JP6402012B2 - 内視鏡の撮像光学系及び撮像ユニット並びに内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡の撮像光学系及び撮像ユニット並びに内視鏡に関する。

内視鏡の撮像ユニットは、レンズ等の光学部材が複数組み合わされてなる撮像光学系と、撮像素子とを備え、撮像光学系及び撮像素子は、撮像性能を保証するため、典型的には分離不能に一体に構成されている。

撮像光学系を構成する複数の光学部材のうち最も被写体側に配置されて外部に露出する光学部材は、使用に伴って汚損し、また破損する可能性がある。外部に露出する光学部材に汚損や破損が生じた場合に、撮像光学系及び撮像素子が分離不能に一体に構成されている撮像ユニットでは撮像素子を含む撮像ユニット全体の交換となり、修理費用が嵩む。

これに対し、被写体側の一部の光学部材のみが交換可能に構成された内視鏡の撮像ユニットも知られている。

特許文献１に記載された内視鏡の撮像ユニットは、撮像光学系を構成する複数の光学部材のうち外部に露出する観察窓及び観察窓に隣設された光学部材を含む被写体側の第１の光学部材群を保持する第１の光学枠部材と、撮像光学系を構成する複数の光学部材のうち第１の光学部材群を除く第２の光学部材群及び撮像素子を保持する第２の光学枠部材とを備え、第１の光学枠部材は、第２の光学枠部材に嵌合され、第２の光学枠部材に着脱自在に構成されている。観察窓に汚損や破損が生じた場合には、第１の光学枠部材が第２の光学枠部材から取り外され、第１の光学枠部材及び第１の光学部材群が一纏めに交換される。

特許文献２に記載された内視鏡の撮像ユニットは、撮像光学系を構成する複数の光学部材のうち外部に露出する第１のレンズ及び第１のレンズに隣設された第２のレンズを含む被写体側の第１の光学部材群を保持するレンズ枠と、撮像光学系を構成する複数の光学部材のうち第１の光学部材群を除く第２の光学部材群及び撮像素子を保持する撮像素子枠とを備えるが、レンズ枠は撮像素子枠に接着固定されている。特許文献２に記載された撮像ユニットでは、外部に露出する第１のレンズに汚損や破損が生じた場合に、汚損ないし破損した第１のレンズは割られてレンズ枠から除去され、新たな第１のレンズに交換される。第２のレンズもまたレンズ枠から除去可能に構成されており、第１のレンズと併せて交換される。

特開平１０−９９２６０号公報 特開平１１−３５２４１４号公報

特許文献１に記載された内視鏡の撮像ユニットでは、第１の光学部材群は観察窓及び観察窓に隣設された光学部材を含み、観察窓及び光学部材は光軸方向に互いに離間して第１の光学枠部材にそれぞれ組み付けられている。そのため、観察窓、光学部材、第２の光学部材群の位置関係に第１の光学枠部材の寸法公差が影響し、第１の光学枠部材及び第１の光学部材群の交換に伴って撮像光学系の焦点調整が必要となる。

特許文献２に記載された内視鏡の撮像ユニットでは、第１のレンズ及び第２のレンズが個別にレンズ枠に組み付けられるため、やはり第１のレンズ及び第２のレンズの交換に伴って撮像光学系の焦点調整が必要となる。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、被写体側に配置される一部の光学部材群を交換可能であり、光学部材群の交換に伴う焦点調節の手間を軽減することができる内視鏡の撮像光学系及び撮像ユニット並びに内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡の撮像光学系は、最も被写体側に配置される対物光学部材を含む複数の光学部材からなる第１光学部材群と、上記第１光学部材群を保持する第１鏡筒と、上記第１光学部材群の像側に配置される第２光学部材群と、上記第２光学部材群を保持する第２鏡筒と、を備え、上記第１光学部材群を構成する複数の上記光学部材は光軸方向に互いに当接しており、上記第１鏡筒及び上記第２鏡筒は上記光軸方向に互いに嵌合し、上記第１鏡筒及び上記第２鏡筒が互いに嵌合するのに伴い、上記第１光学部材群の最も像側に配置された光学部材が上記第２鏡筒に当接し、上記第１鏡筒に嵌合する蒸気第２鏡筒の嵌合部と、上記第１光学部材群の最も像側に配置された上記光学部材と当接する上記第２鏡筒の当接部とは、上記第２鏡筒において一体に設けられており、上記第１光学部材群の最も像側に配置された上記光学部材が上記第２鏡筒に当接した状態で、上記光軸方向に上記第１鏡筒の像側端の像側及び上記第２鏡筒の被写体側端の被写体側には空間が置かれており、上記第１鏡筒と上記第２鏡筒とは分離可能に接着されている。

また、本発明の一態様の内視鏡の撮像ユニットは、上記撮像光学系と、上記撮像光学系の上記第２鏡筒の被写体側端部に設けられた撮像素子と、を備える。

また、本発明の一態様の内視鏡は、上記撮像ユニットを備える。

本発明によれば、被写体側に配置される一部の光学部材群を交換可能であり、光学部材群の交換に伴う焦点調節の手間を軽減することができる内視鏡の撮像光学系及び撮像ユニット並びに内視鏡を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の一例の構成を示す図である。 図１の内視鏡の撮像ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の撮像ユニットの他の例の構成を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の撮像ユニットの他の例の構成を示す図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の一例の構成を示す。

内視鏡１は、挿入部２と、挿入部２に連なる操作部３と、操作部３から延びるユニバーサルコード４とを備える。

挿入部２の先端部には、被写体を照明する照明光を出射する照明光学系や、照明された被写体を撮像する撮像ユニット５が設けられている。

ユニバーサルコード４の末端にはコネクタが設けられ、内視鏡１は、ユニバーサルコード４の末端のコネクタを介して、照明光を生成する光源装置や、撮像ユニット５によって取得された画像信号を処理するプロセッサ装置と接続される。

図２は、撮像ユニット５の構成を示す。

撮像ユニット５は、レンズ等の光学部材が複数組み合わされてなる撮像光学系６と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementaly Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子７とを備える。

撮像光学系６は、被写体側に配置される一部の光学部材を含む第１光学部材群１０と、第１光学部材群１０を保持する第１鏡筒１１と、第１光学部材群１０の像側に配置される第２光学部材群１２と、第２光学部材群１２を保持する第２鏡筒１３とを有する。

第１光学部材群１０は、撮像光学系６を構成する複数の光学部材のうち最も被写体側に配置されて外部に露出する対物光学部材２０と、対物光学部材２０の像側に隣設された光学部材２１とを含む複数の光学部材で構成されている。なお、第１光学部材群１０は、対物光学部材２０及び光学部材２１に加え、光学部材２１の像側に配置される他の光学部材を含んで構成されていてもよい。

対物光学部材２０と光学部材２１とは撮像光学系６の光軸方向に互いに当接した状態で第１鏡筒１１に固定されている。

対物光学部材２０の像側の表面、即ち光学部材２１側の表面には、典型的には、図示の例のように凹曲面状の光学面２０ａと、光学面２０ａの周囲を囲み撮像光学系６の光軸Ａに略直交する平坦面２０ｂが設けられる。光学部材２１は、被写体側の表面を対物光学部材２０の平坦面２０ｂに当接させて配置されている。なお、図示の例では、光学部材２１の被写体側の表面は光軸Ａに略直交する平坦面とされているが、例えば凸曲面などであってもよい。

そして、光学部材２１は接着剤等の適宜な接合材２２を用いて対物光学部材２０の平坦面２０ｂに接合されており、対物光学部材２０が第１鏡筒１１に嵌合保持されており、それにより対物光学部材２０及び光学部材２１は互いに当接した状態で第１鏡筒１１に固定されている。

対物光学部材２０と光学部材２１との間には、凹曲面状の光学面２０ａによって空間Ｓがおかれている。好ましくは、対物光学部材２０と光学部材２１とは空間Ｓを気密として互いに接合される。対物光学部材２０は、例えば外部に露出する被写体側の表面に付着した汚れを除去するための送水などによって冷却されるが、空間Ｓを気密とすることにより、空間Ｓへの湿気の浸入を抑制し、結露の発生を抑制することができる。

光学部材２１が接合材２２を用いて対物光学部材２０に接合されている図示の例では、光学部材２１の全周に亘って接合材２２を設けることにより、空間Ｓを気密として対物光学部材２０と光学部材２１とを互いに接合することができる。

第２光学部材群１２は、一つ以上の光学部材を含み、撮像光学系６の設計に応じて適宜構成される。図示の例では、第２鏡筒１３内に収容される光学部材２３と、第２鏡筒１３の像側の端部に設けられたプリズム２４とで構成されており、撮像素子７はプリズム２４を介して第２鏡筒１３に保持されている。プリズム２４は入射した光を略９０度屈曲させて撮像素子７に入射させる。なお、プリズム２４を省略し、第２鏡筒１３の像側の端部で光軸Ａに略直交させて撮像素子７を配置してもよい。

第１鏡筒１１の像側端部には嵌合部３０が設けられ、第２鏡筒１３の被写体側端部には第１鏡筒１１の嵌合部３０が撮像光学系６の光軸方向に嵌合される嵌合部３１が設けられている。第１鏡筒１１の嵌合部３０と第２鏡筒１３の嵌合部３１とが互いに嵌合した際に、第１鏡筒１１の嵌合部３０が嵌合内側に、第２鏡筒１３の嵌合部３１が嵌合外側に配置されるように構成されている。

第２鏡筒１３は、第１鏡筒１１に保持された第１光学部材群１０の像側の最後尾の光学部材２１と当接する当接部３２を有する。当接部３２は、嵌合部３１の内側で光軸Ａの周囲に設けられており、第１鏡筒１１の嵌合部３０と第２鏡筒１３の嵌合部３１との嵌合に伴って光学部材２１と当接する。

第１光学部材群１０の光学部材２１が第２鏡筒１３の当接部３２に当接した状態で、撮像光学系６の光軸方向に第１鏡筒１１の嵌合部３０の像側及び第２鏡筒１３の嵌合部３１の被写体側には空間が置かれている。したがって、光学部材２１と当接部３２との当接により、第１光学部材群１０は、第２鏡筒１３に保持された第２光学部材群１２に対して光軸方向に位置決めされる。

そして、第２光学部材群１２に対して第１光学部材群１０が位置決めされた状態で、第１鏡筒１１と第２鏡筒１３とが互いに接着されている。第１鏡筒１１と第２鏡筒１３との接着には、例えば溶剤や熱や光といった外部刺激によって解体可能な接着剤が用いられ、第１鏡筒１１は第２鏡筒１３から分離可能とされている。

第１鏡筒１１と第２鏡筒１３とを接着する接着剤ＡＤの解体除去を容易とする観点から、第１鏡筒１１の嵌合部３０が第２鏡筒１３の嵌合部３１に内嵌する図示の例において、好ましくは、嵌合外側の嵌合部３１の被写体側端部と第１鏡筒１１の外周面とが互いに接着される。嵌合外側の嵌合部３１の被写体側端部と第１鏡筒１１の外周面とに跨って塗布された接着剤ＡＤは接着後も外部に露出し、例えば嵌合部３１の内周面と嵌合部３０の外周面との間に塗布されている場合に比較して容易に除去可能である。

さらに、第１鏡筒１１と第２鏡筒１３との接着強度を高める観点から、第１鏡筒１１の外周面に、第２鏡筒１３の嵌合部３１の被写体側端と撮像光学系６の光軸方向に隙間を置いて対向するフランジ部３３を設け、嵌合部３１の被写体側端とフランジ部３３との間に接着剤ＡＤを充填することが好ましい。

対物光学部材２０に汚損や破損が生じた場合には、接着剤ＡＤが解体除去されて第１鏡筒１１が第２鏡筒１３から取り外され、第１光学部材群１０及び第１鏡筒１１が一纏めに交換される。新たな第１鏡筒１１に保持された第１光学部材群１０の像側の最後尾の光学部材２１が第２鏡筒１３の当接部３２に当接し、第１光学部材群１０は、第２鏡筒１３に保持された第２光学部材群１２に対して撮像光学系６の光軸方向に位置決めされる。そして、第２光学部材群１２に対して第１光学部材群１０が位置決めされた状態で、第１鏡筒１１と第２鏡筒１３とが互いに接着される。

第１光学部材群１０を構成する対物光学部材２０及び光学部材２１は撮像光学系６の光軸方向に互いに当接した状態で第１鏡筒１１に固定されており、光学部材２１が第２鏡筒１３の当接部３２に当接して第１光学部材群１０が第２光学部材群１２に対して光軸方向に位置決めされるので、第１鏡筒１１の寸法公差に関わらず、第１光学部材群１０を構成する対物光学部材２０及び光学部材２１と第２光学部材群１２との光軸方向の位置関係が再現される。それにより、第１光学部材群１０及び第１鏡筒１１の交換に伴う焦点調整を不要とすることができる。

そして、焦点調整が不要であることから、対物光学部材２０と光学部材２１とを互いに接合しておき、対物光学部材２０と光学部材２１との間の空間Ｓの気密性を保証することができる。それにより、第１光学部材群１０及び第１鏡筒１１の交換によっても、結露の発生を抑制し、撮像性能を維持することができる。

図３は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の撮像ユニットの他の例の構成を示す。なお、上述した撮像ユニット５と共通する要素には共通の符号を付し、説明を省略又は簡略する。

図３に示す撮像ユニット１０５では、第１光学部材群１１０を構成する対物光学部材１２０と、対物光学部材１２０の像側に隣設された光学部材１２１とが、互いに当接した状態で接合され、一体に外径を加工されて芯取りされており、対物光学部材１２０及び光学部材１２１のいずれもが第１鏡筒１１との嵌合によって第１鏡筒１１に保持されている。

本撮像ユニット１０５においても、上述した撮像ユニット５と同様に、第１光学部材群１１０を構成する対物光学部材１２０及び光学部材１２１は撮像光学系の光軸方向に互いに当接した状態で第１鏡筒１１に固定されており、光学部材１２１が第２鏡筒１３の当接部３２に当接して第１光学部材群１１０が第２光学部材群１２に対して光軸方向に位置決めされるので、第１光学部材群１１０及び第１鏡筒１１の交換に伴う焦点調整を不要とすることができる。

なお、上述した撮像ユニット５，１０５では、第１鏡筒１１の嵌合部３０と第２鏡筒１３の嵌合部３１とが互いに嵌合した際に、第１鏡筒１１の嵌合部３０が嵌合内側に、第２鏡筒１３の嵌合部３１が嵌合外側に配置されるように構成されているものとして説明したが、図４に示すように、第１鏡筒１１の嵌合部３０が嵌合外側に、第２鏡筒１３の嵌合部３１が嵌合内側に配置されるように構成することもできる。その場合には、嵌合外側の嵌合部３０の像側端部と第２鏡筒１３の外周面とを互いに接着するようにし、また、第２鏡筒１３の外周面に、第１鏡筒１１の嵌合部３０の像側端と撮像光学系６の光軸方向に隙間を置いて対向するフランジ部３４を設け、嵌合部３０の像側端とフランジ部３４との間に接着剤ＡＤを充填することが好ましい。

以上説明したとおり、本明細書に開示された内視鏡の撮像光学系は、最も被写体側に配置される対物光学部材を含む複数の光学部材からなる第１光学部材群と、上記第１光学部材群を保持する第１鏡筒と、上記第１光学部材群の像側に配置される第２光学部材群と、上記第２光学部材群を保持する第２鏡筒と、を備え、上記第１光学部材群を構成する複数の上記光学部材は光軸方向に互いに当接しており、上記第１鏡筒及び上記第２鏡筒は上記光軸方向に互いに嵌合し、上記第１鏡筒及び上記第２鏡筒が互いに嵌合するのに伴い、上記第１光学部材群の最も像側に配置された光学部材が上記第２鏡筒に当接し、上記第１光学部材群の最も像側に配置された上記光学部材が上記第２鏡筒に当接した状態で、上記光軸方向に上記第１鏡筒の像側端の像側及び上記第２鏡筒の被写体側端の被写体側には空間が置かれており、上記第１鏡筒と上記第２鏡筒とは分離可能に接着されている。

また、本明細書に開示された内視鏡の撮像光学系は、上記第１鏡筒の像側端部及び上記第２鏡筒の被写体側端部のうち上記第１鏡筒及び上記第２鏡筒が互いに嵌合した際に嵌合外側に位置する一方の鏡筒の端部と、他方の鏡筒の外周面とが互いに接着されている。

また、本明細書に開示された内視鏡の撮像光学系は、上記他方の鏡筒の外周面に、上記一方の鏡筒の端部と上記光軸方向に隙間を置いて対向するフランジ部が設けられており、上記一方の鏡筒の端部と上記フランジ部との間に接着剤が充填されている。

また、本明細書に開示された内視鏡の撮像光学系は、上記第１光学部材群の上記対物光学部材とこの光学部材に隣設された光学部材とは、両光学部材の間を気密として互いに接合されている。

また、本明細書に開示された内視鏡の撮像ユニットは、上記内視鏡の撮像光学系と、上記撮像光学系の上記第２鏡筒の被写体側端部に設けられた撮像素子と、を備える。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記内視鏡の撮像ユニットを備える。

１ 内視鏡
５ 撮像ユニット
６ 撮像光学系
７ 撮像素子
１０ 第１光学部材群
１１ 第１鏡筒
１２ 第２光学部材群
１３ 第２鏡筒
２０ 対物光学部材
２１ 光学部材
２３ 光学部材
３０ 嵌合部
３１ 嵌合部
３２ 当接部
３３ フランジ部

Claims (6)

1. 内視鏡の撮像光学系であって、
   最も被写体側に配置される対物光学部材を含む複数の光学部材からなる第１光学部材群と、
   前記第１光学部材群を保持する第１鏡筒と、
   前記第１光学部材群の像側に配置される第２光学部材群と、
   前記第２光学部材群を保持する第２鏡筒と、
   を備え、
   前記第１光学部材群を構成する複数の前記光学部材は光軸方向に互いに当接しており、
   前記第１鏡筒及び前記第２鏡筒は前記光軸方向に互いに嵌合し、前記第１鏡筒及び前記第２鏡筒が互いに嵌合するのに伴い、前記第１光学部材群の最も像側に配置された光学部材が前記第２鏡筒に当接し、前記第１鏡筒に嵌合する前記第２鏡筒の嵌合部と、前記第１光学部材群の最も像側に配置された前記光学部材と当接する前記第２鏡筒の当接部とは、前記第２鏡筒において一体に設けられており、
   前記第１光学部材群の最も像側に配置された前記光学部材が前記第２鏡筒に当接した状態で、前記光軸方向に前記第１鏡筒の像側端の像側及び前記第２鏡筒の被写体側端の被写体側には空間が置かれており、前記第１鏡筒と前記第２鏡筒とは分離可能に接着されている内視鏡の撮像光学系。
2. 請求項１記載の内視鏡の撮像光学系であって、
   前記第１鏡筒の像側端部及び前記第２鏡筒の被写体側端部のうち前記第１鏡筒及び前記第２鏡筒が互いに嵌合した際に嵌合外側に位置する一方の鏡筒の端部と、他方の鏡筒の外周面とが互いに接着されている内視鏡の撮像光学系。
3. 請求項２記載の内視鏡の撮像光学系であって、
   前記他方の鏡筒の外周面に、前記一方の鏡筒の端部と前記光軸方向に隙間を置いて対向するフランジ部が設けられており、
   前記一方の鏡筒の端部と前記フランジ部との間に接着剤が充填されている内視鏡の撮像光学系。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の内視鏡の撮像光学系であって、
   前記第１光学部材群の前記対物光学部材と該対物光学部材に隣設された光学部材とは、両光学部材の間を気密として互いに接合されている内視鏡の撮像光学系。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の内視鏡の撮像光学系と、
   前記撮像光学系の前記第２鏡筒の被写体側端部に設けられた撮像素子と、
   を備える内視鏡の撮像ユニット。
6. 請求項５記載の撮像ユニットを備える内視鏡。

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