flat counterbore 14a is increased to some extent while ensuring the depth of the flat counterbore 14a. The area of the second surface 14b is secured to such an extent that a sufficient luminous flux can be emitted to the two lenses 9. In addition, as shown in FIG. 1, the second lens 9 is fixed at a position slightly behind the front end surface of the lens frame 8, thereby separating the second surface 14 b and the second lens 9. In this way, the depth of excavation β of the second surface 14b can be reduced.
[0032]
As described above, according to the objective optical system of the endoscope of the present embodiment, the flat counterbore 14a is provided on the first lens 14, and the protruding fitting portion 8c that is fitted to the flat counterbore 14a is provided with the lens frame. 8, the rear end of the outer peripheral surface of the first lens 14 is located behind the outer edge of the second surface 14b in the optical axis direction. Accordingly, since the width of the outer peripheral surface of the first lens 14 can be arbitrarily increased, the insulation from the outside of the distal end body 16 of the lens frame 8 is improved, and the first lens 14 within the flat counterbore 14a is improved. Since the width can be set to an arbitrary size (less than the width of the outer peripheral surface of the first lens 14), the digging depth β of the second surface 14b is set to a minimum depth corresponding to the radius of curvature of the second surface 14b. Therefore, the excavation process of the second surface 14b is facilitated.
[0033]
In the first lens 14 according to the present embodiment, the side wall of the flat counterbore 14a (that is, the step at the rear end surface of the first lens 14) does not face the second surface 14b, and the outer peripheral surface of the first lens 14 Opposite to. Therefore, the reflected light on the side wall of the flat counterbore 14a is absorbed by the black paint applied to the entire joining surface between the first lens 14 and the lens frame 8 without being emitted from the second surface 14b.
[0034]
Embodiment 2
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the first lens 24 constituting the objective optical system of the endoscope according to the second embodiment of the present invention is viewed from the second surface 24c side. FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which the lens frame 28 according to the second embodiment is viewed from the front end surface side. Other configurations in the second embodiment are exactly the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0035]
As shown in FIG. 2, on the rear end surface of the first lens 24, two protrusions 24b and 24b having a substantially arc-shaped cross section are formed instead of the flat counterbore 14a. A second surface having a spherical concave surface (concave curved surface) is dug into the center of the rear end surface.
[0036]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the lens frame 28 has the same outer diameter as the first lens 24. The front end surface of the lens frame 28 has notches that engage with the protrusions 24b and 24b when the lens frame 28 and the first lens 24 are coaxially joined (having the same cross-sectional shape as the protrusions 24b and 24b). Notches) 28a and 28a are formed.
[0037]
Accordingly, when the projections 24b and 24b are engaged with the notches 28a and 28a to join the first lens 24 and the lens frame 28, the two are centered. In this state, the rear ends of the protrusions 24b and 24b in the first lens 24 are located behind the outer edge 24a of the second surface 24c in the optical axis direction. Further, the outer edge of the rear end surface of the first lens 24 (excluding the protrusions 24b and 24b) is located at the same position as the outer edge of the second surface 24c in the optical axis direction. Therefore, even if the width of the outer peripheral surface of the first lens 24 is increased in order to ensure the insulation of the lens frame with respect to the outside of the endoscope front end, the thickness of the first lens 24 at the outer edge of the second surface 24c is It cannot be larger than the width of the surface. Therefore, the depth of the second surface 24c does not increase. Further, since the side walls of the projections 24b and 24b do not face the concave curved surface, the reflected light from the side walls does not enter the second lens 9 as stray light.
[0038]
【The invention's effect】
According to the objective optical system of the endoscope of the present invention, even when the width of the outer peripheral surface of the first lens and the fitting allowance for the lens frame are increased, the depth of the exit surface of the first lens which is a concave surface accordingly. It is not necessary to make the depth deep, and can be arbitrarily set according to the radius of curvature of the exit surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a distal end portion of an endoscope incorporating an objective optical system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a first lens according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a lens frame according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial sectional view of a distal end portion of an endoscope incorporating a conventional objective optical system.
8 Mirror frame 8 c Projection fitting portion 9 Second lens 14 First lens 14 a Flat counterbore 14 b Second surface 16 Tip body 16 a Shooting through hole 24 First lens 24 b Projection 24 c Second surface 28 Mirror frame 28 a Notch

Claims

A holding structure for fixing an objective optical system composed of a plurality of lenses to a distal end portion of an endoscope,
Together with the recess having a flat bottom surface to the rear end surface is formed, a first lens of the objective optical system concave surface is formed for emitting light from an object in the center of the bottom surface of the recess,
Among the lenses included in the objective optical system, there is a through-hole that holds at least one lens other than the first lens, and a protrusion that fits into the recess is formed at the center of the tip surface. An objective optical system holding structure for an endoscope, comprising: a metal lens frame in which the through-hole is opened at the center of the protruding portion.

The objective optical system holding structure for an endoscope according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the protrusion and the recess is a circle having the same diameter.

The objective optical system holding structure for an endoscope according to claim 1 or 2, wherein an end surface shape of the projecting portion is a flat surface, and a shape of a portion other than the concave curved surface of the bottom surface of the concave portion is a flat surface. .

The endoscope objective optical system holding structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusion amount of the protrusion and the depth of the recess are substantially the same.

The objective optical system holding structure for an endoscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the concave curved surface is a spherical concave surface.

6. The endoscope objective optical system holding structure according to claim 1, wherein the outer diameter of the first lens is the same as the outer diameter of the lens frame.

A holding structure for fixing an objective optical system composed of a plurality of lenses to a distal end portion of an endoscope,
A plurality of projections are formed on the outer edge of the planar rear surface, a first lens of the objective optical system concave surface for emitting light from an object in the center of the rear end surface is formed,
A through hole for holding at least one lens other than the first lens among the lenses included in the objective optical system is formed, and a plurality of notches into which the plurality of protrusions are fitted is formed at the center of the tip surface. And an objective optical system holding structure for an endoscope, comprising: a metal lens frame in which the through hole is opened at the center of the distal end surface.

The endoscope objective optical system holding structure according to claim 7, wherein the concave curved surface is a spherical concave surface.

The endoscope objective optical system holding structure according to claim 7 or 8, wherein an outer diameter of the first lens and an outer diameter of the lens frame are the same.