JPH02235009A - 光学接続器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，一般的に光学装置に関するものであり、特に
清浄な環境で使用する光学装置に関するものである． （従来技術） 本明細書では、次に掲げる米国特許，即ちツノダらの第
４、４０２．５７２号（１９８３）．フ才ルキーの第４
．７１８．７５０号（１９８８）を参照している。フ才
ルキーの特許においては、光学連結器は、円筒形キャリ
アの中のレンズ、ボディ組立体、及び前記ボディ組立体
の中を摺動できるスリーブから構成される．この接続器
は、写真あるいはそれに似た画像を記録する装置を一方
の端部に接続し、光学装置を他方の端部に連結するよう
に設計されている．上記レンズ及びキャリアーは、上記
ボディ部分の中を軸線方向に移動することができ、光学
装置からの画像を記録装置の上にある画像平面に合焦す
る， これらおよびその他の光学装置は，内視鏡等の光学診断
装置を含む医療処置にきわめて有用である。しかし，こ
のような環境においては、上記装置は清浄でなければな
らない。実際このような光学装置は、従来の高圧釜ある
いは液浸あるいはガスで殺菌消毒する設備の中での殺菌
消毒処置に耐えることができることが強く望まれている
．通常、高圧釜の中では、３０ｐｓ　ｉの範囲の圧力で
１３２゜Ｃ　（２７０’　Ｆ）の範囲の蒸気が発生して
いる。液浸処理においては，機器がさまざまな消毒液に
，あるいは三酸化エチレンや類似の気体消毒剤の中に浸
される。これらの処置の各々は、光学装置に対して非常
に過酷な環境を意味する。従来の光学システムにおいて
は、上記装置を液体に対し密封することが必要であった
．例えばフ才ルキーの特許においては、細いねじ山や潤
滑油が、液体がその装置に入り込むことを防止するため
のシールの役目を果たす．伯の光学システムにおいては
、上記レンズは、外部の液体に対し密封され、さらに乾
いた不活性ガスで満たされる．しかしこれらの方法を行
なっても、繰り返し行なわれる消毒処置は、だんだんと
シールを破り、ついには上記レンズ装置の中に液体を侵
入させてしまう。こうなると、光路の中で１疑結がおこ
り、残りの消毒液が光路の中に留まり、それらは画像を
歪めてしまう． フ才ルキーの特許は、また光路において比較的薄いレン
ズを利用するレンズ装置の代表例である。ツノダらの特
許は、各々が光軸の方向に沿って非常に長いプラスチッ
クの細長い棒状のレンズを利用した投影装置を開示する
。しかしプラスチックレンズは、湿気によって影響を受
け、当該温気はレンズの屈折率を変化させる。それゆえ
ツノダらの特許は、上記棒状のレンズがレンズを支持す
る部材に配置され、当該部材が水分を通さない透明な部
材によって入口と出口の両端で密封されている構造を記
述している。上記レンズを支持する部材を備えた２つの
隔てられたプラスチックの棒状レンズは光軸に沿って配
置されており、リング構造により光軸方向において分離
されている。従って、この全体構造は、外部の環境から
プラスチックレンズを遮蔽していると述べられている。

ツノダらの特許における上記構造は、主とじて写真複写
機械あるいはそれに類似の機械で使用するために設計さ
れており、高圧釜あるいは消毒液の中で浸されている間
で見られるような過酷な環境において使用されるよう設
計されてはいない。

フ才ルキーの特許における構造は、外部の環境に対して
光路を密封しているが、製造が複雑であり、消毒処置に
対し、限られた回数に耐えることができるにすぎない。

（発明の目的） それ故、本発明の目的は，繰り返し行なわれる消毒処置
に向けて設計された光学システムを提供することである
． 本発明の他の目的は、高圧釜の中で繰り返して行なわれ
る消毒処置に対して、特に設計された光学システムを提
供することである。

さらに本発明の他の目的は，広い範囲の応用に即座に応
用できる光学システムを提供することである。

（発明の構成） 本発明によれば、１つのレンズ装置は、光軸に沿って延
びているさまざまなレンズ材料のうち、ある材料で形成
された隣接するレンズ要素を包含し、当該レンズ材料は
、消毒やその他の類似の環境で遭遇するさまざまな物質
に耐える。上記レンズ装置は、上記レンズ装置の横の寸
法よりも大きな距離で光軸方向に延びている。開放端の
レンズキャリアーが上記レンズ装置を支持し、上紀レン
ズ装置はほぼ完全に上記キャリアーを満たしている。レ
ンズキャリアー及びそれを支持するさまざまな構造は、
消毒あるいは類似の環境で遭遇する状況に耐えるさまざ
まな材料のうちあるもので構成される。レンズキャリア
ーとそれを支持する構造体との間に蓄積されるかもしれ
ない残留液体を取り除《ための手段が提供される。

本発明のさまざまな目的や有利性及び新規な特徴は，添
付図面とあわせて次の実施例の説明を読むことによって
完全に明らかになるであろう．（実施例） 本発明は、第１図を参照して、画像形成装置１ｌと画像
記録装置ｌ２を相互に接続する光学接続器１０のある特
別の実施例によって説明される．後に明らかとなるよう
に、画像形成装置ｌ１及び画像記録装置１２の特徴は，
本発明を理解するためには重要ではない。それらは各々
が広く多様な光学装置を包含している。

第１図及び第２図を参照して，光学接続器１０は、レン
ズキャリアー１４上にねじ山が付けられた雄の連結部ｌ
３を包含し，当該雄の連結部ｌ３は画像形成装置ｌｌ上
のねじ山が付けられた雌の連結部１５と螺合する．これ
は光が漏れない接合を提供し、光学接続器１０及び画像
形成装置１ｌとの適正な整合を提供する。同様に光学接
続器１０はカメラの胴部分あるいはベース部分ｌ７上に
ねじ山が付けられた雄部分１６を包含し、当該雄部分１
６はねじ山が付けられた雌連結部分２０と螺合する．普
通、連結部２０は、ベース部分ｌ７の反対に接触する表
面にカットされた円周満２２上の０型リング２ｌと係合
するためのフランジを有しており，それによって光学接
続器ＩＯと画像記録装置ｌ２とを密封する。さらに，こ
の接合は光が漏れず、光学接続器１０及び画像記録装置
ｌ２との整合した配置関係を提供する．さらに第１図及
び第２図を参照して、この特別な光学接続器は，ギザギ
ザが付いた焦点合わせスリーブ２３を回転させることに
より焦点合わせを行ない、当該スリーブ２３は焦点合わ
せノブ２４に取付けられている．これはレンズキャリア
１４を移動させ、レンズ２５をキャリアーの中で軸線方
向に移動させ、それによって画像形成装置１）からの画
像を画像記録装置ｌ２の焦点面に合焦する。さらに第２
図で特に示されているように、焦点合わせ機構の部品は
、上記焦点合わせスノーブ及び焦点合わせノブ２４に加
えて、螺線スノーブ２６と、止めリング２７と、焦点合
わせビン３０及び位置合わせビン３１とを有する。真空
口３２も提供される． さて、第２図を特に参照して、前述の部品の各々が詳細
に記載されている．上記カメラの胴１７は、環状のベー
スフランジ３３のまわりに形成されており、当該フラン
ジ３３は第１図に示すねじ山が付けられた取付部材１６
及びＯ型リングの満２２を備えている．円筒形の胴３４
は環状のベースプレート３３から延びており、光軸と共
軸である．上記胴３４の内側の直径はレンズキャリアー
１４を摺動可能に受け入れる。隔てられた円筒状のラン
ド３５及び３６は、円筒形の胴３４の両端部に配置され
、螺線スリーブ２６が回転する滑らかで磨かれた表面を
提供する。タブスロット３７は、後で述べるように止め
リング２７の突き出たタブを受け入れるように配置され
ている。同様に円筒型の胴３４は、殆どその全長にわた
って軸線方向に延びており，その一方の端部で開いてい
るスロット４０を有している．軸線方向スロット４０と
直径に関し正反対の位置に配置されている円周方向スロ
ット４１がランド３５及び３６の間にある。上記胴の内
側の溝４２は、後で述べるように止めリングと協働する
．これに加えて、いくつかの軸方向に隔てられて延びて
いる溝４３は胴の内側表面に形成されており、ユニット
の排気を容易にする。

既に指摘したように，螺線スリーブ２６はランド３５及
び３６の上に載っている。さらに，前記螺線スリーブ２
６は滑らかな内部表面を有する円筒形スリーブ４４から
なる。円筒形スリーブ４４に形成された孔４５は、位置
合わせビン３１を受け入れる。ねじ山がつけられた孔４
６が、孔４５から９０度離れた位置に配置されており、
真空口３２を受け入れる。螺線溝４７は螺線スリーブ２
６に切り込まれ、１つの端部５０で開いており．他の端
部で閉じている．螺線溝４７は焦点合わせビン３０を受
け入れる．代表的な構成においては、雌ネジを切られた
孔４６が螺線溝４７の中心から直径に関し正反対の位置
に配置されている。

焦点合わせスリーブ２３は、ぎざぎざが付けられた外側
表面５２と真空口３２のための孔５３とを有するリング
５１を包含する．焦点合わせノブ２４は、中央に配置さ
れた隆起したランド５５を備えたシリンダー５４を有す
る．前記ランド５５は緊密にリング５２を受け入れ、焦
点合わせスリーブ２３の回転は焦点合わせノブ２４の回
転となる．これに加えて焦点合わせノブ２４は、位置合
わせピン３１を受け入れる孔５６と、止めリング２７と
相互作用する隆起部分６０とを包含する． 位置合わせビン３ｌは、拡張された頭部を有しており，
当該部分はランド５５の外側表面上に形成された座ぐり
（図示せず）の中に収納されている。ビン６２は、頭部
６ｌから半径方向内側に向かって、孔５６，螺線スリー
ブ２６の孔４５、及びカメラの胴ｌ７の円周方向スロッ
ト４１を通って延びている．焦点合わせスリニブ２３は
、位置合わせビン３ｌを適当な位置で支持している．真
空口３２は通気口のある頭部６３及びねじ山が付けられ
た通気口のある部分６４を有し、当該真空口３２は焦点
合わせスリーブ２３の孔５３を通り、焦点合わせノブ２
４の孔５７を通って、螺線スリーブ２６のねじ山が付け
られた孔４６に固定される。真空口３２は，それゆえ内
部空洞（たとえば、ランド３５及び３６と螺線スリーブ
で定められた空洞）を排気するための手段を提供する。

真空０３２はまた、スリーブ２３、焦点合わせノブ２４
及び螺線スリーブ２６の相対回転を防止する． 螺線スリーブ２６及び焦点合わせノブ２４は、止めリン
グ２７によって円筒形の胴３４の上の適所に保持されて
いる．前記止めリング２７はリング状の半径方向に拡が
ったフランジ６５と、軸線方向に延びた円筒部分６６と
を包含する．２型溝６７は、概ね、前記止めリング２７
を軸線方向に切断されている．ランド６８は円筒部分６
６の端部に形成されている．留金の突起７０は、Ｚ型溝
６７の円周方向に延びた部分に形成される．タブ７１は
円柱部分６６から軸線方向に延び、ランド６８の近くに
配置される． レンズキャリアｌ４は，焦点合わせビン３０のねじ山が
付けられた部分７４を受け入れるための雌ネジが切られ
た孔７３を有する円筒形の胴部分７２を包含する．前記
焦点合わせビン３０は拡がった頭部７５を有しており、
該頭部はＺ型溝６７の幅に一致しており、止めリング２
７と、螺綿スリーブ２６上の螺線４７及び円筒形の胴３
４の軸線方向スロット４０とを通っている。フランジ７
６はねじ山が付けられた部分１３の近くに配置され、円
筒７２の内側部分は、軸線方向についてレンズ２５を位
置決めする突起部８０で終っている． 第２図に示した部品を第１図に示す組立体へ組み立てる
際、螺線スリーブ２６はカメラの胴ｌ７上を摺動じ、ラ
ンド３５及び３６の上に重なる．螺線溝４７の開口部５
０が軸線方向スロット４０に整合され、孔４５が円周方
向スロット４ｌに軸線方向に整合させられる．さらに、
孔５６及び５７を各々螺線スリーブ２６の孔４５及び４
６に整合させるように，焦点合わせノブ２４を螺線スリ
ーブ２６の上に摺動する。その後、位置合わせビンが挿
入され、頭部６１は中央のランド５５の外側表面上の座
ぐりに納まる．さらに上記ビン６２は，焦点合わせノブ
の孔５６及び螺線スリーブ２６の孔５０を通って円周方
向スロット４１に延びている．さらに螺線スリーブ２６
がランド５５の上に配置されたときには、焦点合わせス
リーブは適当な位置で位置合わせビン３ｌを支持し、そ
れによって位置合わせビン３１は焦点合わせスリーブ２
３と焦点合わせノプ２４及び螺線スリーブ２６とをカメ
ラの胴１７に対して軸線方向に動かないようにする。上
記焦点合わせスリーブ２３がランド５５上に配置された
ときには、その孔５３を孔５７に一致させて配置するの
で、真空口３２は孔５３及び５７を通って挿入され、ま
た螺線スリーブ２６の孔４６に通すことができる。

次に、止めリング２７が５タブ７１をカメラの胴１７に
あるスロット３７に整合するように焦点合わせノブ２４
の端部の方向に軸線方向に移動させられる。Ｚ型スロッ
ト６７が止めリング２７を通過しているので、止めリン
グ２７は僅かに縮むことができる．止めリング２７が完
全に挿入されたときには、ランド６８が円筒形の胴にあ
る溝４２にスナップ嵌めされ，フランジ６５が焦点合わ
せノブ２４の突起部６０に当接して静止する．その後レ
ンズキャリア−１４は、他のいかなる組立操作とも独立
して挿入されることができ，また後で述べるように単一
の光学接続器ＩＯで異なる焦点距離のレンズ構成を利用
することができるように、上記レンズキャリアーを交換
することができる。さらに特別には、レンズ２５を備え
るレンズキャリア−１４は，焦点合わせビン７５を止め
リング２７のフランジ６５にあるＺ型溝６７の開口部に
整合するように挿入される．その後上記レンズキャリア
−１４は、軸線方向に移動させられ、（ねじ山が付けら
れた端部１３から見たときは第２図で反時計回りに）回
転される。焦点合わせビン３０の頭部７５は留金７０と
噛み合うが，止めリングが十分にたわむので頭部７５は
前記留金を通過することができる．その後レンズキャリ
ア−１４は螺線溝４７の整合した開口部５０に向けて軸
線方向に移動させられ、カメラの胴１７にある軸線方向
スロット４０の端部の方へ移動させられる。

その後、焦点合わせスリーブ２３の回転は螺線溝の回転
を生じさせ、螺線溝４７と軸線方向スロット４ｌの交点
を軸線方向に移動させ、それによってレンズキャリア−
１４全体をフランジ１７及び第１図に示したように画像
記録装置１２へ近づけたり遠ざけたりする．この使用の
間、止めリング２７の留金７０は、レンズキャリアーが
押し込まれて軸線方向スロット４０と螺線スリーブ２６
との結合が断ち切れない限り，光学接続器ＩＯを使用す
る人間が不注意に焦点合わせリングを回転させないよう
にする． 光学接続器ｌＯが高圧釜あるいは液体に浸して殺菌する
技術の過酷な環境に耐えることができるために２つの特
徴が貢献する．第１はレンズの構造に関するものである
．第２図及びさらに特別に第３図から第７図に示すよう
に、この接続器は二重レンズを包含する．従来技術で使
用される二重レンズとは異なり、二重レンズのうち少な
くとも一つは、レンズの直径あるいは横方向の寸法に比
較して長い光軸７９に沿った長さを有している。

さらに、レンズの上の第１の表面８１と他の端の表面８
３との間の光路において、空気のギャップは存在しない
．断面によって示したシリンダー７７が二重レンズの中
のレンズを囲んでいるので、消毒液あるいは消毒蒸気が
上記レンズを侵す部分は、両端部の表面８１及び８３の
みである．隣接したレンズの間の境界面８２を含む残り
の表面は保護される．それゆえ，レンズキャリア−１４
は突起部８０及び他の端部との間の特定した体積を定め
、二重レンズは殆どその全体積を満たし、空気の空間を
無くしている．空気の空間を無くすことによって、容易
に接近することができない光路の内部における凝結の可
能性は最小になり、また窒素あるいは他の不活性ガスで
乾燥充填する必要を無くしている．多くの光学ガラス材
料が第３図から第７図に示した二重ガラスあるいは他の
光学装置を形成する際に利用することができる。

光学接続器が消毒処置の過酷な環境に耐えることができ
るために貢献する他の特徴は、第１図及び第２図に示し
た接続器のさまざまな部品に利用する材料の選択である
．光学一接続器に対して選択すべき材料は安定なもので
なければならない．それらは適当な熱膨張係数を有し、
高い温度と湿度で腐食に耐え、良好な軸受け面を提供し
、さらに消毒する状況の下で電気化学的に安定でなけれ
ばならない。チタンのような多くの金属及びステンレス
鋼のような合金がこれらの要求を満足し、光学接続器の
部品として利用することができる．しかしいくつかの実
施例においては、前述した特性をもつ一方で他の金属や
合金よりもやや柔らかい金属で上記螺線スリーブ２６が
形成されるのが望ましい場合がある．モネル合金が螺線
スリーブ２６に対して満足する材料を提供することが知
られている。

高圧処理の間、第１図及び第２図に示した接続器１０全
体は、高圧釜の中におかれ、圧力下で蒸気にさらされる
．前記システムの内部には殆ど空気の空間が存在しない
ため、光路のなかに殆ど液体が凝結しない．さらに金属
部材の温度あるいは保持されている熱は、接続器ｌＯの
隙間に他の原因で蓄積されるかもしれない水分を蒸発さ
せる．もし接続器１０が気体あるいは液体に浸されるこ
とによって消毒され、接続器の内部に液体がいくらか残
ってしまったときでも５第２図に示すように真空口３２
に小さな真空管をつけ，それによって溝４３及び他の空
間を通りランド３５及び３６の間の空間を通って、残っ
た液体を引き出すことは比較的容易である． この設計のもう１つの利点は、異なる焦点距離のレンズ
組立体を交換できることにある．システム内部の分散と
色収差を調整するために、レンズ材料は、アッペ数及び
屈折率に注意して選択されなければならない．太陽スペ
クトルのフラウンホーファ一線に対する屈折率は特に適
正なフラクションパラメーター（ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐ
ａｒａｍｅｔｅｒ）となる。また、最小で±２，７ジオ
プトリーの焦点範囲を提供するに十分な長さの後方焦点
距離を有していることが望ましい．さらに、光軸に沿っ
たレンズの長さの合計が一定値になるように、レンズ材
料、光軸に沿った長さ及び曲率半径を選択することが重
要である． このようなことを考慮して、レンズの組立者は第３図か
ら第７図に従い，事前に定められた異なる焦点距離の二
重レンズを組み立てることができる。特に第３図から第
７図は、各々４５ｍｍから２０ｍｍの範囲の焦点距離を
有する二重レンズ組立体を示している． 今迄の説明は、合焦を行なうことができるさまざまな二
重レンズ組立体を利用した光学接続器の特別な実施例に
関するものである。光学的空間を満たすという概念及び
上記の環境に対し比較的僅かな許容誤差で組み立てるこ
とができる特別な金属部品の使用が、多くの光学装置に
応用できることは明らかである．また、他の多くの改変
は．本発明からはずれることなく、開示された装置に対
してなすことができることも明らかである．それゆえ、
特許請求の範囲の意図するところは、本発明の真の精神
及び範囲の中から生ずるこのような全ての変形をカバー
することである．

【図面の簡単な説明】

添付図面において同一の参照番号は、同一の部分を示す
ものであって、第１図は本発明に従って組み立てられた
組立光学装置の側面図である。 第２図は、第１図に示した光学？ステムの分解斜視図で
ある． 第３図から第７図は，第１図及び第２図に示したように
レンズキャリアーに組み込むことができるさまざまなレ
ンズ装置の断面図である。 １０　　・ １　１　・ ｌ　２　・ １　４　・ １　７　・ ２３　・ ２４　・ ２５　・ ２６　・ ２７　・ ３０　・ 光学接続器 画像形成装置 画像記録装置 レンズキャリアー カメラの胴 焦点合わせスリーブ 焦点合わせノブ 二重レンズ 螺線スリーブ 止めリング 焦点合わせビン ３　１　・ ３２　・ ４０　・ ４　１　・ 位置合わせビン 真空口 軸線方向スロット 円周方向スロット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１及び第２の画像装置の間の光軸に沿って画像
   を伝達する光学装置において、 Ａ、光軸に沿って配置された一定の容積を有し、前記容
   積の横の寸法よりも大きな光軸方向の長さをもち、第１
   及び第２の画像装置の１つに接続するための装置を有し
   、端部が開放されているレンズ支持手段、 Ｂ、上記支持手段内に取付けられ、光軸に沿って配列さ
   れ、全体の容積が上記支持手段の内部の容積に対応しほ
   ぼこれを満たす容積である複数の隣接したレンズ要素、
   及び Ｃ、第１及び第２の画像装置のうち他の１つに接続する
   ための手段を有し、上記レンズ支持手段を支えるための
   ベース手段 からなる光学装置。
2. （２）上記光学装置が焦点合わせ手段をさらに包含し、
   当該焦点合わせ手段が、光軸に沿った前記ハウジング手
   段に対して上記レンズ支持装置を移動させる請求項（１
   ）記載の光学装置。
3. （３）上記焦点合わせ手段が、 （ｉ）上記光軸の回りに上記ハウジング手段とともに回
   転するための上記ハウジング手段に取付けられた焦点を
   調節するための回転可能な焦点合わせ手段、 （ｉｉ）上記回転可能な焦点合わせ手段とともに回転す
   るためのスリーブ手段であって、螺線スロットを有する
   スリーブ手段、 （ｉｉｉ）上記ハウジング手段から延び、軸線方向スロ
   ットを有している円筒形の胴手段、及び （ｉｖ）上記スリーブ手段を上記螺線スロットにおいて
   係合させ、上記胴手段を上記軸線方向スロットにおいて
   係合させ、それにより上記胴手段に対する回転可能な焦
   点合わせ手段とスリーブ手段の動きが、上記レンズ支持
   手段の軸線方向移動を生じさせる上記レンズ支持手段上
   の手段 とを包含する請求項（２）記載の光学装置。
4. （４）さらに真空口手段を包含し、上記回転可能な焦点
   合わせ手段及び上記スリーブ装置の各々が上記真空口手
   段を受け入れるための手段を有している請求項（３）記
   載の光学装置。
5. （５）上記回転可能な焦点合わせ手段、上記ハウジング
   手段、及び上記レンズ支持手段の各々が、ステンレス鋼
   及びチタンを包含する金属群のあるもので形成される請
   求項（３）記載の光学装置。
6. （６）複数の隣接したレンズ要素が第１及び第２のレン
   ズ要素を有し、当該レンズ要素が、端部で共通の境界面
   を有し、ある焦点距離及び±２ジオブターの焦点合わせ
   を許容する後方焦点距離を生じさせるための曲率半径を
   有する境界面を有し、二重レンズを構成している請求項
   （１）記載の光学装置。
7. （７）上記レンズ支持手段及び上記レンズ要素が、焦点
   距離に依存しない軸線方向の全長を有している請求項（
   ６）記載の光学装置。
8. （８）上記レンズ要素が光学ガラスで組み立てられ、上
   記ハウジング手段及び支持手段が熱及び酸化に耐える金
   属合金で構成されている請求項（１）記載の光学装置。
9. （９）上記レンズ要素の一つが、横の寸法よりも大きな
   上記光軸方向長さをもつ請求項（８）記載の光学装置。
10. （１０）上記ハウジング手段が、上記光学装置を排気す
    るための真空管を取付ける手段を包含している請求項（
    ８）記載の光学装置。