図1〜図20は本発明の実施例1に係わり、図1は実施例1の内視鏡装置を示す全体構成図、図2は図1の挿入部先端側を示す断面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図3のB−B線断面図、図5は図4の第2の撮像装置の構成を示す断面図、図6は図5のC−C線断面図、図7は第1の撮像装置の対物光学系ユニット及び固体撮像素子ユニットの外径の関係を示す説明図、図8は第2の撮像装置の対物光学系ユニット、固体撮像素子ユニット及び移動体ユニットの外径の関係を示す説明図、図9は撮像装置の位置決め固定を示す第1の変形例を示す説明図、図10は撮像装置の位置決め固定を示す第2の変形例を示す説明図、図11は撮像装置の位置決め固定を示す第3の変形例を示す説明図、図12は撮像装置の位置決め固定を示す第4の変形例を示す説明図、図13は前群レンズの配置構成を示す第1の変形例を示す説明図、図14は前群レンズの配置構成を示す第2の変形例を示す説明図、図15は前群レンズの配置構成を示す第3の変形例を示す説明図、図16は前群レンズの配置構成を示す第4の変形例を示す説明図、図17は前群レンズの配置構成を示す第5の変形例を示す説明図、図18は前群レンズの配置構成を示す第6の変形例を示す説明図、図19は移動体ユニットの動作に同期して照明光学系の配光を可変にした電子内視鏡の要部断面図、図20は図19の変形例を示す電子内視鏡の要部断面図である。
図1に示すように本発明の実施例1の形態を備えた内視鏡装置1は、電磁妨害対策手段を備え、後述の撮像装置を内蔵した電子内視鏡2と、前記電子内視鏡2に照明光を供給する光源装置3と、前記電子内視鏡2の撮像装置に対する信号処理を行うビデオプロセッサ4と、このビデオプロセッサ4から出力される映像信号を入力し、内視鏡画像を表示するカラーモニタ(以下、単にモニタ)5とを有して構成されている。なお、前記ビデオプロセッサ4は、図示しないVTRデッキ、ビデオプリンタ、ビデオディスク、画像ファイル装置等が接続可能である。また、前記光源装置3は、赤外線観察等の特殊光観察用の特殊光及び通常観察用の白色光等を供給可能である。
前記電子内視鏡2は、細長な挿入部6と、この挿入部6の基端側に連設され、把持部を兼ねる操作部7とを有して構成されている。前記電子内視鏡2は、前記操作部7に側部から延出した軟性のユニバーサルコード8が設けられている。このユニバーサルコード8は、後述のライトガイド及び信号ケーブルを内挿している。このユニバーサルコード8は、端部にコネクタ部9が設けられている。前記コネクタ部9は、先端に前記光源装置3に接続されるライトガイドコネクタ(以下、LGコネクタ)9aと、このLGコネクタ9aの側部に前記ビデオプロセッサ4の接続ケーブル4aが接続されるビデオコネクタ9bとが設けられている。
前記内視鏡挿入部6(電子内視鏡2の挿入部6)は、先端に設けられた先端部11と、この先端部11の基端側に設けられた湾曲自在の湾曲部12と、この湾曲部12の基端側に設けられた長尺で可撓性を有する可撓管部13とが連設されて構成されている。前記内視鏡操作部7(電子内視鏡2の操作部7)は、使用者が握って把持する部位である把持部7aを基端側に有している。前記内視鏡操作部7は、前記把持部7aの上部側に前記ビデオプロセッサ4を遠隔操作するための複数のビデオスイッチ14aが配置されるスイッチ部14を設けている。
また、前記内視鏡操作部7は、この側面に送気操作、送水操作を操作するための送気送水操作部15と、吸引操作を操作するための吸引操作部16とが設けられている。さらに、前記内視鏡操作部7は、湾曲操作ノブ17が設けられている。前記内視鏡操作部7は、前記把持部7aが把持されて前記湾曲操作ノブ17が回動操作されることにより、前記湾曲部12が湾曲操作される。また、前記内視鏡操作部7は、前記把持部7aの前端付近に生検鉗子等の処置具を挿入する処置具挿入口18が設けられている。
前記内視鏡挿入部6は、後述の送気・送水管路が挿通配設されている。この送気・送水管路は、前記操作部7内で前記送気送水操作部15に接続され、さらに前記ユニバーサルコード8を挿通された送気・送水管路を介してその端部が前記コネクタ部9に至り、前記光源装置3内の図示しない送気・送水機構と接続される。また、前記送気・送水管路は、前記挿入部先端部11に配置される送気送水ノズル19に連通されている。
また、前記内視鏡挿入部6は、後述の吸引チャンネルが挿通配設されている。この吸引チャンネルは、前記操作部7内の先端側付近で2つに分岐し、一方は前記処置具挿入口18に連通し、他方は前記吸引操作部16を介して前記ユニバーサルコード8内の吸引チャンネルと連通し、前記コネクタ部9の図示しない吸引口金に至る。また、前記吸引チャンネルは、前記挿入部先端部11に開口する先端開口11aが吸引動作時には吸引口となり、前記処置具挿入口18から鉗子等の処置具を挿入した場合には、鉗子等の処置具の先端側が突出される鉗子出口となる。
また、前記電子内視鏡2は、照明光を伝達するライトガイドが前記挿入部6、前記操作部7、前記ユニバーサルコード8内に挿通配設されている。このライトガイドは、基端側が前記操作部7を経て前記ユニバーサルコード8の前記コネクタ部9に至り、前記光源装置3内に設けた図示しない光源ランプからの照明光を伝達するようになっている。前記ライトガイドから伝達された照明光は、前記挿入部先端部11に配設された照明光学系(不図示)を介して照明窓11bから患部などの被写体を照明するようになっている。
照明された被写体は、前記照明窓11bに隣接して設けた観察窓11c、11dから被写体像を取り込まれる。なお、本実施例の電子内視鏡2は、後述するように特殊光観察用の単焦点型の撮像装置と、通常観察用の変倍機能又はフォーカシング機能型の撮像装置を搭載した2眼型の電子内視鏡である。
取り込まれた被写体像は、前記撮像装置により撮像されて光電変換され、撮像信号に変換される。この撮像信号は、前記撮像装置から延出する後述の信号ケーブルを伝達し、前記コネクタ部9内に収納した図示しないノイズ低減器を介して前記ビデオプロセッサ4へ出力される。前記ビデオプロセッサ4は、前記電子内視鏡2の撮像装置からの撮像信号を信号処理して、標準的な映像信号を生成し、この映像信号を前記モニタ5に出力して、このモニタ5に内視鏡画像を表示させるようになっている。
図2〜図4に示すように前記内視鏡挿入部6の先端部11は、金属製の例えばステンレス等から形成される略円柱上の先端部本体21と、この先端部本体21の先端側に被嵌されて接着剤によって一体的に固定された樹脂製の先端カバー22とを有して構成されている。前記先端部本体21は、基端部に前記湾曲部12を構成する複数の湾曲駒12a,12b…を覆う湾曲ゴムチューブ23の先端部が被覆され、糸巻き接着部を設けて強固に固定されている。
前記先端部本体21の基端部には、前記湾曲部12を構成する最先端の湾曲駒12aが固定されている。この最先端の湾曲駒12aには、前記挿入部11内を挿通する4本の湾曲操作ワイヤ24の先端部分が保持固定されている。これらの湾曲操作ワイヤ24は、基端部が前記湾曲操作ノブ17に連結されている図示しない湾曲操作機構に連結されて交互に牽引又は弛緩されるようになっている。前記湾曲部12は、湾曲操作ノブ17の所定の操作によって前記4本の湾曲操作ワイヤ24が夫々、牽引弛緩されることによって、4方向へ湾曲操作される。これら4方向とは、前記モニタ5に表示される各撮像装置30A,30Bにより撮像された内視鏡画像の上下左右方向である。
前記先端部本体21には、撮像装置30である特殊光観察用の第1の撮像装置30Aと、変倍機能又はフォーカシング機能を有する第2の撮像装置30Bとが配設されている。
前記第1の撮像装置30Aは、前記光源装置3から供給される紫外線又は赤外線等の特殊光を被検部位に照射して得た像を取り込み撮像する特殊観察用に用いられる。前記第1の撮像装置30Aは、例えば蛍光観察用である場合、被検部位に励起光を照射して発生させた自家蛍光による像を取り込み撮像する。前記ビデオプロセッサ4は、第1の撮像装置30Aから得た撮像信号を信号処理し、例えば正常組織と病変組織の自家蛍光の強度差を検出して蛍光画像として前記モニタ5に表示する。なお、特殊光観察としては、蛍光観察の他に暗視観察又は赤外線観察等でもよく、特に蛍光観察用に限定されない。
前記第2の撮像装置30Bは、前記光源装置3から供給される白色光を被検部位に照射して得た通常の内視鏡像を撮像する通常観察用に用いられる。なお、前記第2の撮像装置30Bは、後述するように変倍機能又はフォーカシング機能を有し、例えば臓器内の表面形状、細胞構造等の拡大観察が可能である。
本実施例の電子内視鏡2は、通常観察用と特殊光観察用の2種類の撮像装置を搭載することにより、それぞれの観察で必要な周波数帯域の情報をより良好に撮像することができるため、観察時の性能をより向上させることができる。
前記第1、第2の撮像装置30A、30Bは、図3に示すように前記先端部11に他の内蔵物とともに配設されている。前記先端部11内には、前記第1の撮像装置30Aと前記第2の撮像装置30Bとの光軸中心間の延長線上に一つの送気送水管路71が配設されている。この送気送水管路71に連通する前記送気送水ノズル19は、前記第1、第2の撮像装置30A、30Bの観察窓11c、11dに向けて送気送水する。なお、前記先端部11は、外径が前記第1、第2の撮像装置30A、30Bと前記送気送水管路71とを一直線上に配置したときの外径で決定される。
さらに、前記先端部11は、吸引チャンネル72、ライトガイド73、湾曲操作ワイヤ24を外径範囲内に配置し、前記第2の撮像装置30Bの移動体ユニット33を空きスペースに配置できるように光軸中心に所定位置に配置している。なお、前記ライトガイド73の光出射端には、図示しない照明光学系が配設されている。前記ライトガイド73を伝送された照明光は、前記照明光学系を介して前記照明窓11bから被検体を照明するようになっている。
前記送気送水管路71は、内蔵物の中で最も外径が小さいので2つの撮像装置30A、30Bの略直線上に配置されている。なお、前記先端部11は、ライトガイド73、吸引チャンネル72等の内蔵物の外径が小さければ、これらを前記2つの撮像装置30A、30Bの略直線上に配置してもよい。このような構成により、前記先端部11は、外径を最も小さくすることができる。
図4に示すように前記第1の撮像装置30Aは、後述する対物光学系ユニット31Aが前記先端部本体21に形成されている貫通孔21aに配設されている。前記第2の撮像装置30Bは、後述する対物光学系ユニット31が前記先端部本体21に形成されている貫通孔21bに配設されている。
前記先端部本体21には、側面にビス孔25が形成されている。また、このビス孔25に挿通される固定ビス26は、先端形状がすりばち状の傾斜に形成されている。前記第1、第2の撮像装置30A、30Bは、対物光学系ユニット31A、31を構成している対物レンズ枠62又は後群レンズ枠35の外周にV字状の溝部27が形成されている。前記先端部本体21は、対物レンズ枠62又は後群レンズ枠35の前記溝部27の傾斜部に前記固定ビス26を押し当てることにより、前記第1、第2の撮像装置30A、30Bを位置決めし固定している。
前記撮像装置30Aは、対物光学系ユニット31Aと、この対物光学系ユニット31Aの後端側に連設して設け、この対物光学系ユニット31Aの結像位置に配置される撮像部32aを有する撮像素子ユニット32とを有して構成されている。前記対物光学系ユニット31Aは、対物レンズ群62aを保持固定する対物レンズ枠62を有している。前記撮像素子ユニット32は、前記第2の撮像装置30Bとほぼ同様な撮像部32aを有している。
前記撮像装置30Bは、変倍機能又はフォーカシング機能を有する対物光学系ユニット31と、この対物光学系ユニット31の後端側に連設して設け、この対物光学系ユニット31の結像位置に配置される撮像部32aを有する撮像素子ユニット32と、前記対物光学系ユニット31に設けた後述の可動レンズ枠を光軸方向に進退動させるための移動機構である移動体ユニット33とを有して構成されている。
次に、図5及び図6を参照して前記撮像装置30Bの詳細構成を説明する。
図5に示すように前記撮像装置30Bを構成する前記対物光学系ユニット31は、前群レンズ34aを保持固定する前群レンズ枠34と、後群レンズ35aを保持固定する後群レンズ枠35とで構成されている。前記後群レンズ枠35は、前記前群レンズ枠34の基端側に連設して設けている。前記後群レンズ枠35は、前記後群レンズ35aと前記前群レンズ34aとの間で光軸方向に摺動可能な可動レンズ枠36を介装している。
前記可動レンズ枠36は、可動レンズ36aを保持固定している。この可動レンズ枠36は、この下部に延出している柄部36bが前記移動体ユニット33に接続部36cで接着固定されている。前記対物光学系ユニット31は、前記移動体ユニット33により前記可動レンズ枠36が光軸方向に進退動されることで、フォーカシングを行うように構成されている。
前記撮像素子ユニット32は、上述したように前記撮像部32aを有して構成されている。この撮像部32aは、固体撮像素子37aと、この固体撮像素子37a上に接着剤で接合されたカバーガラス37bと、このカバーガラス37bの前面に接合された対物光学系部品37cとを有している。なお、前記対物光学系部品37cは、集光力が強ければ平行平板レンズでも良い。
前記撮像部32aは、対物光学系部品37cが素子枠38に嵌合固定され、この素子枠38に接着固定されている。前記撮像部32aは、前記素子枠38が前記後群レンズ枠35の後端側に嵌合された状態で接着固定されている。これにより、前記撮像素子ユニット32が前記対物光学系ユニット31の基端側に連設される。前記素子枠38の先端側には、レンズ42が嵌合されている。なお、前記素子枠38と前記対物光学系ユニット31とは、広角観察時のピントが調整された状態で固定される。
前記固体撮像素子37aは、撮像面に所定面積のイメージエリアと、駆動信号及び出力信号や駆動電源を伝達するための接続部(不図示)とが形成されている。前記撮像部32aは、前記固体撮像素子37aの前記接続部にフレキシブル基板37dが接続されている。このフレキシブル基板37dは、例えば、ポリイミドで形成されたポリイミド基材の両面に銅により配線パターンが形成されている。このフレキシブル基板37dは、この開口部に露出した図示しないインナーリード部が積層基板部37eのランド部(不図示)と半田で接続されている。
前記積層基板部37eは、パルス信号のノイズを除去するための電子部品、前記固体撮像素子37aから出力される撮像信号を増幅するためのICが実装されている。これら電子部品とICの周辺及びフレキシブル基板37dの周辺は、封止樹脂37fで封止されている。また、前記積層基板部37eは、この基板部側に信号ケーブル39を接続する接続端子37gが接続されている。GND用の接続端子37gは、他の信号線の接続端子37gよりも大きく或いは長いものが接続されている。
前記信号ケーブル39には、複数の同軸信号線39aと複数の単純線39bとが挿通配置されている。前記撮像部32aは、前記複数の同軸信号線39aにより前記ビデオプロセッサ4から駆動信号が伝達されるとともに、前記固体撮像素子37aから出力される撮像信号が前記積層基板部37eに搭載されたICで増幅された後、前記ビデオプロセッサ4へ伝達されるようになっている。また、前記撮像部32aは、前記複数の単純線39bにより前記ビデオプロセッサ4から駆動電源が供給される。
前記接続端子37gとこの接続端子37gに接続された同軸信号線39a、単純線39bとの周辺は、例えばエポキシ系の接着剤40aが充填されて固定される。前記撮像部32aの周辺は、接着剤40bで封止され、さらにその外周は前記素子枠38に嵌合固定される補強枠41で覆われている。この補強枠41は、内部に例えばエポキシ系の接着剤40bが充填されて固定される。
次に、前記対物光学系ユニット31の詳細構成を説明する。
前記対物光学系ユニット31は、上述したように前記前群レンズ枠34と、前記後群レンズ枠35と、前記可動レンズ枠36とで構成されている。
前記前群レンズ枠34と前記後群レンズ枠35とは、冶具を用いることによって組み付けられる。この組み付けは、先ず前群レンズ枠34の前群レンズ34aが嵌合される内径部分と後群レンズ枠35の後群レンズ35aが嵌合される内径部分とにそれぞれ図示しない棒状冶具を挿入し、次にこれらの棒状冶具を冶具本体の穴部に嵌合して棒状冶具双方を押し付けることで前群レンズ枠34と後群レンズ枠35との中心軸が傾かないように行う。なお、前記冶具本体の穴部は、中心軸が略一致された状態に加工されている。
前記可動レンズ枠36は、前記後群レンズ枠35の摺動面35bに摺動面36dを当接して摺動するようになっている。また、この可動レンズ枠36は、図6に示すように可動レンズ枠36の摺動面36dと柄部36bの接線部とをR面取り部36eとしている。
このことにより、前記対物光学系ユニット31は、摺動の際の前記可動レンズ枠36の摺動面36dと前記後群レンズ枠35の摺動面35bとの接触部分にエッジやバリが無くなるため摩擦を低減することができ、良好な摺動性能を確保することができる。
次に、前記移動体ユニット33の詳細構成を説明する。
前記移動体ユニット33は、前記後群レンズ枠35に連結固定される連結部材51と、前記可動レンズ枠36を摺動させるためのワイヤロッド52と、このワイヤロッド52と前記可動レンズ枠36とを連結する連結部材53と、この連結部材51の内径側に嵌合固定し、前記ワイヤロッド52の先端側の移動軸に対して円周方向の動きを制限するパイプ部材54とを有して構成されている。
前記連結部材51の先端面と前記パイプ部材54の先端面とは、同一面で前記可動レンズ枠36の摺動範囲の近傍まで延出されている。また、前記連結部材51と前記パイプ部材54とは、嵌合長が可能な限り、例えば前記撮像素子ユニット32の補強枠41の後端側付近まで長く取られる。かつ、前記連結部材51の内径と前記パイプ部材54の外径とは、クリアランスが可能な限り小さくなるような公差に設定されている。これら連結部材51とパイプ部材54とは、組み付け冶具を用いることにより軸中心を精度良く一致されて組み付けられ、嵌合された後接着固定される。
さらに、これら接着固定された連結部材51とパイプ部材54とは、前記連結部材51の先端に形成された雄ねじ部55が前記後群レンズ枠35の柄部35cに形成された雌ねじ部56に螺合されるようになっている。前記後群レンズ枠35の前記柄部35cには、後端部に突き当て部57が形成されている。前記連結部材51とパイプ部材54とは、前記突き当て部57に前記連結部材51の突き当て部58が突き当てられるまで螺合固定されている。
なお、前記連結部材51の突き当て部58と前記後群レンズ枠35の前記柄部35cの突き当て部57とは、部品単体レベルで中心軸に対して垂直度0.03以下に保障されている。したがって、前記接着固定された連結部材51とパイプ部材54と、前記後群レンズ枠35とは、軸中心を一致して精度良く組み付けられている。
前記ワイヤロッド52は、前記パイプ部材54内に挿通されている。このワイヤロッド52と前記連結部材53とは、組み付け冶具により双方の軸中心がずれないように接着固定される。また、この連結部材53は、前記可動レンズ枠36の前記柄部36bに形成された雌ねじ部に雄ねじ部が螺合された後、先端側が接着固定される。前記ワイヤロッド52の基端側は、チューブ、パイプ内に挿通され、前記操作部16の拡大レバー(不図示)に接続されている。
前記部材構成及び組み立て方法により、前記移動体ユニット33は、移動軸中心を前記対物光学系ユニット31の光軸中心に対して傾かないように組み付け構成されている。このことにより、前記移動体ユニット33は、前記可動レンズ枠36が前記後群レンズ枠35内を摺動される際にこれらの枠同士が食い付いて摺動不良になることを防止することができる。
なお、前記可動レンズ枠36の前記柄部36bの前方側で、前記前群レンズ枠34の後端部には、前記可動レンズ枠36の広角(WIDE)観察時における前方側への位置出しを行うための位置出し部材59aが配設されている。また、前記連結部材51の先端部には、前記可動レンズ枠36の拡大(TELE)観察時における後方側への位置出しを行うための位置出し部材59bが螺合固定されている。
このことにより、前記可動レンズ枠36は、広角観察時における前進時、前記柄部36bを前記位置出し部材59bの突き当て部60に突き当てることで位置出しが行われる。また、前記可動レンズ枠36は、拡大観察時における後退時、前記柄部36bの突き当て部61を前記位置出し部材59bに突き当てることで位置出しが行われる。
このような構成の第1、第2の撮像装置30A、30Bは、前記電子内視鏡2の前記先端部11に照明光学系、送気送水管路71、吸引チャンネル72、湾曲操作ワイヤ24等の他の内蔵物とともに配設されている。前記電子内視鏡2は、その種類により先端部11に配置される内蔵物の配置位置、内蔵物の形状、内蔵物の種類が異なっている。
本実施例では、先端部の内蔵物のレイアウト等が異なった複数種類の電子内視鏡に搭載可能とした撮像装置を構成している。
図7に示すように本実施例の撮像装置30Aは、前記固体撮像素子ユニット32の最大外径を前記対物光学系ユニット31Aの最大外径よりも小さくなるように構成している。この撮像装置30Aは、前記固体撮像素子ユニット32を前記対物光学系ユニット31Aの光軸中心に合わせるとともに、固体撮像素子ユニット32の外形形状が上下左右で略対称となるように固体撮像素子ユニット32の外周面に切り欠き部75を形成して構成している。
また、図8に示すように前記撮像装置30Bは、光軸中心と移動体の移動軸中心間の距離を変えずに光軸を中心とした円周上(360°)の所定位置に前記移動体ユニット33を配置可能としている。この撮像装置30Bは、前記固体撮像素子ユニット32の最大外径を前記対物光学系ユニット31の最大外径よりも小さくしている。さらに、撮像装置30Bは、前記固体撮像素子ユニット32の外形形状が上下左右で略対称となるように固体撮像素子ユニット32の外周面に切り欠き部75を形成して構成している。
なお、前記撮像装置30Bに用いられる対物光学系ユニット31は、前記可動レンズ36aを可動させる移動体ユニット33を有して構成されているが、液晶レンズを用いてレンズの形状、屈折率を変えたり、また明るさ絞りの内径を可変して光学特性を変化可能な光学特性調整ユニットを用いてもよい。
本実施例によれば、前記固体撮像素子ユニット32を前記対物光学系ユニット31,31Aの外形投影面積内に収まるように外径を構成しているので、対物光学系ユニット31,31Aの最大外径≧固体撮像素子ユニット32の最大外径となり、撮像装置30A、30Bの最大外径が対物光学系ユニット31,31Aの最大外径で設定される。
前記撮像装置30Aは、最大外径を対物光学系ユニット31Aの最大外径とすることにより、硬質部長範囲内において他の内蔵物と干渉することがなくなる。したがって、前記撮像装置30Aは、先端部11に配置される内蔵物の配置位置、内蔵物の形状、内蔵物の種類に関わらず外形形状を変更することがなく、各種電子内視鏡に搭載することが可能となる。
また、変倍機能又はフォーカシング機能を有する撮像装置30Bは、対物光学系ユニット31の最大外径≧固体撮像素子ユニット32の最大外径になるように構成したことで、光軸を中心とした円周上(360°)の所定位置に配置可能である。このため、前記撮像装置30Bは、先端部11に配置される内蔵物の配置位置、内蔵物の形状、内蔵物の種類に関わらず、外形形状、構造を変更することなく光軸を中心とした円周上(360°)の所定位置に前記移動体ユニット33を配置して各種電子内視鏡2に搭載することが可能となる。また、前記移動体ユニット33は、固体撮像素子ユニット32の4隅以外、例えば対辺側に配置することにより前記撮像装置30Bの外径を小さくでき、電子内視鏡2の外径も小さくできる。
この結果、本実施例の撮像装置は、先端部の内蔵物のレイアウト等が異なった複数種類の電子内視鏡に搭載することができる。したがって、本実施例によれば、撮像装置の構造及び構成部品を変更すること無く、撮像装置の組み立て方法の変更のみで、同じ構成の撮像装置を搭載することができる。したがって、本実施例によれば、複数種類の電子内視鏡に対して撮像装置を設計する必要がなくなり開発費用を削減することができる。また、本実施例によれば一種類の撮像装置を複数種類の電子内視鏡に流用できるので、撮像装置の生産台数が増加できて撮像装置の原価低減にもつながる。
なお、前記撮像装置30A、30Bは、上述したように対物光学系ユニット31A、31を構成している対物レンズ枠62又は後群レンズ枠35を固定ビス26により前記先端部本体21に位置決め固定されている。これら撮像装置30A、30Bは、例えば図9〜図12に示すように前記先端部本体21に位置決め固定するようにしてもよい。なお、図9〜図12は、前記第1の撮像装置30Aを代表例として説明する。
図9に示すように対物レンズ枠62Bは、外周にV字状の溝部27Bが螺旋状に形成されている。また、図10に示すように対物レンズ枠62Cは、外周を光軸上に移動可能な枠部材76の外周上に形成されている。前記枠部材76は、前記対物レンズ枠62Cの外周に嵌合又は螺合されるようになっている。前記枠部材76は、前記先端部11の構造毎に作製した組み立て冶具を用いて位置決めし、接着等で固定される。
前記図9、図10の構成により、前記撮像装置30Aは、前記固定ビス26の位置を前記先端部本体21のレイアウト上どこに設定されても前記V字状の溝部27B、27Cの傾斜部に固定ビス26を押し当てることができるので、構造を変更することなく電子内視鏡2の種類毎にレイアウトが異なる先端部11に配置固定することができる。
また、図11に示すように撮像装置30Aの固定には、軟性部材を用いてもよい。
図11に示すように対物レンズ枠62Dは、前記ビス孔25を挿通する軟性部材77を用いて前記先端部本体21に配置固定される。
前記軟性部材77は、前記ビス孔25を挿通してさらにその上に固定ビス26dにより締め付けられることにより前記先端部本体21の先端側へ変形しながら、前記対物レンズ枠62Dを押圧して突き当て部78を前記先端部本体21に突き当て固定配置させる。
この図11の構成により、前記撮像装置30Aは、前記先端部11の構造により前記ビス孔25の位置が異なりこのビス孔25から前記対物レンズ枠62Dの突き当て部78までの距離が異なっても、構造を変更することなく電子内視鏡2の種類毎にレイアウトが異なる先端部11に配置固定することができる。
また、図12に示すように撮像装置30Aの固定には、しまりばめ(締まり嵌め)を用いてもよい。
図12に示すように対物レンズ枠62Eは、前記先端部11と前記対物レンズ枠62との構造により、前記先端部本体21に対する位置決めが異なっている。このため、前記対物レンズ枠62Eは、前記先端部本体21との嵌合部をしまりばめとしている。
また、前記対物レンズ枠62Eは、前記先端部本体21との間に位置決め調整部材79(スペーサ)が配設されて位置決めされ、前記先端部本体21に接着固定される。
この図12の構成により、前記撮像装置30Aは、前記先端部本体21の嵌合部分の径が同じである電子内視鏡であれば、構造を変更することなく電子内視鏡の種類毎にレイアウトが異なる先端部11に配置固定することができる。なお、前記構造は、撮像装置に限定されず、前記先端部11に内蔵される照明光学系、送気送水ノズル19等の他の内蔵物に適用してもよい。なお、図11及び図12において、前記先端部本体21は、樹脂等の軟性部材により形成されていてもよい。
前記図9〜図12で説明した構成により、前記撮像装置30Aは、前記先端部本体21に位置決め固定することができる。なお、前記撮像装置30Bにおいても同様に構成できる。
なお、前記撮像装置30Aの対物レンズ群62a、変倍機能又はフォーカシング機能を有する前記撮像装置30Bの前記前群レンズ34aは、図13〜図18に示すように配置構成してもよい。
一般的に視野画角は、平凹型をした第1レンズ(観察窓11d)と両凸型をした第2レンズの面間と各R形状で決定される。
図13〜図16に示すように前記前群レンズ34aは、両凸型をした第2レンズを半分に分割し、例えば4種類のR形状を有するレンズを真ん中の平面部で貼り合わせて複数の接合レンズ70a〜70dを形成することができ、複数の光学性能を得ることができる。さらに具体的に説明すると、図13に示す前群レンズ34aは、第2レンズとしてR形状がRaのレンズ70RaとR形状がRbのレンズ70Rbとを張り合わせた接合レンズ70aを有している。これにより、前記前群レンズ34aは、例えば画角A°を得ることができる。図14に示す前群レンズ34aは、第2レンズとしてR形状がRcのレンズ70RcとR形状がRbのレンズ70Rbとを張り合わせた接合レンズ70bを有している。これにより、前記前群レンズ34aは、例えば画角C°を得ることができる。
図15に示す前群レンズ34aは、第2レンズとしてR形状がRaのレンズ70RaとR形状がRdのレンズ70Rdとを張り合わせた接合レンズ70cを有している。これにより、前記前群レンズ34aは、例えば画角D°を得ることができる。図16に示す前群レンズ34aは、第2レンズとしてR形状がRcのレンズ70RcとR形状がRdのレンズ70Rdとを張り合わせた接合レンズ70dを有している。これにより、前記前群レンズ34aは、例えば画角B°を得ることができる。
このように前記前群レンズ34aは、構成及び配置方法を変更することにより、複数の光学性能を設定することができる。
また、図17及び図18に示すように前記前群レンズ34aは、両凸型をした第2レンズ70eの組み付け位置を逆にすることにより、2種類の光学性能を得ることができる。さらに具体的に説明すると、図17に示す前群レンズ34aは、一端のR形状がReであり、他端のR形状がRfのレンズ70eを用いて先端側にR形状Re、後端側にR形状Rfとなるように配置し、例えば画角E°を得ることができる。
一方、図18に示す前群レンズ34aは、前記レンズ70eを上述とは逆に先端側にR形状Rf、後端側にR形状Reとなるように配置し、例えば画角F°を得ることができる。このように前記前群レンズ34aは、少数のレンズの組み合わせ又は配置位置を変更することにより、複数の光学性能を設定することができる。
なお、変倍機能又はフォーカシング機能を有する電子内視鏡では、近接拡大観察時に照明に配光むらが生じてしまい被写体に最適な照明を照射することが困難になる場合がある。そこで、電子内視鏡は、拡大観察の拡大倍率に同期して照明の配光を可変するように構成する。
図19に示すように電子内視鏡2Bは、広角(WIDE)観察時と拡大(TELE)観察時に前記照明窓11bの配置角度が変化するように構成している。なお、前記照明窓11bは、照明光学系である照明レンズユニット80の最先端レンズである。
前記撮像装置30Bは、前記照明窓11bを保持固定する照明窓枠81を前記可動レンズ枠36の延出部82に回動自在に軸着している。前記照明窓枠81は、先端部本体21に形成した支点81aを中心に回動自在となっている。
前記可動レンズ枠36には、ワイヤロッド52の先端部が固定されており、このワイヤロッド52が光軸方向に進退動されることにより光軸方向に進退動して広角(WIDE)観察又は拡大(TELE)観察が行える。同時に前記照明窓11bは、前記可動レンズ枠36の進退動に同期して前記照明窓枠81が前記支点81aを中心に回動されることにより前記照明窓11bの配置角度を変化させる。
これにより、前記電子内視鏡2Bは、前記撮像装置30Bによる広角観察時、視野角全体をカバーできるように前記照明窓11bが周辺方向を向く配置角度となり、前記撮像装置30Bによる拡大観察時、前記照明窓11bが視野の中心方向を向く配置角度となる。したがって、前記電子内視鏡2Bは、前記撮像装置30Bが前記可動レンズ枠36を光軸方向に進退動されることによる広角観察時又は拡大観察時に同期して前記照明窓11bの配置角度を変化させることができる。
また、図20に示すように電子内視鏡2Cは、前記照明窓11bの後方に位置する複数の照明レンズのうち、1つの照明レンズ83をくさび型に形成し、照明レンズユニット80Cを回動自在に構成している。
前記撮像装置30Bは、前記可動レンズ枠36を摺動させるためのワイヤロッド52Cを回動自在とし、このワイヤロッド52Cの回動動作により前記可動レンズ枠36を光軸方向に進退動させる移動体ユニット33を構成している。この移動体ユニット33は、前記可動レンズ枠36の柄部36bがラックとなり、この柄部36bに噛合する雄ねじ部84が前記ワイヤロッド52Cの先端部に設けられている。なお、前記移動体ユニット33は、前記可動レンズ枠36の柄部36bにウォーム部を、前記ワイヤロッド52の先端部にウォームホイール部を形成したウォームギアを設けて構成してもよい。
また、前記ワイヤロッド52Cは、前記雄ねじ部84の後方に平歯車85を設けている。一方、前記照明レンズユニット80Cは、前記ワイヤロッド52Cの平歯車85に噛合する摺動溝86が照明レンズ枠87の外周に設けられている。なお、前記摺動溝86は、前記可動レンズ枠36が先端部から後端部または後端部から先端部まで移動したとき前記照明レンズ枠87が一回転するように前記平歯車85と噛合する歯数を設定されている。
また、前記照明レンズユニット80Cは、前記照明レンズ枠87の回転によるライトガイド73の回転を防止するためにライトガイド先端に設けたライトガイド枠73aにベアリング73bを設けている。
これにより、前記撮像装置30Bは、前記ワイヤロッド52Cの回動動作により前記雄ねじ部84が回動されて前記柄部36bを介して前記可動レンズ枠36が光軸方向に進退動されて広角観察又は拡大観察が行える。同時に前記照明レンズユニット80Cは、前記ワイヤロッド52Cの回動動作により前記可動レンズ枠36の進退動に同期して前記平歯車85が前記摺動溝86に噛合されて前記照明レンズ枠87を回動させることにより、照明レンズユニット80Cが回動される。このとき、前記ライトガイド73は、前記ベアリング73bにより前記照明レンズ枠87の回転に関わらず回転しない。
この結果、前記電子内視鏡2Cは、前記撮像装置30Bによる広角観察時、視野角全体をカバーできるように前記くさび型の照明レンズ83が周辺方向を向く配置角度となり、前記撮像装置30Bによる拡大観察時、前記くさび型の照明レンズ83が視野の中心方向を向く配置角度となる。したがって、前記電子内視鏡2Cは、前記撮像装置30Bが前記可動レンズ枠36を光軸方向に進退動されることによる広角観察時又は拡大観察時に同期して前記くさび型の照明レンズ83の配置角度を変化させることができる。
前記図19及び図20の構成により、前記電子内視鏡2B、2Cは、照明窓11b又は照明レンズ83が前記移動体ユニット33と連動され、近接拡大観察時に照明の配光が中心になるように可動されるため、近接拡大観察時においても良好な配光で内視鏡観察を行うことができる。
なお、本実施例の電子内視鏡2は、先端部11に撮像装置30として特殊光観察用の第1の撮像装置30Aと、変倍機能又はフォーカシング機能を有する第2の撮像装置30Bとを設けた構成に本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されず、内視鏡挿入部6の先端部11に撮像装置30を1台のみ搭載しても構わない。
図21〜図23は本発明の実施例2に係わり、図21は実施例2の撮像装置の対物光学系ユニットと固体撮像素子ユニットとの外径の関係を示す説明図、図22は図21の撮像装置の第1の変形例を示す説明図、図23は図21の撮像装置の第2の変形例を示す説明図である。
前記実施例1は固体撮像素子ユニットの最大外径を対物光学系ユニットの最大外径よりも小さくなるように構成しているが、実施例2は固体撮像素子の最大外径を対物光学系ユニットの最大外径よりも小さくなるように構成する。それ以外の構成は前記実施例1と同様であるので説明を省略し、同一構成には同じ符号を付して説明する。
図21に示すように撮像装置30Cは、対物光学系ユニット31の最大外径よりも大きくなる部分に切り欠き部75Cを形成した固体撮像素子37Cを設けて構成している。また、前記撮像装置30Cは、イメージエリア88も切り欠き部88aを形成して構成している。なお、このイメージエリアは、切り欠き部88aを形成しなくてもよい。なお、符号88bは、信号伝達用の接続部である。
従来の撮像装置では、固体撮像素子の最大外径が対物光学系ユニットの最大外径よりも大きく構成されていることが多く、固体撮像素子ユニットの最大外径が固体撮像素子の最大外径により決定されていたので、固体撮像素子ユニットの最大外径を対物光学系ユニットの最大外径よりも小さくすることが困難であった。
しかしながら、実施例2の撮像装置30Cは、対物光学系ユニット31の最大外径よりも大きくなる部分に切り欠き部75Cを形成した固体撮像素子37Cを設けて構成しているので、固体撮像素子ユニット32の最大外径を対物光学系ユニット31の最大外径よりも小さくなるように構成することができる。
これにより、実施例2は、前記実施例1と同様の作用、効果を得ることができる。
なお、撮像装置は、図22及び図23に示すように構成してもよい。
図22に示すように撮像装置30Dは、4隅部に切り欠き部75Cを形成した固体撮像素子37Dの範囲内で最大限のイメージエリア88を確保し、このイメージエリア88と固体撮像素子37Dとの間の隙間部分に信号伝達用の接続部88bを形成して構成している。
図23に示すように撮像装置30Eは、固体撮像素子37Eにおいてイメージエリア88の端部からガラスリッド89の最大外径端部までは光学性能上最低限必要な距離を離間して構成している。この場合、前記撮像装置30Eは、対辺部分のイメージエリア88、ガラスリッド89の光学性能必要長89a、89bを短く構成できるので、前記ガラスリッド89の対角4隅を切り欠き部89Cのように面取ることができる。
ところで、電子内視鏡には、胃、消化管で使用される湾曲部が4方向に湾曲される胃・消化管用内視鏡と、肺、気管支等で使用される湾曲部が2方向に湾曲される、外径の細い肺・気管支用内視鏡がある。
図28及び図29は、従来の電子内視鏡に配設される撮像装置の信号ケーブルに係り、図28は従来の撮像装置の信号ケーブルを示す第1の説明図、図29は他の従来の撮像装置の信号ケーブルを示す第2の説明図である。
前記胃・消化管用内視鏡は、湾曲部の4方向の曲げに対して撮像装置の信号ケーブルに耐性を持たせる必要がある。このため、図28に示すように信号ケーブル102Aは、同心円状に同軸信号線及び単純線を含む全ての信号線105を配列し、中心部分に介在物106を設けて構成している。この構造は、耐性強度的には強くなるメリットがあるが外径が大きくなるデメリットがある。一方、前記肺・気管支用内視鏡は、湾曲部の曲げが2方向のみなので胃・消化管用内視鏡ほど耐性強度が必要ないが外径を細くし、湾曲部のリベットとの干渉を防止する必要がある。このため、図29に示すように信号ケーブル102Bは、例えば同軸信号線及び単純線を含む信号線105を6本束と4本束との2束に分けて構成している。この構造は、耐性強度的には若干劣るデメリットがあるが外径を小さくすることができるメリットがある。
このように従来の電子内視鏡は、同じ信号線105を用いても電子内視鏡の種類毎に別の構成を有する信号ケーブル102A、102Bが必要であった。このため、構造を変更することなく同じ構造で、電子内視鏡の使用用途に応じて搭載可能な信号ケーブルが要望されていた。
図24〜図27は電子内視鏡に配設される撮像装置の信号ケーブルに係り、図24は電子内視鏡の挿入部先端側を示す断面図、図25は図24のA−A線断面図、図26は図24のB−B線断面図、図27は図26の要部拡大図である。
図24に示すように電子内視鏡2Dは、湾曲方向が2方向で湾曲部12の外径が細く、肺、気管支等で使用されている。この電子内視鏡2Dでは、撮像装置30に接続され信号を伝送する信号ケーブル39を有している。前記信号ケーブル39は、少なくとも2組以上に分割したA部90aと、全ての信号線が解き放たれたB部90bとにより構成されている。なお、前記A部90aは、ばらけないように可撓性のある結束部材90cにより結束されている。
前記信号ケーブル39は、ユニバーサルコード8、操作部7を挿通し、外径が太い可撓管部13までは第1信号ケーブルユニット91の構成である。また、前記信号ケーブル39は、外径が細い湾曲部12内において第2信号ケーブルユニット92と第3信号ケーブルユニット93とのように分割された構成である。この少なくとも2組以上に分割されるユニットの構成は、例えば出力系の信号線で構成された出力信号系ユニットや駆動系の信号線で構成される駆動信号系ユニット等で構成されている。さらに、前記信号ケーブル39は、固体撮像素子37の接続端子37g付近において全ての信号線が解き放たれた構成になっている。
図25に示すように前記第2信号ケーブルユニット92は、例えば4本の信号線を撚り束ねて構成され、前記第3信号ケーブルユニット93は、例えば5本の信号線を撚り束ねて構成されている。また、図26に示すように前記第1信号ケーブルユニット91(信号ケーブル39)は、全ての信号線を束ねて構成されている。
前記第1信号ケーブルユニット91(信号ケーブル39)は、出力信号、駆動信号を伝送する複数の同軸信号線39aと、駆動電源、GNDに使用される複数の単純線39bとを有して構成されている。
これらの複数の同軸信号線39a、複数の単純線39bは、介在物97aを中心に横巻きに所定のピッチで規則正しく巻回されている。さらにこれらの束の外周には、バインドテープ97bにより巻回し、その外周を横巻きシールド97cが所定のピッチで巻回されて一番外周をシース97dにより被覆されている。なお、前記横巻きシールド97cは、前記第1信号ケーブルユニット91の先端部端で切除され、前記第2信号ケーブルユニット92と第3信号ケーブルユニット93の外径を細くしてもよい。また、前記横巻きシールド97cは、前記第2信号ケーブルユニット92と前記第3信号ケーブルユニット93との分岐後も各ユニット毎に各信号束外周に巻回されてシールドを強化してもよい。
前記単純線39bは、内部導体96aの外周を絶縁体96bにより被覆されている。前記同軸信号線39aは、図27に示すように内部導体95aの外周に絶縁体95bが被覆され、絶縁体95bの外周を横巻きに所定のピッチで外部導体95cが巻回されている。さらに前記同軸信号線39aは、前記外部導体95cの外周をシールドテープ95dにより被覆され、このシールドテープ95d外周を内部シース95eにより被覆されている。前記シールドテープ95dは、高周波信号を伝送する際にノイズを除去できる効果がある。このノイズ除去の必要がない信号線では、シールドテープ95dを用いなくてもよい。
電源線、GND線は、各々のユニット内に適宜配通される。これにより、前記信号ケーブル39は、駆動信号へのクロストーク等を防止することができるので画質を向上することができる。また、前記信号ケーブル39は、同軸信号線39aのユニット、単純線39bのユニット等により構成してもよい。これにより、前記信号ケーブル39は、各ユニットを同一構成の信号ケーブルとすることにより結束時のバランスが良くなり、ユニットの捻回及び屈曲耐性が向上する。
以上に限定されることなく、前記信号ケーブル39は、固体撮像素子37の特性に応じて最適な構成を行う。なお、前記信号ケーブル39は、前記第2信号ケーブルユニット92と前記第3信号ケーブルユニット93とのような分割された部分の外周に被覆部材94等の結束部材を設けてもよい。
本実施例によれば、信号ケーブル39の任意の位置で任意の束数に分割することができる。したがって、本実施例によれば、同じ信号ケーブルを使用する撮像装置30において、信号ケーブル39のユニット組み立て方法のみ変更することで、部品構成を変えることなく、複数種類の電子内視鏡2に搭載することが可能となる。
また、本実施例によれば、同じ信号ケーブルで各電子内視鏡の使用用途に応じて自由に分岐束の数、各分岐束の構成、分岐位置を変更することができるので、電子内視鏡の外径を部分的に細径化することができる。したがって、本実施例によれば、組み付け方法を変更するだけで信号ケーブルの構造を変更することなく複数種類の電子内視鏡に搭載することができる。
なお、上述した各実施例等を部分的等で組み合わせて構成される実施例等も本発明に属する。
[付記]
(付記項1)
電子内視鏡に搭載し、被写体像を結像させるための対物光学系ユニットと、前記対物光学系ユニットで結像された像を固体撮像素子に取り込みケーブルにて信号伝送することで像を撮像させる固体撮像素子ユニットを有する撮像装置において、
前記固体撮像素子ユニットの外径が前記対物光学系ユニットの外径よりも小さいことを特徴とした撮像装置。
(付記項2)
前記固体撮像素子ユニットの外径が前記対物光学系ユニットの外形投影面積内に収まることを特徴とした付記項1に記載の撮像装置。
(付記項3)
いずれかの光学レンズを移動させることができる対物光学系ユニットと、光学レンズを移動させるための駆動機構を有した移動体ユニットと、撮像手段と、伝送手段を有した固体撮像素子ユニットを有した撮像装置において、
前記移動体ユニットを前記固体撮像素子ユニットと干渉せずに光軸を中心に360°の範囲内で動かして任意の位置に固定することを特徴とした撮像装置。
(付記項4)
電子内視鏡に搭載し、被写体像を結像させるための対物光学系ユニットと前記対物光学系ユニットで結像された像を固体撮像素子に取り込みケーブルにて信号伝送することで像を結像させる固体撮像素子ユニットを有する撮像装置において、
複数の信号伝送ケーブルを全てより合わせた第一の部分と、全ての信号伝送ケーブルが解かれた第二の部分と、第二の部分を少なくとも2組に分け、それぞれをより合わせた第三の部分から構成されたケーブルを有することを特徴とした撮像装置。
(付記項5)
前記第三の部分に結束手段を設けたことを特徴とする付記項4に記載の撮像装置。
(付記項6)
電子内視鏡基端側より、前記第一の部分、前記第二の部分、前記第三の部分の順にケーブルを構成したことを特徴とする付記項4に記載の撮像装置。
(付記項7)
対物光学系ユニットと光学性能を変化させる光学特性調整ユニットと撮像手段と伝送手段を有した固体撮像素子ユニットを備えた撮像装置において、
前記光学特性調整ユニットが前記固体撮像素子ユニットと干渉せず、光軸を中心に360°の範囲内に配置されることを特徴とした撮像装置。
(付記項8)
前記光学特性調整ユニットは、光学レンズ移動機構であることを特徴とする付記項7に記載の撮像装置。
(付記項9)
前記光学特性調整ユニットは、レンズ形状可変機構であることを特徴とする付記項7に記載の撮像装置。
(付記項10)
前記光学特性調整ユニットは、屈折率可変機構であることを特徴とする付記項7に記載の撮像装置。
(付記項11)
前記光学特性調整ユニットは、光学絞り可変機構であることを特徴とする付記項7に記載の撮像装置。
(付記項12)
前記光学特性調整ユニットを短径状の固体撮像素子ユニットの四隅以外に配置したことを特徴とする付記項7に記載の撮像装置。