JP6489635B2

JP6489635B2 - 観察装置

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Inventors: 優此村
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Description

本発明は、観察装置に関し、特に、細長の挿入部を有する観察装置に関する。

従来より、工業用内視鏡などの被検体を観察する観察装置が広く利用されている。例えば、工業用内視鏡は、種々の検査対象を観察するために使用されており、検査対象内の様々な部位を観察することができる。観察装置により観察される画像は、撮像素子により得られ、観察装置は、露出制御により最適な明るさの画像を表示できるようになっている。

観察装置は、検査対象内における、加工中の部位の観察にも利用される。例えば、観察装置は、アーク放電下における溶接状態を確認するためにも利用される場合がある。
溶接時のアーク発生により高輝度領域が発生すると、画像中に、スミアあるいはブルーミングが発生してしまう。スミアなどが発生したとき、輝度の高い領域に露出を合わせると、その領域の周辺領域が暗くなって、溶接状態の確認ができないという問題がある。

そこで、特開２００８−２６００５５号公報には、アーク放電下において、溶接状態を確認するためにアーク放電光をフィルタリングする光学系として、テレセントリック光学系と複数枚のフォトクロミックフィルタによる部分減光を利用した溶接観察装置が開示されている。フォトクロミックフィルタは、紫外線を受けると色が黒くなって減光するフィルタである。

特開２００８−２６００５５号公報

しかし、上記提案の装置の場合、複数枚のフォトクロミックフィルタが光路中において光線高さの高い領域で使用されるため、挿入部の先端部の径も太くなってしまうと共に、対物光学系とフォトクロミックフィルタ群を合わせた先端部の光軸方向の長さが長くなってしまうという問題がある。

観察装置が内視鏡のような形状であっても、略円筒形状となっている挿入部の先端部の外径が太くかつ先端部の軸方向の硬い部分の長さが長いと、挿入部の先端部を、検査対象内の狭い空間内まで挿入することができない場合がある。
挿入部内にファイバーバンドルを使用して挿入部の基端部に設けたカメラで撮像する構成も考えられるが、このような構成の場合、十分な解像度の内視鏡画像が得られない。

そこで、本発明は、挿入部を有する観察装置であって、挿入部の先端部の軸方向の長さを短くしかつ径を細くできる観察装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、可撓性を有し、細長の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、前記挿入部の前記先端部に設けられ、前記対物光学系を透過した光を受光する撮像素子と、前記対物光学系と前記撮像素子の間に設けられ、第１の光学特性を有する第１の領域と、前記第１の光学特性とは異なる第２の光学特性を有する第２の領域とを有し、前記対物光学系を透過した前記光を前記第１の領域又は前記第２の領域に選択的に透過させる可動光学素子と、を有し、前記可動光学素子は、噴出される気体によって、前記光が前記第１の領域又は前記第２の領域を透過するように動かされる観察装置を提供することができる。
本発明の他の一態様によれば、可撓性を有し、細長の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、前記挿入部の前記先端部に設けられ、前記対物光学系を透過した光を受光する撮像素子と、前記対物光学系と前記撮像素子の間に設けられ、第１の光学特性を有する第１の領域と、前記第１の光学特性とは異なる第２の光学特性を有する第２の領域とを有し、前記対物光学系を透過した前記光を前記第１の領域又は前記第２の領域に選択的に透過させる可動光学素子と、を有し、前記先端部は、前記可動光学素子を収納する収納空間を有し、前記可動光学素子は、前記収納空間を形成する前記先端部の内壁に沿って摺動して往復動可能である観察装置を提供することができる。

本発明によれば、挿入部を有する観察装置であって、挿入部の先端部の軸方向の長さを短くしかつ径を細くできる観察装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置１の全体構成図である。本発明の実施の形態に係わる挿入部２の先端部１１の構成を示す断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った先端部１１の断面図である。本発明の実施の形態に係わる、挿入部２の軸方向から見た、可動光学フィルタ３３の正面図である。本発明の実施の形態に係わる、挿入部２の軸に直交する方向から見た、可動光学フィルタ３３の側面図である。図２及び図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、基端側から見た先端部１１の断面図である。図２及び図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。図２及び図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。本発明の実施の形態に係わる可動光学フィルタの変形例を示す、図２及び図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。本発明の実施の形態に係わる可動光学フィルタの変形例を示す、図２及び図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
（構成）
図１は、本実施の形態に係わる内視鏡装置１の全体構成図である。観察装置としての内視鏡装置１は、細長の挿入部２と、本体装置３と、冷却装置４と、コンプレッサ５と、モニタ６と、電源装置７と、を含んで構成される。

ここでは、内視鏡装置１は、加工対象物８がアーク溶接により溶接される場合に、検査者が、溶接された部分の溶接状態を画像で確認するために用いられる。
可撓性を有して細長の挿入部２は、挿入部２の基端が本体装置３に接続され、先端部１１に観察窓１１ａ（図２参照）を有している。先端部１１内の観察窓１１ａの後ろ側には、撮像素子２７（図２参照）が設けられている。

なお、ここでは、挿入部２の先端部１１には湾曲部が設けられていないが、挿入部２は、湾曲部を有していてもよく、その場合は、ユーザは、ジョイスティック等の操作部により湾曲部を上下左右方向に湾曲させて、先端部１１の観察方向を所望の方向に向けることができる。

本体装置３は、内視鏡装置１の全体の制御及び動作を制御する制御部を有する装置である。本体装置３は、内部に中央処理装置（CPU）、ROM、RAM等を有し、図示しない操作パネルに対する操作指示に応じて、予め記憶された処理プログラムをROMから読み出して実行することにより、本体装置３に接続された各機器の制御を行う。

本体装置３内には、撮像素子からの出力信号に基づいて画像信号を生成する画像生成回路と、生成された画像信号に基づいて各種制御を行う信号処理回路が設けられている。後述するように、本体装置３内の信号処理回路は、撮像素子から出力された信号から生成された画像信号に含まれる輝度値を監視し、輝度値に基づいて、例えば画像領域内にアークのような所定の輝度値以上の画素領域が存在するか否かに応じて、コンプレッサ５からの圧搾空気の出力を制御して、後述する可動光学素子の移動を制御する移動制御部を含む。また、本体装置３は、後述する先端部１１を冷却するための冷却機構を制御する冷却機構制御部も有している。

冷却装置４は、本体装置３の制御の下、冷却用流体を流通させて挿入部２の先端部１１を冷却する装置である。冷却用流体としては、液体又は気体のいずれでもよいが、ここでは、気体である空気などと比較してよりより冷却効率の高い水が用いられている。

冷却装置４と本体装置３の間は、流体が循環する２本のチューブ４ａ、４ｂにより接続されている。チューブ４ａと４ｂの一端は、それぞれ、本体装置３の冷却水供給端子３ａと冷却水戻り端子３ｂに接続されている。冷却装置４で冷却された流体は、チューブ４ａを通って本体装置３へ吐出される。

冷却装置４から吐出された流体は、本体装置３を通って挿入部２の先端部１１内へ供給される。後述するように、先端部１１で温められた流体は、本体装置３からチューブ４ｂを通って冷却装置４へ戻り、冷却され、再びチューブ４ａを通って本体装置３へ吐出される。

コンプレッサ５は、本体装置３の制御の下、圧搾空気を挿入部２へ供給するための出力する空気源である。コンプレッサ５と本体装置３の間は、チューブ５ａにより接続されている。チューブ５ａの一端は、本体装置３の圧搾空気入力端子３ｃに接続されている。コンプレッサ５からの圧搾空気がチューブ５ａを通して本体装置３へ吐出され、圧搾空気は、本体装置３の制御の下、本体装置３内の電磁弁が制御されて、挿入部２の２本の管路（後述する）へ供給可能となっている。

モニタ６は、本体装置３内の画像生成回路により生成された画像を表示する表示装置である。モニタ６と本体装置３の間は、複数の信号線を含むケーブル６ａにより接続されている。ケーブル６ａの一端は、本体装置３のビデオ信号出力端子３ｄに接続されている。

電源装置７は、ACアダプタなどの、内視鏡装置１全体の電力を供給するための電源であり、本体装置３に電力を供給する。電源装置７と本体装置３の間は、電力供給用のケーブル７ａにより接続されている。ケーブル７ａの一端は、本体装置３の電源入力端子３ｅに接続されている。

検査者は、溶接装置の溶接電極１２により、溶接対象である部材８に対して溶接を行いながら、部材８のビード８ａの状態を内視鏡装置１のモニタ６で確認する。
次に、内視鏡装置１の挿入部２の先端部１１の構成について説明する。
図２は、挿入部２の先端部１１の構成を示す断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った先端部１１の断面図である。図３は、先端部１１の軸方向に沿った先端部１１の断面図を示す。

先端部１１は、円柱形状を有し、観察窓１１ａを有している。観察窓１１ａにはカバーガラス２１が設けられており、カバーガラス２１は、金属製の固定枠２２の内側に接着剤で固定されている。

金属製の先端枠２３の先端部が、固定枠２２の基端開口の内側にねじ込み固定されている。先端枠２３内には、接合レンズである第１の対物レンズ２４が接着剤により固定されている。対物レンズ２４は、先端部１１に設けられた対物光学系であり、両凸レンズと凹平レンズとが接合された色消しレンズである。
また、対物レンズ２４は、全体として正の屈折力を有する。よって、対物レンズ２４を透過した光は、集光されて光束が絞られる。

先端枠２３の基端部は、金属製のハウジング２５の先端側凹部の先端部分内に接着剤により固定されている。先端枠２３の基端部には、内向フランジ部２３ａが形成されており、観察窓１１ａから入射した光は、内向フランジ部２３ａの開口を通って先端部１１の基端側へ出射される。

ハウジング２５の基端側凹部内には、撮像ユニット２６の先端部が嵌合して接着剤などにより固定されている。
撮像ユニット２６は、第２の対物光学系と、CCDなどの撮像素子２７を含むカメラユニットである。撮像ユニット２６は、筒状部材２８を有し、筒状部材２８内に枠体２９が固定されている。枠体２９の先端部の内側には、第２の対物光学系である対物レンズ３０が接着剤により固定されている。対物レンズ３０は、メニスカス凹レンズと両凸レンズとが接合された色消しレンズである。

対物レンズ３０の基端側には、カバーガラス３１が配設され、枠体２９の内側に接着剤により固定されている。カバーガラス３１の基端側には、撮像素子２７が配設され、接着剤で枠体２９に固定されている。撮像素子２７の撮像面には、赤外線カットフィルタ等の光学部材３２が配設されている。以上のように、撮像素子２７は、挿入部２の先端部１１に設けられ、対物光学系を透過した光を受光する。

ハウジング２５の先端側凹部の内側には、フィルタ収納部２５ａが形成され、可動光学フィルタ３３が、フィルタ収納部２５ａ内に摺動自在に収納されている。図２では、可動光学フィルタ３３の形状がわかるように、可動光学フィルタ３３は、断面ではなく斜視図で示されている。
すなわち、先端枠２３の基端部がハウジング２５の先端部に対して固定された状態で、可動光学フィルタ３３は、フィルタ収納部２５ａ内において移動可能に設けられている。

図４と図５は、可動光学フィルタ３３の構成を示す図である。図４は、挿入部２の軸方向から見た、可動光学フィルタ３３の正面図である。図５は、挿入部２の軸に直交する方向から見た、可動光学フィルタ３３の側面図である。

可動光学フィルタ３３は、２つの光学部材３３A、３３Bを有する光学素子である。光学部材３３Aは、NDフィルタ部材であり、光学部材３３Bは、無色で透明な光学ガラス部材である。２つの光学部材３３A、３３Bの屈折率は、略同じである。光学部材３３Aとしては、撮像素子２７において得られる画像にアーク光が含まれていてもスミアなどが発生しないような、アーク光の光量を所定量だけ減光する材質のフィルタ部材が選定される。

２つの光学部材３３A、３３Bは、図４に示すように、円柱形状の光学部材を円柱の軸方向に沿って一部をカットして、カットした面同士を接着剤で貼り合わせた構造を有している。すなわち、各光学部材３３A、３３Bは、断面形状がD型のDカット形状を有しており、可動光学フィルタ３３は、Dカットされた平面部同士を貼り合わせて構成されている。

また、２つの光学部材３３A、３３Bは、観察窓１１ａからの光が平行平面を透過するように形成されている。図５に示すように、光学部材３３Aの入射側面３３ａ１と出射側面３３ｂ１は、平行であり、光学部材３３Bの入射側面３３ｃ１と出射側面３３ｄ１は、平行である。すなわち、２つの光学部材３３A、３３Bの光が透過する領域は、光学系なパワーを有しない平行平面である。

金属製の２枚の補強部材３３Cが、貼り合わされた２つの光学部材３３Aと３３Bの両側面に、接着剤で固定されている。２枚の補強部材３３Cは、２つの光学部材３３Aと３３Bの貼り合わされた部分を覆い、可動光学フィルタ３３がフィルタ収納部２５ａ内において移動するときに、２枚の補強部材３３Cがフィルタ収納部２５ａの内壁に接触して、２つの光学部材３３A、３３Bがフィルタ収納部２５ａの内壁に直接触れないようにするための部材である。

以上のように、先端部１１は、光学素子である可動光学フィルタ３３を収納する収納空間を有する。可動光学フィルタ３３は、そのフィルタ収納部２５ａを形成する先端部１１のハウジング２５の内壁に沿って摺動し、フィルタ収納部２５ａ内において往復動可能となっている。

また、対物レンズ２４は、正の屈折力を有するので、可動光学フィルタ３３は、被写体からの光路において光線高さの低い領域で使用されるため、可動光学フィルタ３３の外形が大きくならないので挿入部２の先端部１１をより細径化できる。

図２と図３に戻り、ハウジング２５の基端部には、筒状部材であるハウジング３４が外装されて接着剤により固定されている。
ハウジング３４の基端側には、ハウジング３５の先端部が内挿されて接着剤により固定されている。ハウジング３４の基端側から挿入部２の基端部にかけて、挿入部２は、外装部材３６により覆われている。
撮像ユニット２６から延出する信号線などを含むケーブル（図示せず）が、撮像ユニット２６の基端部に設けられたカバー部材３７の基端部から外装部材３６内に伸びて、本体装置３の画像生成回路（図示せず）に接続されている。画像生成回路の出力は、モニタ６の入力に接続されている。

先端部１１内には、コンプレッサ５からの圧搾空気が送られる２本の空気用管路４１，４２の先端部と、冷却装置４からの水が循環するための２本の水用管路４３，４４の先端部と、が配設されている。

図６は、図２及び図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、基端側から見た先端部１１の断面図である。図７は、図２及び図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。図８は、図２及び図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。

ハウジング２５の基端側は、筒状部材２８とハウジング３４、３５により囲まれており、筒状部材２８内には、撮像ユニット２６が配設されている。そして、ハウジング２５の基端側において、ハウジング３４と３５と筒状部材２８とにより囲まれて形成された円筒状の空間Sは、撮像ユニット２６を冷却するための冷却空間を構成する。

筒状部材２８とハウジング３４の間には、可動光学フィルタ３３を動かすための空気が流れる２本の空気用管路４１と４２が挿通されて配設されている。２本の空気用管路４１と４２の基端は、本体装置３内の電磁弁（図示せず）に接続されている。

２本の空気用管路４１と４２は、コンプレッサ５のチューブ５ａからの圧搾空気が送られてくる管路である。ユーザの操作指示に応じて、本体装置３は、コンプレッサ５からの圧搾空気を空気用管路４１と４２のいずれか一方に吐出し、他方の管路は開放状態になるように、電磁弁が制御される。

２本の空気用管路４１と４２の先端部は、ハウジング３５を貫いて、ハウジング２５に固定されている。そして、図６及び図７に示すように、２本の空気用管路４１と４２の先端部は、それぞれフィルタ収納部２５ａの内壁に形成された開口部４１ａと４２ａにおいて開口している。開口部４１ａと４２ａは、図７に示すように、挿入部２の先端部１１の軸対称の位置に形成されている。

そして、図７に示すように、気体が噴出する開口部４１ａ，４２ａは、先端部１１内に２つ設けられ、対物レンズ２４により観察窓１１ａを通った光束が絞られた光路の外側に設けられている。

また、図６及び図７に示すように、挿入部２の軸に直交する方向におけるフィルタ収納部２５ａの断面は、所定の方向L1に延びた略矩形形状である。フィルタ収納部２５ａは、先端枠２３の内向フランジ部２３ａの基端側面と、ハウジング２５の先端側凹部の内壁面とにより形成されている。

可動光学フィルタ３３は、フィルタ収納部２５ａ内において所定の方向L1に沿って往復動可能な形状を有している。所定の方向L1は、対物光学系である対物レンズ２４の光軸Oに直交する方向である。また、この態様においては、対物レンズ２４の光軸Oは、先端部１１の軸、すなわち、円筒形状となっている先端部１１の中心軸と略一致するように配置されている。

可動光学フィルタ３３の２枚の補強部材３３Cを含む幅は、所定の方向L1に直交する方向における、ハウジング２５の先端側凹部の内壁のうち、対向する２つの内壁面２５ａ１と２５ａ２間の距離よりも小さい。

さらに、図６及び図７において実線で示すように、可動光学フィルタ３３が所定の方向L1の第１の方向（図６における下方）に移動してハウジング２５の内壁面２５ａ３に当接した状態では、観察窓１１ａから入射して内向フランジ部２３ａの開口部から出射した光が、NDフィルタである光学部材３３Aを通り、撮像素子２７により受光されるように、可動光学フィルタ３３は、構成されている。

また、図６及び図７において二点鎖線で示すように、可動光学フィルタ３３が所定の方向L1の第２の方向（図６における上方）に移動してハウジング２５の内壁面２５ａ４に当接した状態では、観察窓１１ａから入射して内向フランジ部２３ａの開口部から出射した光が、無色で透明なガラス部材である光学部材３３Bを通り、撮像素子２７により受光されるように、可動光学フィルタ３３は、構成されている。

光学部材３３Aは、所定量の減光を行う光学特性を有する領域を有し、光学部材３３Bは、光学部材３３Aの光学特性とは異なり、減光を行わない光学特性を有する領域を有する。そして、開口部４１ａ又は開口部４２ａから噴出される気体によって、可動光学フィルタ３３は、観察窓１１ａからの光が光学部材３３Aの領域又は光学部材３３Bの領域を透過するように動かされる。

よって、可動光学フィルタ３３は、対物レンズ２４と撮像素子２７の間に設けられ、所定量の減光を行う第１の光学特性を有する第１の領域と、第１の光学特性とは異なり、減光を行わない第２の光学特性を有する第２の領域とを有し、対物レンズ２４を透過した光を第１の領域又は第２の領域に選択的に透過させる可動光学素子である。
すなわち、この一態様では、光学部材３３Bの透過率は、光学部材３３Aの透過率よりも高く、選択的に設定できる光学特性は透過率としている。

上述したように、２枚の補強部材３３Cは、可動光学フィルタ３３が所定の方向L1に沿って、２つの内壁面２５ａ１と２５ａ２に摺動して動くときに、２つの光学部材３３Aと３３Bが直接接触しないようにするための部材である。

空気用管路４１の開口部４１ａから圧搾空気が吐出すると、前述の通り開口部４２ａは基端側では開放となっているため、可動光学フィルタ３３は、空気の力で所定の方向L1に沿って移動して、図６及び図７の実線で示す位置に移動する。また、空気用管路４２の開口部４２ａから圧搾空気が吐出すると、開口部４１ａは基端側では開放となっているため、可動光学フィルタ３３は、空気の力で所定の方向L1に沿って移動して、図６及び図７の二点鎖線で示す位置に移動する。

さらに、図３及び図８に示すように、筒状部材２８とハウジング３４の間の空間Sは、先端部１１を冷却するための流路となっており、水を流すための水用管路４３の先端の開口部４３ａと水用管路４４の先端の開口部４４ａが、配設されている。

２本の水用管路４３と４４の先端部は、ハウジング３５を貫いて、それぞれの先端の開口部４３ａと４４ａが空間Sに配置されるように、ハウジング３５に固定されている。開口部４３ａは、ハウジング２５の近傍に位置し、開口部４４ａは、ハウジング３５の先端側面と同じ位置に位置している。

水用管路４３は、本体装置３内においてチューブ４ａと接続されており、開口部４３ａからは、冷却装置４から送出された水が吐出する。水用管路４４は、本体装置３内においてチューブ４ｂと接続されており、開口部４４ａから空間S内の水を引き込む。開口部４４ａに引き込まれた水は、チューブ４ｂを介して冷却装置４へ戻り、再びチューブ４ａから送出され、循環する。
よって、冷却装置４、チューブ４ａ、４ｂ、及び空間S内の水用管路４３，４４は、先端部１１を冷却する冷却機構を構成する。

冷却用の水は、挿入部２の先端側から基端側に向かって空間Sを通るので、先端部１１内の空間Sに囲まれた撮像ユニット２６が効率的に冷却される。
（作用）
検査者であるユーザは、内視鏡装置１を使用して、検査対象内に挿入部２を挿入し、モニタ６に表示される溶接した箇所の溶接状態を観察することができる。

本体装置３内の信号処理回路は、可動光学フィルタ３３の移動を制御する移動制御部を含む。信号処理回路は、撮像された画像の輝度を監視し、画像領域内に、例えばアークのような所定の輝度値以上の画素領域が存在することを検出すると、観察窓１１ａに入射した光をNDフィルタである光学部材３３Aを透過させるように、本体装置３内の電磁弁を制御して、空気用管路４１の開口部４１ａから圧搾空気を吐出させる。

開口部４１ａから吐出された空気は、可動光学フィルタ３３とフィルタ収納部２５ａの内壁との隙間を通って、開口部４２ａから空気用管路４２を介して本体装置３へ戻り、電磁弁から大気へ放出される。

信号処理回路が画像領域内に所定の輝度値以上の画素領域がないことを検出すると、観察窓１１ａに入射した光を光学部材３３Bを透過させるように、本体装置３内の電磁弁を制御して、空気用管路４２の開口部４２ａから圧搾空気を吐出させる。

開口部４２ａから吐出された空気は、可動光学フィルタ３３とフィルタ収納部２５ａの内壁との隙間を通って、開口部４１ａから空気用管路４１を介して本体装置３へ戻り、電磁弁から大気へ放出される。

得られた内視鏡画像内に、例えばアークのような所定の輝度値以上の画素領域が存在する限り、圧搾空気は、開口部４１ａから吐出し続ける。このとき、モニタ６には、NDフィルタである光学部材３３Aを通った光による内視鏡画像が表示されるので、ユーザは、ビードの溶接状態を見て確認することができる。

同様に、得られた内視鏡画像内に、例えばアークのような所定の輝度値以上の画素領域が存在していなければ、圧搾空気は、開口部４２ａから吐出し続ける。このとき、モニタ６には、無色で透明な光学部材３３Bを通った光による通常の内視鏡画像が表示される。

なお、ここでは、本体装置３が自動的に可動光学フィルタ３３の移動を自動で制御するが、本体装置３に、スイッチを設け、ユーザがそのスイッチを操作することにより、観察窓１１ａに入射した光を光学部材３３Aあるいは３３Bのいずれかを透過させるようにしてもよい。

以上のように、アークのような輝度の高い画素領域を含む内視鏡画像に対しては、NDフィルタを有する光学部材３３Aを通して撮像素子２７に被写体からの光が当たるので、画像にスミアなどが発生しない。また、アークのような所定の輝度値以上の画像領域を含まない内視鏡画像に対しては、無色で透明な光学ガラス部材である光学部材３３Bを通して撮像素子２７に被写体からの光が当たるので、通常の内視鏡画像がモニタ６に表示される。

上述した内視鏡装置１によれば、対物レンズ２４の後側に、可動光学素子が設けられているので、挿入部２の先端部１１の径も小さくすることができ、かつ互いに異なる光学特性の可動光学素子を用いているので、先端部１１の軸方向の長さも短くなり、ユーザは、狭い場所にも先端部１１を挿入できる。
（変形例）
図９と図１０は、上述した可動光学フィルタの変形例を示す、図２及び図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、先端側から見た先端部１１の断面図である。

本変形例の可動光学フィルタ５１は、２つの光学部材５２A、５２Bが固定されるターレット５３を有する可動光学素子である。ターレット５３は、先端部１１の軸に平行な軸部材５３ａ回りに可動可能な部材である。光学部材５２Aは、NDフィルタ部材であり、光学部材５２Bは、無色で透明な光学ガラス部材である。２つの光学部材５２A、５２Bの屈折率は、略同じである。

ハウジング２５の先端側凹部の内側には、フィルタ収納部５０が形成され、可動光学フィルタ５１が、フィルタ収納部５０内において、軸部材５３ａ回りに所定の範囲内で回動自在に収納されている。
また、２つの光学部材５２A、５２Bも、２つの光学部材３３A、３３Bと同様に、観察窓１１ａからの光が平行平面を透過するように形成されている。

可動光学フィルタ５１のターレット５３は、空気用管路４１から圧搾空気が吐出すると、図９のように、軸部材５３ａの軸回りに回動して、観察窓１１ａから入射して内向フランジ部２３ａの開口部から出射した光が、NDフィルタである光学部材５２Aを通り、撮像素子２７により受光されるような形状を有している。

また、可動光学フィルタ５１のターレット５３は、空気用管路４２から圧搾空気が吐出すると、図１０のように、軸部材５３ａの軸回りに回動して、観察窓１１ａから入射して内向フランジ部２３ａの開口部から出射した光が、無色で透明なガラス部材である光学部材５２Bを通り、撮像素子２７により受光されるような形状を有している。

すなわち、先端部１１は、可動光学フィルタ５１を収納する収納空間であるフィルタ収納部５０を有し、可動光学フィルタ５１は、フィルタ収納部５０内において、所定の軸回りに回動可能となっている。

本変形例においても、対物レンズ２４の後側に、可動光学素子が設けられているので、挿入部２の先端部１１の径も小さくすることができ、かつ互いに異なる光学特性の２つの領域を有する可動光学素子を用いているので、先端部１１の軸方向の長さも短くなり、ユーザは、狭い場所にも先端部１１を挿入できる。

以上のように、上述した実施の形態及び変形例によれば、挿入部を有する観察装置であって、挿入部の先端部の軸方向の長さを短くしかつ径を細くできる観察装置を提供することができる。

なお、上述した実施の形態では、アークによる強い光の光量をNDフィルタにより可視光全域で減光しているが、アーク光の波長領域のみを遮断あるいは減光し、他の波長の光は透過するバンドパスフィルタ等を用いてもよい。

すなわち、可動光学素子の光を透過する２つの領域において異なる光学特性としては透過光の波長とし、一方の光学部材の光を透過する領域は、アーク光のような所定の波長の光を透過させない特性を有するバンドパスフィルタであり、他方の光学部材の光を透過する領域は、透明で可視光全域の光を透過させる光学部材であってもよい。

さらになお、上述した実施の形態及び変形例では、撮像ユニット２６は、挿入部２の先端部１１内に内蔵されて固定されているが、撮像ユニット２６は、先端部１１に対して着脱可能であってもよい。

例えば、図２において、ハウジング３４と３５に円筒部材２８を接着固定しないで、挿入部２の外側から、対物レンズ３０と撮像素子２７が内蔵された円筒部材２８を、ハウジング３４と３５に装着して固定できるように、先端部１１を構成する。
さらに、上述した実施の形態では、カバーガラス２１は平行平板形状としたが、くさび形状あるいはプリズム形状としてもよい。この場合、先端部を大型化せずに、先端部１１の軸（あるいは挿入方向）に対し観察領域の角度を変えることができ、側視の要求にも対応できる。

このような構成によれば、通常の内視鏡の挿入部の先端部を、可動光学部材と冷却機構を有するアダプタに取り付けるようにして、アーク光の光量を抑えた観察が可能な観察装置を構成することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１内視鏡装置、２挿入部、３本体装置、３ａ冷却水供給端子、３ｂ冷却水戻り端子、３ｃ圧搾空気入力端子、３ｄビデオ信号出力端子、３ｅ電源入力端子、４冷却装置、４ａ、４ｂチューブ、５コンプレッサ、５ａチューブ、６モニタ、６ａケーブル、７電源装置、７ａケーブル、８加工対象物、８部材、８ａビード、１１先端部、１１ａ観察窓、１２溶接電極、２１カバーガラス、２２固定枠、２３先端枠、２３ａ内向フランジ部、２４対物レンズ、２５ハウジング、２５ａフィルタ収納部、２５ａ１、２５ａ２、２５ａ３、２５ａ４内壁面、２６撮像ユニット、２７撮像素子、２８筒状部材、２９枠体、３０対物レンズ、３１カバーガラス、３２光学部材、３３可動光学フィルタ、３３A、３３B 光学部材、３３C 補強部材、３３ａ１入射側面、３３ｂ１出射側面、３３ｃ１入射側面、３３ｄ１出射側面、３４、３５ハウジング、３６外装部材、３７カバー部材、４１，４２空気用管路、４１ａ，４２ａ開口部、４３，４４水用管路、４３ａ、４４ａ開口部、５０フィルタ収納部、５１可動光学フィルタ、５２A、５２B 光学部材、５３ターレット、５３ａ軸部材。

Claims

可撓性を有し、細長の挿入部と、
前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
前記挿入部の前記先端部に設けられ、前記対物光学系を透過した光を受光する撮像素子と、
前記対物光学系と前記撮像素子の間に設けられ、第１の光学特性を有する第１の領域と、前記第１の光学特性とは異なる第２の光学特性を有する第２の領域とを有し、前記対物光学系を透過した前記光を前記第１の領域又は前記第２の領域に選択的に透過させる可動光学素子と、
を有し、
前記可動光学素子は、噴出される気体によって、前記光が前記第１の領域又は前記第２の領域を透過するように動かされることを特徴とする観察装置。
前記対物光学系は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
前記気体が噴出する開口部は、前記先端部内に２つ設けられ、前記対物光学系により光束が絞られた光路の外側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
前記気体は圧搾空気であり、
前記圧搾空気を出力する空気源を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の観察装置。
可撓性を有し、細長の挿入部と、
前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
前記挿入部の前記先端部に設けられ、前記対物光学系を透過した光を受光する撮像素子と、
前記対物光学系と前記撮像素子の間に設けられ、第１の光学特性を有する第１の領域と、前記第１の光学特性とは異なる第２の光学特性を有する第２の領域とを有し、前記対物光学系を透過した前記光を前記第１の領域又は前記第２の領域に選択的に透過させる可動光学素子と、
を有し、
前記先端部は、前記可動光学素子を収納する収納空間を有し、
前記可動光学素子は、前記収納空間を形成する前記先端部の内壁に沿って摺動して往復動可能であることを特徴とする観察装置。
前記可動光学素子の往復動の方向は、前記対物光学系の光軸に直交する方向であることを特徴とする請求項５に記載の観察装置。
前記可動光学素子には、前記内壁と接触する補強部材が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の観察装置。
前記可動光学素子の移動を制御する移動制御部を有し、
前記移動制御部は、前記撮像素子から出力された信号から生成された画像信号に含まれる輝度値に基づいて、前記可動光学素子の移動を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の観察装置。