JP2000287914A - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents
内視鏡用撮像装置Info
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Abstract
防ぐ気密に構成した気密枠体内に気密を確保した状態で
光学素子に対して撮像素子の位置調整を可能とする。 【解決手段】 第1の気密枠体27、光学窓28、第2
の気密枠体29、及び各構成部材間を接続する各接合法
により気密空間55を確保すると共に、光学外枠39に
は、焦点調整ネジ43をガイドにして固定素子枠44を
光軸方向に微調整可能に配設している焦点調整溝42、
及び該固定素子枠44に撮像素子駆動手段として光軸に
直交方向に移動可能なアクチュエータ45を備えた偏芯
調整機構を設けることにより、確実にオートクレーブ滅
菌による蒸気浸入を防ぐ気密に構成した気密枠体内に気
密を確保した状態で、光学素子としての結像光学系3
4、フィルタユニット35に対してCCD36の位置調
整を可能とする。
Description
れ、撮像素子を内蔵したままの状態でオートクレーブ滅
菌を行うことの可能な内視鏡用撮像装置に関する。
的に手元側まで伝送する光学式の内視鏡を使用する場
合、この内視鏡で得た光学像をモニタに表示したり画像
記録装置に蓄積するなどのために、この光学像を撮像し
て電気信号に変換する内視鏡用撮像装置が広く用いられ
る。
眼部からの光学像を結像するための焦点レンズと、この
焦点レンズで結像した光学像を撮像するためのCCDな
どの撮像素子とを備えており、光学像を良好に撮像する
ために焦点レンズと撮像素子との位置合わせには、撮像
素子と焦点レンズとの光軸方向の距離の位置合わせ(焦
点調整機構)、撮像素子と焦点レンズとの偏心方向すな
わち光軸に垂直な方向の位置合わせ(偏心調整機構)等
が必要である。
結像光学系を内蔵するアダプタと撮像素子とを内蔵する
カメラヘッドを別体構造にし、焦点調整機構や偏心調整
機構等の各種光学系の調整を行うものが提案されてい
る。
菌するために、高圧水蒸気中に滅菌対象物を一定時間放
置するオートクレーブ滅菌と呼ばれる方法が安価な滅菌
方法として用いられている。内視鏡用撮像装置にオート
クレーブ滅菌に対する耐性を持たせるためには、焦点レ
ンズや撮像素子を気密封止する必要がある。
号公報に記載の内視鏡用撮像装置は、焦点調整機構や偏
心調整機構を設ける必要があるため、オートクレーブ滅
菌に対する耐性を有しつつこれらの調整機構の可動部分
における気密封止を行うことが困難であった。
号公報には、オートクレーブ滅菌に対応した焦点調整方
法、及び電動の光学絞り装置を駆動する手段を有した内
視鏡用撮像装置が提案されている。
34号公報に記載の内視鏡用撮像装置は、アダプタとカ
メラヘッド間に浸入する蒸気を避けるため、オートクレ
ーブ滅菌時にアダプタとカメラヘッドとを外して滅菌を
行い、滅菌終了後再び内視鏡用撮像装置を使用するとき
には両者を結合しなければならず煩雑であった。もし、
これを怠ると両者の間の残留蒸気が結露し、光学像がぼ
けてしまう虞れが生じる。
らの光学像の観察深度向上に有効な光学絞りユニット
は、回転駆動構造を有しているが、該光学絞りユニット
を小型化するために、レンズをこの回転駆動構造に内蔵
している。このため、レンズを移動しようとすると、光
学絞りユニット全体を大型化するかレンズの直径(有効
径)を一段と小さくし、光学絞りユニット内部で光軸方
向への移動機構を設けるか、またはカメラヘッド自体を
大きくし、光学絞りユニットと撮像素子との間に別の焦
点調整レンズを設ける必要があり、この場合光軸方向の
嵌合長をレンズの傾きを抑える長さにすると、非常に大
きくなる、といった問題がある。更に光学絞りユニット
用の気密コネクターを設けるため、構造が複雑、大型化
し、コストアップとなる問題があった。
公報では、レンズと撮像素子とを一体化し、磁石でレン
ズを駆動して焦点調整を行うものが提案されている。
05号公報に記載の内視鏡用撮像装置は、気密封止体を
組立後に偏芯調整を行うことができず、また磁気連結力
には限界があるので(この力を大きくするには対になる
磁石のそれぞれNS両極間の長さを大きくしたり、対に
なる磁石の数を増やす必要がある)、この力量を対策す
ると摺動面の摩擦抵抗が増大するのでレンズ鏡筒と固定
枠とのクリアランスが必要になる。これはクリアランス
の分が観察画像のガタとなる。この対策として弾性部材
で付勢するものが公知であるが、その分更に磁石の結合
力が必要となる。結果、光学像の偏芯を抑えられない問
題が生じる。
8034号公報に記載の内視鏡用撮像装置では、オート
クレーブ滅菌時にアダプタとカメラヘッドとを外して滅
菌を行い、滅菌終了後再び内視鏡用撮像装置を使用する
ときには両者を結合しなければならないため、取扱が煩
雑であった。また、光学絞りユニットは、小型化のため
にレンズを内蔵する回転駆動構造を有しているため、こ
のレンズを移動しようとすると、光学絞りユニット内部
で光軸方向への移動機構を設けるか、またはカメラヘッ
ド自体を大きくし、光学絞りユニットと撮像素子との間
に別の焦点調整レンズを設ける必要があり、この場合光
軸方向の嵌合長をレンズの傾きを抑える長さにすると、
非常に大きくなるといった問題や、更に光学絞りユニッ
ト用の気密コネクターを設けるため、構造が複雑、大型
化し、コストアップとなる問題があった。
報に記載の内視鏡用撮像装置では、気密封止体を組立後
に偏芯調整を行うことができず、また磁気連結力には限
界があるので、この力量を対策すると摺動面の摩擦抵抗
が増大するのでレンズ鏡筒と固定枠とのクリアランスが
必要となり、その分観察画像のガタとなる。この対策と
して弾性部材で付勢すると、その分更に磁石の結合力が
必要となり、光学像の偏芯を抑えられない問題が生じ
る。
ものであり、光学素子、撮像素子等を取り外すことなく
そのままオートクレーブ滅菌を行うことが可能で、取扱
性が良く、しかも気密を保持した状態で光学素子に対す
る撮像素子の位置調整を可能とする内視鏡用撮像装置を
提供することを目的とする。
め、本発明による第1の内視鏡用撮像装置は、光学像を
形成する光学素子と、前記光学像を光電変換する撮像素
子と、少なくとも前記光学素子と前記撮像素子とを内部
に含む気密封止体と、この気密封止体の外部から、前記
撮像素子を前記光学素子に対し、任意に位置調整可能と
する撮像素子駆動手段とを具備したことを特徴とする。
用撮像装置において、前記撮像素子駆動手段は、前記光
学素子の光軸に対する偏芯調整手段であることを特徴と
する。
用撮像装置において、前記撮像素子駆動手段は、前記光
学素子と前記撮像素子との光軸方向への焦点調整手段で
あることを特徴とする。
用撮像装置において、前記撮像素子の撮像面を該撮像素
子を保持する枠体の光軸方向の嵌合長の略中間に配設し
たことを特徴とする。
なくとも光学素子と撮像素子とを収容し、気密封止体の
外部から、撮像素子の光学素子に対する、偏芯調整、焦
点調整等の位置調整を行うようにしたので、光学素子、
撮像素子等を取り外すことなくそのままオートクレーブ
滅菌を行うことが可能で、しかも気密を保持した状態で
光学素子に対する撮像素子の位置調整が可能となる。
施の形態を説明する。 (第1実施の形態)図1ないし図3は本発明の第1実施
の形態に係り、図1は第1実施の形態を備えた内視鏡シ
ステムの全体構成を説明する外観図、図2は第1実施の
形態の内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)を説明する断
面図、図3は図2の撮像素子近傍を内視鏡側から見た説
明図である。尚、図2では移動する部分を上下の断面で
ずらして描いてある。
視鏡2、及びこの内視鏡2に着脱自在の内視鏡用撮像装
置としてのテレビカメラ3と、内視鏡2に照明光を供給
する光源装置4と、テレビカメラ3に対する信号処理を
行うカメラコントロールユニット(CCUと略記す
る。)5と、このCCU5から出力される映像信号を表
示するモニタ6とから構成される。
の挿入部11の後端に連設された太径の把持部12と、
この把持部12の後端に形成された接眼部13と、前記
把持部12の側部に設けた口金とを有し、この口金には
ライトガイドケーブル15が接続され、このライトガイ
ドケーブル15の末端に設けたコネクタ16を光源装置
4に着脱自在で接続することができる。
16を光源装置4に接続することによって、光源装置4
内の図示しないランプによる白色光がライトガイドの端
面に照射され、このライトガイドにより伝送された照明
光は、内視鏡2内のライトガイドに供給され、挿入部1
1の先端部の照明窓から前方に出射され、被写体を照明
する。
照明された被写体は先端部に設けられた図示しない対物
レンズによって結像され、結像された像はリレー光学系
により接眼部13側に伝送され、接眼レンズを介して拡
大観察できるようになっている。
脱自在で装着される。このテレビカメラ3は、撮像手段
として固体撮像素子(以下、CCDと略記)36を内蔵
し、このCCD36は、このテレビカメラ3から延出さ
れた信号ケーブル9(内の信号線)によりCCU5に着
脱自在のコネクタ10を介してCCU5に接続されてい
る。
しないCCDドライバからのCCDドライブ信号を伝送
し、CCD36に印加することにより、このCCD36
で光電変換された信号が読み出され、この信号はCCU
5内部の図示しない映像信号生成回路により映像信号が
生成され、モニタ6の表示面に光学像を表示する。
置としてのテレビカメラ3の具体的な構造を説明する。
このテレビカメラ3は、オートクレーブ可能に内部が気
密構造にされたカメラヘッド部3aと、このカメラヘッ
ド部3aの後端に耐熱性、及び耐蒸気性を有する外装、
信号線によりオートクレーブ可能にしたケーブル部9b
とから構成される。
の内視鏡接眼部13に接続部21によって着脱自在に接
続される。この接続部21は、前記内視鏡2との間の換
気を行う換気孔22を有し、第1の外装部材23に接続
されている。この第1の外装部材23は、第2の外装部
材24を介し、信号ケーブル9に接続されている。前記
第1の外装部材23と第2の外装部材24との間には、
環状弾性部材25が圧接されて設けられ、更に前記第2
の外装部材24と信号ケーブル9との間には、環状弾性
部材26が同じく圧接されて設けられていて、テレビカ
メラ3内の水密を確保している。
の気密枠体27が光学窓28を気密にするように接続さ
れている。この第1の気密枠体27には、第2の気密枠
体29が気密に接合されている。前記第1の気密枠体2
7と光学窓28または第2の気密枠体29との接続は、
後述の光学系、撮像素子などを組み込んだ後、高周波半
田、レーザー溶接、TIG溶接、抵抗溶接等で気密に接
合される。
封止体として、この第1の気密枠体27、光学窓28、
第2の気密枠体29、及び各構成部材間を接続する各接
合法による気密空間55を確保することにより、確実に
オートクレーブ滅菌による蒸気浸入を防ぐ気密に構成し
た状態で、後述の光学素子に対して撮像素子の位置調整
を可能とする構成としている。
で形成された接点ピン30が周囲をガラス体31で焼結
結合され、気密コネクタ32を形成している。この気密
コネクタ32には、信号ケーブル9からの各々の線材3
3が接続されていて、前記CCU5に接続されるように
なっている。
鏡2からの光学像を結像する光学素子としての結像光学
系34、フィルタユニット35を介しCCD36が光軸
に沿って接続部21より配設されている。前記光学窓2
8と結像光学系34との間には、例えば任意の屈折率を
持つロッドレンズ37を入れて接続部21と第1の外装
部材23を固定する嵌合部の長さ、接続部21の換気空
間を大きく構成することができる。
動駆動する機械式の羽根を持った光学絞りユニット38
が配設されていて、光学外枠39に端面部40で当接す
るようにビスにて固定されている。尚、この光学絞りユ
ニット38は、明るさや撮影深度の調整が不要なら無く
す構成としても良い。
にリング41にてねじ込み、または接着により当接固定
されている。また、前記光学外枠39は、光軸方向に焦
点調整溝42が形成されていて、焦点調整ネジ43をガ
イドにして固定素子枠44が、光軸方向に微調整可能に
配設されている。
に移動可能なアクチュエータ45が設けられている。前
記光学絞りユニット38、及びアクチュエータ45の駆
動用信号線は、前記第2の気密枠体29の接点ピン30
の所定の位置に接続されている。
リード46をまとめた基板47、コネクタ48を介し、
第2の気密枠体29の接点ピン30の所定の位置に接続
されている。
構の構成を説明する。前記CCD36は、それ自体のパ
ッケージを構成する第1の素子可動枠51、またはこれ
を囲む第2の素子可動枠52の上下、左右それぞれの一
辺を各辺に対し直角方向に運動するアクチュエータ45
a,アクチュエータ45bの可動体53a、可動体53
bと接触している。前記第1の素子可動枠51は、相対
する2辺(図中では左右端)を前記第2の素子可動枠5
2に摺動可能に嵌合し、前記可動体53aと当接しない
対辺側には弾性体54aを該第1の素子可動枠51と第
2の素子可動枠52との間に挟み込むように配設されて
いる。
ュエータ45bの移動方向と同方向に摺動可能に前記固
定素子枠44の内壁面に嵌合していて、該第2の素子可
動枠52と固定素子枠44との間には、前記可動体53
bの当接面とは対辺側に弾性体54bが配設されてい
る。また、この第2の素子可動枠52の前記アクチュエ
ータ45と接する辺は、少なくとも該第2の素子可動枠
52の移動範囲分の可動体53a,可動体53bの逃げ
孔が設けられていて、固定素子枠44にも少なくとも可
動体53a,可動体53bの逃げ孔が空いている。固定
素子枠44は、その外周を光学外枠39に嵌合してい
る。
を用いてテレビカメラ3を組み立てる。焦点調整ネジ4
3を緩めて、固定素子枠44、及びCCD36を移動
し、結像光学系34に対する位置を前記光学外枠39に
光軸方向に形成された焦点調整ネジ43に沿って予め調
整する。その後、光学外枠39を第1の気密枠体27に
係止し、各線材を接続後、第1の気密枠体27と第2の
気密枠体29を気密に接合し、組み立てる。
2の気密枠体29、接点ピン30、及び各構成部材の間
を接続する各接合法により、気密空間55が確保され
る。
材26を保持する第2の外装部材24に内視鏡側より挿
通させ、更に信号ケーブル9を保護するためのシース9
aについても内視鏡側より挿通させる。そして、前記光
学窓28側より、環状弾性部材25を保持する第1の外
装部材23の内部に、前記第1の気密枠体27の先端が
前記第1の外装部材23に当接するまで、挿入する。前
記前記第1の気密枠体27の光学窓28の周囲と第1の
外装部材23とは、必要に応じて接着剤などでシールさ
れる。その後、前記第2の外装部材24を前記第1の外
装部材23の外側に押し込み、更に前記シース9aをこ
の第2の外装部材24に対して所定の位置まで押し込
む。
内視鏡接眼部13に接続部21を介して接続固定した
後、信号ケーブル9をCCU5に接続し、内視鏡2を使
用する。
5を介して光源装置4を接続し、CCU5とモニタ6と
を接続し、これらを起動する。
写体を照明し、内視鏡2に公知の操作を施してこの被写
体を観察し、光学像を得る。
13を介して内視鏡用撮像装置の光学窓28、結像光学
系34、各種の光学フィルタを持ったフィルタユニット
35を通過し、CCD36に伝達される。このCCD3
6は、被写体の光学像を電気信号に変換し、この電気信
号は、信号ケーブル9によりCCU5に伝送され、この
CCU5は電気信号を表示可能な映像信号に変換し、こ
の映像信号を受けてモニタ6が被写体の映像を表示す
る。
像の表示位置がずれたり、映像が欠けてしまうなど画像
偏心がある場合は、上述したように偏心調整を行う。
に対する焦点は、関係する構成部品の機械的な寸法によ
り概略が決まると同時に光学絞りユニット38の光学絞
りをCCD36からの明るさに関する信号により駆動す
ることで確保される。
からの光学像の中心に対し、アクチュエータ45をCC
U5に内蔵、または、別体に設けた図示しないアクチュ
エータ制御手段により駆動し、上下、左右方向に任意に
合わせ込むことで調整することが可能である。
としてのテレビカメラ3によれば、以下の効果を得るこ
とが可能である。
とも組み合わされる内視鏡ごとに生じる内視鏡接眼部1
3からの光学像の偏芯調整を空気接触の無い、気密に封
止された空間内で調整可能である。 2)テレビカメラ3を組み立てた後の偏芯調整が可能な
ことから、結像光学系34と光学外枠39、光学外枠3
9と固定素子枠44、光学外枠39と第1の気密枠体2
7とのクリアランスは、余裕を持たせることが可能で寸
法精度も必要ない分歩留まりが向上する。また、電動光
学絞り機構としての光学絞りユニット38を内蔵するた
め、結像光学系34とCCD36の距離を調整すれば光
学絞りによる深度向上効果でユーザーの焦点調整が不要
となる。 3)光学窓28と結像光学系34の間に所定の屈折率を
持つロッドレンズ37をおけば、内視鏡接眼部13と第
1の外装部材23との間の空間が確保でき、最適な瞳位
置に光学絞りを配置可能で、固定方法を簡単且つ強固に
でき、あわせて内視鏡2とテレビカメラ3との間の空気
孔による換気能力を向上できる。 4)光学絞りユニット38が無くとも所定の光学調整の
なされた内視鏡、または焦点調整機構を持った内視鏡と
の組み合わせでは、問題なく使用可能で、且つコストダ
ウン、小型化、軽量化が可能である。
施の形態に係る内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)を説
明する断面図である。尚、図4では移動する部分を上下
の断面でずらして描いてある。
してのテレビカメラ3では、撮像素子駆動手段としては
アクチュエータ45による偏芯調整機構であるが、本実
施の形態による内視鏡用撮像装置では、偏芯調整は偏芯
調整ビスによって行い、撮像素子駆動手段としては焦点
調整機構である。それ以外の構成は図2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。
00の気密枠体101内部には、結像光学系34を通っ
た光学像の先にCCD36が配設されている。このCC
D36は、その周囲を所定の偏芯調整機構を備えた移動
枠体102に収納され、該CCD36の周囲の4辺を移
動枠体102にネジ係合される偏芯調整ビス103にて
所定の位置、基本的には寸法上内視鏡接眼部13からの
光学像の中心にCCD36の中心が合致するように調整
されるようになっている。
トフィルタ等で構成されるフィルタユニット104が配
設されている。この移動枠体102の外周側には、駆動
体105が配設され、駆動体105は気密枠体101の
内周側に固定された固定体106との間で光軸方向に移
動可能に構成されている。
号線を経由して第2の気密枠体29に設けられた接点ピ
ン30の所定の位置に接続され、CCU5に内蔵または
別体の設けられた図示しない制御回路に電気的に接続さ
れる。制御回路への信号入力は、図示しない任意の位置
に設けたスイッチにより行う。
組み立てた後、該内視鏡用撮像装置を内視鏡接眼部13
に接続部21を介して接続固定して、内視鏡2を使用す
る。
13を介して内視鏡用撮像装置の光学窓28、結像光学
系34、各種の光学フィルタを持ったフィルタユニット
104を通過し、CCD36に伝達する。
る。図示しないスイッチにより制御回路を経由し電気信
号にて駆動体105を固定体106との間で光軸方向に
任意に動かし、気密空間55の内部の移動枠体102、
CCD36を光軸方向に移動調整される。
としてのテレビカメラ100によれば、以下の効果を得
ることが可能である。
(例えば異なる製造元の内視鏡を使用する場合)であっ
ても、任意に焦点調整が気密空間55内で可能である。 2)光学像が暗く、光学絞りユニット38が作動しない
(効果が得られない)条件でも任意の焦点が得られる。 3)回転機構を有する光学絞りユニット38内の結像レ
ンズを動かそうとするとユニット自体を大型化するか、
レンズの直径(有効径)を小さくする必要が生じるがC
CD36を動かすため設計、形状が有利になる。 4)CCD36の中心を組立時の調整で略内視鏡接眼部
13からの光学像の中心(理想位置)に置くことが可能
である。 5)観察深度向上効果を得る光学絞りユニット38を無
くす構成としても、任意の焦点調整が可能なため、焦点
が合わず使用できないということが無く、コスト削減と
なる。
施の形態に係る内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)を説
明する断面図である。尚、図5では移動する部分を上下
の断面でずらして描いてある。
る内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)では、撮像素子駆
動手段に電気信号を用いてアクチュエータ45または駆
動体105を制御する構成としているが、本実施の形態
による内視鏡用撮像装置では、撮像素子駆動手段とし
て、磁石を用いて手動で焦点調整を行う構成としてい
る。それ以外の構成は図2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。
てのテレビカメラ110の接続部21を固定した外装部
材111には、駆動体105に作用させる磁力に影響し
ないよう、非磁性体から形成されている気密枠体112
がねじ部113を介して螺合されている。この気密枠体
112の外周面には、全周または所定の長さの磁石溝1
14が円周方向に形成され、少なくとも一つの磁石11
5が配設される。また、気密枠体112の外周面には、
磁石溝114と同様に所定の長さの回転規制溝116が
磁石溝114とは別に設けられている。
磁石115を含めてフォーカスリング117が覆ってい
る。このフォーカスリング117の内径には、光軸方向
にストッパ係合溝118が形成されている。このストッ
パ係合溝118と前記回転規制溝116との間には、そ
れぞれの溝に嵌合するストッパ119が配設されてい
て、外装部材120、外装部材121を経て信号ケーブ
ル9を保護する折れ止め122に達している。前記外装
部材111と外装部材120とフォーカスリング117
との間には、環状弾性部材123にて水密に接続されて
いる。また、外装部材120と外装部材121との間も
同様に環状弾性部材124によって水密に接続されてい
る。
開口端部は、気密枠体125に気密に接合される。この
気密枠体125の中央部には、接点ピン126によって
周囲をガラス体127で焼結した気密接点を構成してい
る。また、気密枠体125の信号ケーブル9側には、接
点ピン126を囲む形で光軸方向に突起128が設けら
れ、シールド枠129に接続される。
シールド枠129は信号ケーブル9の端部の総合シール
ド130の折り返し部分で電気的に接続される。信号ケ
ーブル9とシールド枠129、シールド枠129と外装
部材121のそれぞれの間は、環状弾性部材131、折
れ止め122によって水密に保たれようになっている。
は、基板132が接点ピン126に半田で固定されて例
えば、SMDタイプのコネクタ133が配設されてい
て、信号ケーブル9から伸長された各ハーネス134と
基板135、コネクタ133を介して接続されている。
光学窓28が気密に接合され、光学窓28の内側にはロ
ッドレンズ136が配される。ロッドレンズ136の信
号ケーブル9側近傍には、この位置に絞り羽根が位置す
るように光学絞りユニット38が配置される。この光学
絞りユニット38の内部には、結像光学系34が内蔵さ
れ、光学外枠137を介して気密枠体112に光軸方
向、円周方向それぞれに対し嵌合固定される。
密枠体112に配された磁石115に呼応する位置に内
磁石受け溝138が円周方向に形成されている。前記気
密枠体112と光学素子枠137との間には、カムリン
グ139が円周方向に回動可能に配設され、該カムリン
グ139には前記磁石115と相対する位置に磁石位置
決め孔140が形成されている。この磁石位置決め孔1
40に磁石141を保持することによって、前記一対の
磁石115と磁石141との間で閉磁束回路を形成する
ようになっている。
D36の近傍に所定のリード角のカム溝が形成され、撮
像素子枠142に係止されたカムピン143がカム溝に
嵌合する。前記カムピン143は、前記光学外枠137
に光軸方向に形成された直進溝144にも嵌合する。
組み立てた後、該テレビカメラ110を内視鏡接眼部1
3に接続部21を介して接続固定して、内視鏡2を使用
する。
13を介して内視鏡用撮像装置の光学窓28、結像光学
系34、各種の光学フィルタを持ったフィルタユニット
35を通過し、CCD36に伝達する。このとき、内視
鏡接眼部13からの光学像に対する焦点は、関係する構
成部品の機械的な寸法により概略が決まると同時に光学
絞りユニット38の光学絞りをCCD36からの明るさ
に関する信号により駆動することで確保される。
る。前記フォーカスリング117を回転させるとストッ
パ119、及び磁石115が回転規制溝116にストッ
パ119が当接する間を回転する。そして、磁石115
との間で閉磁束回路が形成された磁石141が磁力によ
り磁石115の動きに合わせ回転する。このとき、カム
リング139が回転し、嵌合するカムピン143を光学
素子枠137の直進溝144に沿って光軸方向に移動さ
せる。この結果、気密枠体112、気密枠体125で囲
まれた気密空間55の内部の撮像素子枠142、CCD
36を光軸中心に回転させること無く光軸方向に調整可
能となる。
としてのテレビカメラ110によれば、以下の効果を得
ることが可能である。
用いず、カメラコントロールユニット(CCU)5への
制御回路が不要になる等、コストが削減される。 2)第1実施の形態のアクチュエータ45に比較し、精
度が問われないので組立が容易になる。 3)摺動時の摩擦抵抗を下げるためのクリアランスを広
げてもそれに合わせてCCD36の偏芯調整があらかじ
め可能なため所望するレベルの偏芯量に押さえられる。
視鏡用撮像装置としてのテレビカメラは、前記した第1
実施の形態〜第3実施の形態によるテレビカメラを組合
せたものである。例えば撮像素子駆動手段としては、ア
クチュエータ45による偏芯調整機構、及び駆動体10
5による焦点調整機構の両機構を備えた内視鏡用撮像装
置または、アクチュエータ45による偏芯調整機構、及
び磁石115を用いて手動で焦点調整を行う焦点調整機
構の両機構を備えた内視鏡用撮像装置である。それ以外
の構成は図2ないし図5と同様であるので構成、及び作
用の説明を省略する。
果としては、前記した第1実施の形態〜第3実施の形態
による内視鏡用撮像装置の効果に加え、確実に偏芯調整
と焦点調整を組立後、使用者が任意に撮像素子の調整が
可能となる。
明の第5実施の形態に係り、図6は結像光学系を保持し
ない、CCDを内蔵したカメラヘッドの断面図であり、
図7は図6のVII−VII断面図である。尚、図6では移動
する部分を上下の断面でずらして描いてある。
てのテレビカメラは、結像光学系を内蔵すると共に内視
鏡接眼部13(図2参照)に接続される光学アダプタ
(図示せず)と、撮像素子であるCCD36等を内蔵す
るカメラヘッド200とを別体構造にすると共に、CC
D36の撮像面209を、このCCD36を保持した状
態で光軸方向へ移動する枠体である撮像素子枠208の
嵌合長のほぼ中間に配設して、焦点調整機構等の各種光
学系の調整を外部から非接触状態で行えるようにしたも
のである。
せず)とは、カメラヘッド200の前面に設けられたカ
メラマウント201を介して螺合され、内視鏡接眼部1
3(図2参照)からの光学像の光軸を光学アダプタとカ
メラヘッド200とで一致させるように構成されてい
る。
枠体202の前端外周に固定されている。又、前記気密
枠体202の内視鏡側に対向する前端面にはサファイア
等の耐熱光学素材で形成された光学窓203が気密を保
持した状態で接合されている。
メチックコネクタ204が気密を保持した状態で接合さ
れている。このハーメチックコネクタ204には、導電
体である複数の接点ピン205がその周囲をハーメチッ
クコネクタ204との間にガラス体206を焼結するこ
とで気密状態を保持すると共に、他の接点ピン205と
絶縁を確保した状態で接合されている。
前後端が光学窓203、ハーメチックコネクタ204に
より気密を保持した状態で閉塞されているため、気密枠
体202の内部には気密空間55が形成される。
周方向に沿って所定幅のガイド溝213が気密枠体20
2を貫通すること無く形成されており、このガイド溝2
13に、半径方向に分極した矩形の磁石215がガイド
溝213に沿って移動自在に装着されている。
カス調整用のアウターリング217が、円周方向への回
動が許容された状態で配設されており、このアウターリ
ング217の内径面に光軸方向に沿って形成された凹状
の直線キー溝216に、磁石215のガイド溝213か
ら突出する上端が係合されている。従って、アウターリ
ング217を回動させると、磁石215が、アウターリ
ング217の回動に合わせて、前記ガイド溝213に沿
い同方向へ回動する。
217との間には、環状弾性部材225が水密、且つ、
アウターリング217の適度な回転トルクを生じるよう
に設けられている。
218が気密枠体202の内周面に沿って摺動自在に装
着されている。このインナーリング218の前後端面
が、前記気密枠体202の前端面部226と後部側に固
定されているオサエリング219とにより、光軸方向へ
の移動が規制されている。尚、前端面部226とオサエ
リング219との間の距離は、インナーリング218の
幅よりも若干長く形成されているため、インナーリング
218は回転が許容された状態で気密枠体202の内周
に保持されている。
15と同形状の磁石220が嵌合されており、この磁石
220が気密枠体202に形成されている薄肉部222
を挟んで前記磁石215に対設されている。
0と干渉しない位置(図においては磁石220に対して
軸中心を挟んで対向する位置)に、ヘリカル状のカム溝
221が穿設されている。このカム溝221にはカムピ
ン223が挿通されている。このカムピン223の下端
が、気密枠体202の内周面に、外周に貫通することな
く形成された直進溝214に係入されている。この直進
溝214は、光軸方向に沿って形成されており、カムピ
ン223の光軸方向への移動を許容し、軸周方向への移
動を規制するものである。
2を挟んで閉磁束回路を形成しており、互いに磁気的に
連結されている。
像素子枠208が挿通されている。この撮像素子枠20
8の前後端部に、インナリング218の内周面に摺接す
る摺動面208aが形成されており、この両摺動面20
8a間の外周面は、インナーリング218に対して非接
触状態で対設されている。尚、両摺動面208a間の距
離を嵌合長と称する。
から突出するカムピン223の先端が係入され、固定さ
れている。従って、インナーリング218を回転させる
と、カム溝221に挿入されているカムピン223が押
圧され、このカムピン223が気密枠体202の内周に
形成された直進溝214に沿って光軸方向へ移動する。
その結果、このカムピン223の先端を固定する撮像素
子枠208が光軸方向へ進退動作する。
外カットフィルタ等で構成されるフィルタユニット20
7、CCD36が順に保持されており、CCD36の撮
像面209が撮像素子枠208の嵌合長のほぼ中間に配
設されている。
キシブル基板211を介してハーメチックコネクタ20
4に電気的に接続され、ハーネス212を経由して信号
ケーブル9に接続されている。
と気密枠体202の前端面部226との間に、図6に示
すように圧縮コイルばね227を介装し、撮像素子枠2
08を光軸方向の一方へ常時付勢することで、前記撮像
素子枠208のガタを更に低減することができる。
側には、信号ケーブル9、ハーネス212を覆うように
リアカバー228が気密枠体202、信号ケーブル9と
の間でそれぞれ水密に接続されている。
を図示しない光学アダプタに取り付けて内視鏡用撮像装
置としてのテレビカメラを組み立てた後、該テレビカメ
ラを内視鏡接眼部13に接続固定して、内視鏡を使用す
る際に該テレビカメラの焦点を調整する。
と、その内周に連設されている磁石215が気密枠体2
02の外周に形成されたガイド溝213に沿って同方向
へ回動される。
202に形成された薄肉部222を挟んで磁気的に結合
されている磁石220が、同方向へ追従動作する。この
磁石220は、インナーリング218に嵌合されている
ので、アウターリング217の回動がインナーリング2
18の回動へと伝達される。
インナーリング218に穿設されているカム溝221に
係入されているカムピン223が押圧される。このカム
ピン223の後端は、気密枠体202の内周に光軸方向
に沿って形成された直進溝214に係入されているた
め、回転方向への移動が規制され、従ってカムピン22
3はインナーリング218の回動により、光軸方向に沿
って移動する。
定されている撮像素子枠208が光軸方向へ進退動作す
るため、気密枠体202の気密空間55に収納されてい
るCCD36を外部から非接触状態で進退動作させるこ
とで、光学像に対する焦点調整を行うことができる。
枠208を光軸方向へ移動させる際に、カムピン223
がカム溝221に押圧され、又撮像素子枠208がイン
ナーリング218の内周面を摺動する際に若干の摩擦力
が生じるため、インナーリング218の内周面と撮像素
子枠208の両端に形成した摺動面208aとの間のガ
タの影響で、撮像素子枠208自体が光軸に対して若干
の傾き(あおり)が生じ易くなる。
208は、インナーリング218の内周面に対して、そ
の前後に形成した摺動面208aが摺接されているだけ
であるため、摩擦力が最小となり、しかも、CCD36
の撮像面209が、撮像素子枠208の変位量(ガタ)
の最も少ない、嵌合長の中心を通って光軸に直角な線分
と光軸との交点、すなわち、嵌合長のほぼ中間に配設さ
れているため、最小限のあおり量とすることができる。
装置としてのテレビカメラによれば、以下の効果を得る
ことが可能である。
ラをカメラヘッド200と光学アダプタとに別体とした
ことで、任意の結像光学系(倍率、ズーム、光学絞りユ
ニットの有無等の光学系)と組合せることが可能であ
る。 2)気密空間が小さくなる分、圧力(環境)変化に対し
ての強度を確保することができる。 3)光学絞りユニット38と離れた位置に磁石が置かれ
るので、光学絞りユニット38の駆動機構への磁力の影
響を考慮する必要が無い。 4)CCD36の撮像面209が撮像素子枠208のあ
おりに対し、最も変位量の小さい、嵌合長の中間を通る
面、或いはその近傍に配設されているため、あおりによ
る偏芯の影響を最小限に抑えることができる。
施の形態による内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)を説
明する断面図である。尚、図8では、移動する部分を上
下断面でずらして描いてある。又、図2、図6と同一構
成部分については、同一の符号を付して説明を省略す
る。
(テレビカメラ)では、撮像素子駆動手段として偏芯調
整機構を用い、気密枠体内に収容されているCCD36
を気密に封止された空間内で光軸に直交する方向へ移動
させることで、光学像に対する偏芯調整を行うようにし
ているが、本実施の形態による内視鏡用撮像装置では、
第5実施の形態で説明した焦点調整機構を用い、CCD
36を光軸方向へ移動可能にしたものである。
てのテレビカメラ250の気密枠体251内部の内視鏡
接眼部13側に配設された結像光学系34の外周に配設
されている光学外枠252の後端面が前端面部226を
構成し、この前端面部226と、その後方で、気密枠体
252の内周面に固定されているオサエリング219と
の間に、インナーリング218が回転方向への移動のみ
が許容された状態で介装されている。従って、インナー
リング218の内周に摺接されている、CCD36等を
保持する撮像素子枠208の前端面と光学外枠251の
前端面部226との間に、撮像素子枠208を光軸方向
の一方へ常時付勢する圧縮コイルばね227が介装され
ている。
21を固定する外装部材253が装着され、この外装部
材253の後端と、気密枠体251の段部との間に、フ
ォーカス調整用のアウターリング217が周方向への回
動が許容された状態で配設されている。
217を回動して得られる焦点調整時の動作について
は、第5実施の形態と同様であるため、ここでの説明は
省略する。
施の形態による効果に加え、以下に示す効果を得ること
ができる。
18に回り対偶を形成する必要がなく、この両部材20
8,218の加工が容易になる。又、モニター画像を所
望の偏芯、あおり量に、特別の調整を行うことなく、抑
えることができる。 2)回り対偶を撮像素子枠208、インナーリング21
8に形成する必要がないため、光軸に対する経方向の大
きさを小型化することができる。 3)撮像素子枠208のあおりの調整に拘わらず、術者
が気密枠体251の焦点を調整することが可能で、操作
性がよい。 4)撮像素子枠208を弾性部材を用いることなく、ガ
タによる偏芯、あおりを抑えることができる。
ものではなく、各実施の形態等を部分的等で組み合わせ
る等して構成される実施の形態等も、本発明に属するこ
とは云うまでもない。
合わせて内視鏡や撮像装置の使用法に対応すべく内視鏡
接眼部のアタッチメント形状や光学系の倍率、各種フィ
ルタ、その他必要とされる機構を適宜備えた撮像装置が
要望されている。 こうした要望に答えるひとつの手
段として撮像装置を、撮像素子を内蔵するカメラヘッド
と結像光学系を内蔵するカメラアダプタとに分割して、
比較的高価なユニットを少品種且つ共通な仕様にまと
め、比較的廉価なユニットに各手技内容に個別で必要と
される仕様を絞って盛り込み多機種化として、双方を組
み換えることで様々な手技内容に対応している。この場
合、ユーザーは、前述の手技内容別のユニットを多機種
必要とする為、このユニットは可能な限り廉価であるこ
とが必要である。
は、結像光学系を内蔵するアダプタと撮像素子とを内蔵
するカメラヘッドを別体構造にし、焦点調整機構や偏心
調整機構等の各種光学系の調整を行う内視鏡用撮像装置
が提案されている。
97号公報で提案されている内視鏡用撮像装置では分
離、接続可能なカメラアダプタとカメラヘッドはそれぞ
れオートクレーブ滅菌に対する耐性を確保しつつ、且つ
偏心調整機構、及び焦点調整機構を備えているものの、
2つの調整機構は、一方をカメラアダプタに内蔵して、
他方をカメラヘッドに内蔵するといった具合にコストの
かかる機構をカメラアダプタ、カメラヘッドに振り分け
ているので、双方ともに高価であった。
公報で提案されている内視鏡用撮像装置では、電気回路
を備えたカメラアダプタと撮像素子を備えたカメラヘッ
ドとをオートクレーブ可能な気密構造部分を有するよう
に分割可能にし、両ユニットの信号の送受をコネクタに
て行う、内視鏡用撮像装置が提案されている。
066725号公報で提案されている内視鏡用撮像装置
では、オートクレーブ滅菌に対する耐性を有しつつ焦点
調整機構を備えているものの、偏心調整機構を有してお
らず、内視鏡画像の偏心が発生する恐れがあった。仮
に、気密にしている枠体内に内蔵する結像光学系を光軸
と垂直方向に移動する為の機構を設けると気密の枠体に
内部と外部をつなぐ経路が形成されてしまい、完全な気
密を確保することが困難であった。
する耐性を有しつつ、カメラヘッドとアダプタのどちら
か多機種化が必要なユニットを廉価にすることができる
と共に、電気回路を備えたカメラアダプタと撮像素子を
備えたカメラヘッドを分割可能で、両ユニットの信号の
送受をコネクタにて行うことができて、画像偏心を防止
することのできる内視鏡用撮像装置を提供する。
による内視鏡用撮像装置(テレビカメラ)の構成を示す
断面図、図10は図9のX−X断面図、図11はカメラ
アダプタの構成を示す断面図、図12は内視鏡用撮像装
置(テレビカメラ)の変形例を示す断面図である。尚、
図9、図11、及び図12では移動する部分を上下の断
面でずらして描いてある。
てのテレビカメラ300は、内視鏡2から出射される光
学像を結像するための結像光学系301を内蔵するカメ
ラアダプタ302と、この結像した光学像を撮像して電
気信号に変換するための撮像素子であるCCD36を内
蔵するカメラヘッド303とから主に構成される。先
ず、カメラヘッド303の構成を説明する。
ラハウジング304は、中空で略円筒形に形成されてお
り、このカメラハウジング304の前端部内周には、前
記カメラアダプタ302と螺合するための螺合部305
が形成されている。前記カメラハウジング304の内側
には、略円筒形のスリーブ306が光軸方向に摺動可能
に内嵌されており、このスリーブ306内側にはCCD
36等を内蔵する気密ユニット307が収容されてい
る。この気密ユニット307の内部には、CCD36の
他に、光学フィルタ群308、フレキシブル基板309
が収容されている。
ユニットハウジング310の前端側には、ガラス枠31
1が嵌合し、ろう付け、溶接、接着、メタルシールを用
いたネジ締結等により気密に接合されている。このガラ
ス枠311には、サファイヤ等で形成された高耐熱性の
カバーガラス312が嵌合し、ろう付け等により気密に
接合されている。気密ユニットハウジング310の後端
側は、蓋体313が嵌合して後端側の全面を塞いでい
る。蓋体313と気密ユニットハウジング310とは、
前記ガラス枠311を接合した場合と同様に気密に接合
され、これにより気密ユニット307の後端側が気密封
止される。以上により、気密ユニット307の前端側と
後端側が気密封止され、気密ユニット307が構成され
る。
気信号を気密ユニット307の外部へ出力するための接
点ピン314が貫通している。前記接点ピン314と蓋
体313との隙間は、ガラス材315を焼結することに
より気密封止されている。この接点ピン314は、気密
ユニット307内部側においてフレキシブル基板309
と接続している。前記蓋体313の外側には、スペーサ
を挟んで基板316が固定されている。前記接点ピン3
14は、この基板316と接続し、この基板316から
後端側へは、ハーネス群317が延出している。このハ
ーネス群317は、更にカメラヘツド303の後端側か
ら延出して前記信号ケーブル9を構成している。
に垂直な面内において光軸を中心に対向する2ヶ所の平
面部318を1対として2ヶ所、つまり4ヶ所の平面部
318が例えば、紙面の上下に1対の平面部318、及
び左右に1対の平面部318が形成されている。この対
向する2対の平面部318には、光軸を含む面内におけ
る形状がV字状のV溝319がそれぞれ形成されてい
る。
軸に垂直な面内の例えば上方向に形成されている1個の
V溝319は、他のV溝319に比べて光軸に垂直な面
内の長さを短く形成することにより、例えば上方向を識
別するための指標としている。前記対向する2対のV溝
319の位置に対応するスリーブ306の位置には、そ
れぞれネジ溝320が形成されており、先尖りの調整ビ
ス321がこれらのネジ溝320に螺合しつつスリーブ
306の外周から内周へ貫通してスリーブ306の内側
に突出し、対向する2対の調整ビス321の先端は、前
記V溝319の前端側斜面にそれぞれ当接している。こ
の対向する2対の調整ビス321によって気密ユニット
307を挟持することにより、気密ユニット307は偏
心方向の位置が固定される。
319よりも前端側には、この気密ユニットハウジング
310の外径が小径となる段部が形成されており、この
段部において気密ユニットハウジング310の前端側に
面して後述するスリーブ306の当接面322に当接す
る当接面323が形成されている。この当接面323に
対応する光軸方向の位置において、スリーブ306の内
面が前端側へ小径となる段部が形成されており、この段
部においてスリーブ306の内面には後端側に面して前
記当接面323に当接する当接面322が形成されてい
る。これらの当接面322、323により、気密ユニッ
ト307は、前端側への移動を阻まれている。前記調整
ビス321を締め付けると、前記調整ビス321は前記
V溝319の前端側に押し付けられ、気密ユニットハウ
ジング310は前記調整ビス321と前記当接面322
との間に挟持される。これにより、気密ユニット307
の光軸方向への位置が固定される。当接面322、32
3は、光軸に略垂直な面により形成されており、気密ユ
ニット307を偏心方向に移動させても、気密ユニット
307は光軸に対して傾斜しないように構成されてい
る。
フランジ324が形成されており、この内向きフランジ
324は前記気密ユニット307の前端面の一部を覆っ
ている。この内向きフランジ324の後端面と気密ユニ
ット307との間は、Oリング325が配設されてお
り、気密ユニット307が偏心方向に移動しても気密が
保たれる。
307の外周との間には、気密ユニット307が偏心方
向に移動できる移動スペース326があり、この移動ス
ペース326の範囲で偏心調整を行うことができる。気
密ユニット307の前端付近、及び前記V溝319のや
や後端側の外周には、それぞれOリング327を設け、
前記移動スペース326における水密を保っている。
は、光軸に垂直な面内において光軸を中心として対向す
る1対の調整ビス321を1組として2組の調整ビス3
21により構成されている。ここで便宜的に、一方の組
を第1の組と呼び、他の1組を第2の組と呼ぶ。また、
光軸に垂直な面において、第1の組の2個の調整ビス3
21を結ぶ方向を第1の方向と呼び、第2の組の2個の
調整ビス321を結ぶ方向を第2の方向と呼ぶ。
の方向とが直交するように配設されている。従って、第
1の組の2個の調整ビス321を気密ユニット307と
の隙間が開かない程度に緩めれば、第2の組の2個の調
整ビス321の内一方の調整ビス321を緩めて他方の
調整ビス321を締め付けることにより、気密ユニット
307を第2の方向に移動させることができる。同様に
して気密用ユニット307を第1の方向に移動させるこ
ともできる。以上述べたように、スリーブ306に配設
した調整ビス321と気密ユニット307に形成された
V溝319により気密ユニット307をスリーブ306
に対して偏心方向に位置調整可能に構成されている。
ビス321とは別に1つのカムピン328が固定されて
いる。カメラハウジング304には、このカムピン32
8を強制的に案内するための光軸方向に延びた第1カム
溝329が形成されており、前記カムピン328は、第
1カム溝329を貫通し、カメラハウジング304の外
側へ突出している。
フォーカスリング330が回動可能に設置されている。
このフォーカスリング330両端面は、それぞれカメラ
ハウジング304の突き当て面部331、外周を覆う外
装カバー332の前端面部333に対し微少な隙間を有
して挟まれており、フォーカスリング330の長手方向
への移動を防止している。また、フォーカスリング33
0の内周面とカメラハウジング304の外周面の間に
は、Oリング334を設け、カメラハウジング304内
の水密を保っている。このフォーカスリング330の内
側には、1つのリング335が収容されており、フォー
カスリング330に設けられた固定ビス336にてフォ
ーカスリング330と前記リング335を固定してい
る。
溝337が形成されており、カメラハウジング304の
第1カム溝329を貫通して外部に突出するカムピン3
28が更に第2カム溝337内にはめ込まれている。
と、リングの第2カム溝337により、前記カムピン3
28が力を受けるが、第2カム溝337は、螺旋状であ
るので、その力の方向は、回動方向と長手方向に分散さ
れる。しかし、第1カム溝329によって回動方向への
移動は阻まれているので、カムピン328は、強制的に
長手方向に案内され、気密ユニット307が光軸方向へ
の移動を行い焦点調整がなされる。
カメラアダプタ302の枠体であるアダプタハウジング
340は、中空で略円筒形に形成されており、該アダプ
タハウジング340の後端部外周にはカメラヘッド30
3と螺合するための螺合部341が形成されている。
異なる接眼部構成を有する内視鏡2をそれぞれ接続可能
なマウント部342が一体的に固定されている。このア
ダプタハウジング340の内部には、前記したように複
数のレンズからなる結像光学系301が収納されてい
る。前記アダプタハウジング340は、前記カメラヘッ
ド303の内部の気密ユニット307に相当し、両端の
開口部には気密ユニット307と同様の手段にてカバー
ガラス343が気密に接合されている。
組み立てた後、内視鏡接眼部13に接続固定して、内視
鏡2を使用する。
ド303とを螺合部341を介して接続しテレビカメラ
300を組み立て、内視鏡2の接眼部13にマウント部
342によって取り付ける。信号ケーブル9をCCU5
に接続し、内視鏡を起動してモニタ6で被写体の映像を
表示する。
像の表示位置がずれたり、映像が欠けてしまうなど画像
偏心がある場合は、次のように前記カメラヘッド303
内の気密ユニット307の偏心調整を行う。
気密ユニット307との隙間がほとんど空かない程度に
緩める。第1の組の調整ビス321を緩めたので、第2
の組の調整ビス321により気密ユニット307の固定
位置を第2の方向へ移動させることができる状態とな
る。ここで、第2の組の2個の調整ビス321の内、一
方の調整ビス321を緩め他方の調整ビス321を締め
付けることにより、気密ユニット307の第2方向の固
定位置を調整する。この際、第1の組の調整ビス321
は、気密ユニット307との隙間がほとんど空かないよ
うに緩めてあるため、第2の方向の固定位置を調整して
いる途中に生じる第1の方向の固定位置のずれは、少な
くて済む。次に、第1の組の調整ビス321に対する操
作と第2の組の調整ビス321に対する操作とを入れ替
えて操作することにより、気密ユニット307の第1の
方向の固定位置を調整することができる。このように、
光軸に垂直な面内で直交する第1の方向、及び第2の方
向に気密ユニット307の固定位置を調整する操作を交
互に行うことによって、気密ユニット307を偏心方向
に移動させて固定位置を調整する。以上の操作により、
モニタ6に表示される光学像の画像偏心がなくなる。
あっていない場合、焦点調整を行うためにフォーカスリ
ング330を回動させる。このフォーカスリング330
を回動させると、前記フォーカスリング330と一体的
に固定されているリング335の第2カム溝337が回
動することにより、カメラハウジング304に形成され
た第1カム溝329の両溝に嵌まっているカムピン32
8が強制的に光軸方向に案内されて移動し、このカムピ
ン328が固定されている気密ユニット307が光軸方
向に移動し、この気密ユニット307内のCCD36が
光軸方向に移動して焦点調整される。これにより、モニ
タ6に表示される被写体の映像の焦点ずれがなくなる。
調整機構、及び焦点調整機構を備えたことで、カメラア
ダプタ302側には調整機構を設ける必要がなく、カメ
ラアダプタ302を廉価にすることができる。また、カ
メラアダプタ302に倍率の異なるレンズを収容したも
のや、内視鏡への接続機構が異なるマウントを設けたも
の等、多機種のカメラアダプタ302を廉価にすること
ができ、医療分野におけるさまざまな手技にも対応する
ことができる。更に、カメラヘッド303内の気密ユニ
ット307は、回動することなく、光軸方向にのみ移動
可能な焦点調整機構であるので、光学像の映像が回転す
ることなく良好に調整可能とすることができる。
側に設けた偏心調整、旦つ焦点調整可能な構成を、カメ
ラアダプタ302側に設けたものを図11を用いて説明
する。
ダプタハウジング401が中空で略円筒形に形成されて
おり、このアダプタハウジング401の内側には、略円
筒形のスリーブ402が光軸方向に摺動可能に内嵌され
ている。このスリーブ402の内側には、結像光学系3
01を内蔵する気密ユニット403が収容されている。
尚、この気密ユニット403の気密化の構成、及び光軸
と垂直な方向に位置調整可能に固定するための構成は、
図9で説明したのと同様である。
てた後、内視鏡接眼部13に接続固定して、内視鏡2を
使用する。
像の表示位置がずれたり、映像が欠けてしまうなど画像
偏心、及び焦点調整がある場合は、結像光学系301を
内蔵する気密ユニット403を光軸と垂直方向に移動
し、固定する。その手順は、図9で説明したのと同様で
ある。
300の効果に加えて、カメラアダプタ400側に偏心
調整機構、及び焦点調整機構を備えたことで、カメラヘ
ッド303側には、調整機構を設ける必要がなく、カメ
ラヘッド303を廉価にすることができる。また、カメ
ラヘッド303に各種異なる光学フィルタを収容したも
のや、外観形状が異なるものや、周辺機器を遠隔操作す
るために必要な各種スイッチを内蔵したもの等、多機種
のカメラヘッドを廉価にすることができ、医療分野にお
けるさまざまな手技にも対応することができる。
の電気回路を備えたカメラアダプタ302、及びカメラ
アダプタ302にそれぞれコネクタを設けて、このコネ
クタにより両ユニットの信号の送受を行うことができ
て、画像偏心を防止することができる内視鏡用撮像装置
を図12を用いて説明する。
00は、図9で説明したのと同様に、内視鏡2から出射
される光学像を結像するための結像光学系501を内蔵
するカメラアダプタ502と、この結像した光学像を撮
像して電気信号に変換するための撮像素子であるCCD
36を内蔵するカメラヘッド503とから主に構成さ
れ、内視鏡2の光学像を映像化している。図9で説明し
たテレビカメラ300とは、以下の点が異なる。
を表す調光用の駆動信号が生成され、この駆動信号は、
信号ケーブル9を介してカメラヘッド503に伝達さ
れ、このカメラヘッド503内のハーネス504を経て
カメラアダプタ502内に収納されたアイリス駆動ユニ
ット511に入力される。このアイリス駆動ユニット5
11の持つ絞り羽根505の開口量を可変して内視鏡2
側から入射する光量を調整し、適切な明るさの光学像と
なるように自動調整可能となっている。
円筒形状のアダプタハウジング506の前端には、内視
鏡2を固定するマウント部507が設けられ、内視鏡2
の接眼部の接眼窓508に対向する光軸O上の開口部分
には第1のカバーガラス509が気密的に固定されてい
る。この第1のカバーガラス509で気密的に封止され
たその内側の光軸O上にその中心が位置するように結像
光学系501が取り付けられたレンズ枠510が設けら
れている。
レンズ枠510の外周位置には、リング状のアイリス駆
動ユニット511が取り付けられ、このアイリス駆動ユ
ニット511における図示しない駆動モータに駆動信号
に印加することにより絞り羽根505の開口量を可変し
て結像光学系501に入射される光量を調整できるよう
にしている。このアイリス駆動ユニット511には、ハ
ーネス512の一端が接続され、ハーネス512の他端
はアダプタハウジング506の後端に気密的に固定され
た第1のプラグ513に固定した接点ピン514に接続
されている。
ング506の後端の円形開口に第2カバーガラス515
が気密的に取り付けられ、この第2カバーガラス515
と同心でその周囲のリング形状部分には複数の接点ピン
514がガラスハーメチック封止部516で気密的に固
定されている。つまり、各接点ピン514は、その直径
よりも大きな孔に貫通するように配置された状態で、溶
融したガラスをその周囲の孔に流し込んで気密的に封止
してガラスハーメチック封止部516を形成している。
このように、中心部を光学系通路、その周辺を接点ピン
514でとりまく構成にして、光学アダプタユニット5
02の外径をコンパクトにしている。
ラハウジング520は、後方側をテーパ状に細くした円
筒形状で、その内側にはソケット521、及び接点ピン
522からなる略円筒形の第1レセプタクル523が設
けられている。
略円筒形のスリーブ524が光軸方向に摺動可能に内嵌
されており、スリーブ524内側にはCCD36等を内
蔵する気密ユニット525が収容されている。これらス
リーブ524、及び気密ユニット525の構成の詳細
は、図9で説明したのと同様である。
は、金属製の第3のプラグ526が気密的に取り付けら
れ、この第3のプラグ526にも接点ピン527がガラ
スハーメチック封止部528で接点ピン527が第3の
プラグ526の内外に突出するように気密的に取り付け
られている。そして、気密ユニット525の内部では、
接点ピン527はCCD36の裏面のリード535とハ
ーネス529で接続され、気密ユニット525の外部で
は、フレキシブル基板530が気密ユニット525の接
点ピン527とコネクタ531に接続されている。コネ
クタ531は、第2プラグ532と第2レセプタクル5
33からなり、第2プラグ532の後端部は信号ケーブ
ル9を構成するハーネス534と接続されている。
接点ピン522と信号ケーブル9は、ハーネス504に
て接続されており、カメラアダプタ502接続時は第1
レセプタクル、第1プラグを経由してアイリス駆動信号
がアイリス駆動ユニット511に伝達される。なお、ス
リーブ524の外周面と第1レセプタクル523の内周
面との間、第1レセプタクル523の外周面とカメラハ
ウジング520の内周面との間、更にスリーブ524の
前端部に形成されたフランジ部536と気密ユニット5
25の前端部にそれぞれ水密用Oリング537が介挿さ
れ、カメラハウジング520内部の水密を確保してい
る。
組み立てた後、内視鏡接眼部13に接続固定して、内視
鏡2を使用する。
像の表示位置がずれたり、映像が欠けてしまうなど画像
偏心、及び焦点調整がある場合は、図9で説明したのと
同様である。
装置としてのテレビカメラ300の効果に加えて、カメ
ラアダプタ502は、焦点調整や偏心調整を持たず、ア
ダプタハウジング506に外部と内部に通ずる経路を形
成することがないので、よりオートクレーブ滅菌に必要
な気密を確保することができると共にカメラアダプタ5
02、及びカメラヘッド503は、それぞれオートクレ
ーブに対応できる気密を保ちつつ、且つ電気信号の送受
或いは中継ができる。また、テレビカメラ500の中心
部を光学系通路、その周辺を接点ピンでとりまく構成に
して、カメラアダプタ502の外径をコンパクトにでき
る。更に、カメラヘッド503においても中心部に撮像
光学系501を収納する気密ユニット525と、この気
密ユニット525を偏心調整するための機構を共に第1
レセプタクル523の内周を摺動可能に構成しているの
で、外径をコンパクトにすることができる。
ものではなく、例えば図5、図9、図12に示すカメラ
ヘッドに対して、図8に示すカメラヘッドと同様、撮像
素子の撮像面を、光軸方向に移動自在な素子枠の嵌合長
の中央、或いはその近傍に配設して、焦点調整が可能な
構成としても良い。
像を光電変換する撮像素子と、少なくとも前記光学素子
と前記撮像素子とを内部に含む気密封止体と、この気密
封止体の外部から、前記撮像素子を前記光学素子に対
し、任意に位置調整可能とする撮像素子駆動手段と、を
具備したことを特徴とする内視鏡用撮像装置。
前記光学素子の光軸に対する偏芯調整手段であることを
特徴とする付記項1記載の内視鏡用撮像装置。
前記光学素子と前記撮像素子との光軸方向への焦点調整
手段であることを特徴とする付記項1記載の内視鏡用撮
像装置。
アクチュエータであることを特徴とした付記項2記載の
内視鏡用撮像装置。
気密封止体の内外に対に設けた磁石によることを特徴と
する付記項3記載の内視鏡用撮像装置。
撮像素子を保持する枠体の光軸方向の嵌合長の略中間に
配設したことを特徴とする付記項3記載の内視鏡用撮像
装置。
けた、内視鏡像を結像し、光電変換により電気信号に変
える撮像素子は、撮像素子駆動手段により光学素子から
の光学像に対し、気密封止体内で光学的に調整されると
共に、この撮像素子の撮像面を、この撮像素子を保持す
る枠体の嵌合長の略中間に配設したので、撮像素子を保
持する枠体と、この枠体を摺動自在に保持する外枠との
嵌合隙間によって生じるガタの最も小さい位置に、撮像
面が配設されることになる。
撮像装置の光学系調整機構として、例えば特公平4−5
8753号公報には、撮像素子の撮像面を回動中心とし
た回り対偶を枠体で形成し、更に光軸方向位置調整可能
とした技術が開示されている。
回り対偶で受け、更に鏡筒を被せ、鏡筒を光軸方向に任
意に移動可能にした技術が開示されている。
子のあおり(偏芯)調整、及び撮像素子の光学系に対す
る位置調整機構として、撮像素子の結像面の中心を中心
にした回り対偶構造により、あおり調整としては良好な
効果を得ることができる。又、あおり調整、撮像素子と
この撮像素子を保持する枠体を光軸方向に移動させるこ
とも可能である。
含めて複雑になる。更に、回り対偶を備える撮像素子の
枠体を光軸方向に任意に移動調整可能にするには、術者
が操作可能な焦点調整が必要であり、更に、オートクレ
ーブ滅菌時の高圧水蒸気に対して気密構造とする場合に
は、気密空間内外で調整可能な焦点調整機構が必要にな
る。
像素子を支持するユニット筒に回り対偶を設け、あおり
調整を可能にしているが、光学系に対する微調整は可能
であっても、撮像素子そのものを術者が任意に調整可能
な構造となってはない。更に、オートクレーブ滅菌時の
高圧水蒸気の侵入を防ぐことはできない。
79505号公報では、気密枠体にレンズと撮像素子と
を一体化して収納し、外部から磁石を用いてレンズを駆
動することで焦点調整を行う技術が開示されている。こ
の先行技術によれば、レンズと撮像素子とが気密枠体に
収納されているため、そのままオートクレーブ滅菌を行
っても、高圧水蒸気が気密枠体内に侵入することはな
い。
ある(この磁気連結力を大きくするにはNS両極間の長
さを長くしたり、対になる磁石の数を増加させる必要が
ある)。又、磁気連結力を高めると摺動面の摩擦抵抗が
増大するため、レンズを保持するレンズ鏡筒と、このレ
ンズ鏡筒を摺動自在に支持する枠体との間にある程度の
クリアランスが必要となり、このクリアランスが観察像
のガタになってしまう。
弾性部材で光軸方向の一方へ常時付勢することも考えら
れるが、この弾性部材の付勢力に抗してレンズ鏡筒を動
作させなければならなくなるため、磁石の結合力をさら
に強くしなければならず、結果として、あおり(偏芯)
を抑制することが困難になる。
蒸気の侵入を確実に防止することのできる気密封止体内
に、内視鏡像を結蔵する光学素子と内視鏡像を光電変換
する撮像素子とを配設し、気密を確保した状態で光学素
子に対して撮像素子の位置調整可能とし、且つ撮像素子
のあおりを特別な調整をすることなく抑制することので
きる内視鏡用撮像装置を提供する。
れ、光学系を内蔵したカメラアダプタと、固体撮像素子
を含む撮像光学系を内蔵したカメラヘッドと、を備える
内視鏡用撮像装置において、前記光学系、及び前記撮像
光学系を少なくとも2つの気密ユニット内に気密封止
し、これらの気密ユニットのうち少なくとも1つの気密
ユニットの外周を覆って収納して、該気密ユニットを光
軸と垂直方向に位置調整可能に固定すると共に、枠体内
周面を光軸方向に摺動可能なスリーブを設けることを特
徴とする内視鏡用撮像装置。
れ、電動光学系を内蔵したカメラアダプタ、及び固体撮
像素子を含む撮像光学系を内蔵したカメラヘッドを分
離、接続可能で、前記光学系、及び前記撮像光学系を少
なくとも2つの気密ユニット内に気密封止し、その内一
方の気密ユニットの分離接続部側の端面に気密ハーメチ
ックコネクタを有し、他方の気密ユニット外周に中空筒
状に形成された防水コネクタを有する内視鏡用撮像装置
において、前記気密ユニットの外周を覆って収納し気密
ユニットを光軸と垂直方向に位置調整可能に固定すると
ともに前記防水コネクタの内周面を光軸方向に摺動可能
なスリーブを設けることを特徴とする内視鏡用撮像装
置。
光軸を中心に対向する2対の平面部が外周に形成されて
いる気密ユニットと、前記平面部にそれぞれ形成された
溝であって、光軸を含む断面内においてV字状のV溝
と、テーパ状に形成された先端が前記V溝の内視鏡側斜
面にそれぞれ当接して前記スリーブに対して前記気密ユ
ニットを偏心方向に位置調整可能にする調整ビスと、前
記調整ビスが前記V溝の前端側の斜面を締め付ける光軸
方向成分の力によって押しつけられる前記気密ユニット
を前端側へ移動することを阻むための前記スリーブ、及
び前記気密ユニットにそれぞれ形成された当接面と、前
記スリーブの外周面より半径方向に突出した突出部と、
内視鏡用撮像装置の枠体に形成された溝であって前記突
出部を遊嵌し強制的に案内させる光軸方向に延びるカム
溝と、を設けたことを特徴とする付記項7または8記載
の内視鏡用撮像装置。
結像光学系、変倍光学系、各種フィルタの少なくとも1
つが内蔵されることを特徴とする付記項7または8記載
の内視鏡用撮像装置。
固体撮像素子、各種フィルタの少なくとも1つが内蔵さ
れることを特徴とする付記項7または8記載の内視鏡用
撮像装置。
オートアイリスユニット、オートフォーカスユニット、
パワーフォーカス、パワーズーム等の電気的に光学系を
駆動する電動光学系が内蔵されることを特徴とする付記
項7記載の内視鏡用撮像装置。
実にオートクレーブ滅菌による蒸気浸入を防ぐ気密に構
成した封止体内に気密を確保した状態で光学素子に対し
て撮像素子の位置調整を可能とすることができる。
構成を説明する外観図。
する断面図。
レビカメラ)を説明する断面図。
レビカメラ)を説明する断面図。
い、CCDを内蔵したカメラヘッドの断面図。
レビカメラ)の構成を示す断面図。
レビカメラ)の構成を示す断面図。
カメラ)の構成を示す断面図。
撮像装置) 4 …光源装置 5 …CCU(カメラコントロールユニット) 6 …モニタ 13 …内視鏡接眼部 21 …接続部 23 …第1の外装部材 24 …第2の外装部材 27 …第1の気密枠体(気密封止体) 28 …光学窓 29 …第2の気密枠体(気密封止体) 36 …CCD(固体撮像素子) 39 …光学外枠 45 …アクチュエータ 55 …気密空間 101,112,125,202…気密枠体(気密封止
体) 102 …移動枠体 105 …駆動体 106 …固定体 111,120,121 …外装部材 114 …磁石溝 115 …磁石 116 …回転規制溝 137 …光学外枠 142,208…撮像素子枠(枠体) 200,303,503 …カメラヘッド 302,400,502 …カメラアダプタ 304,520…カメラハウジング 307,403 525 …気密ユニット 310 …気密ユニットハウジング 340,401,506 …アダプタハウジング 511 …アイリス駆動ユニット
Claims (4)
- 【請求項1】光学像を形成する光学素子と、 前記光学像を光電変換する撮像素子と、 少なくとも前記光学素子と前記撮像素子とを内部に含む
気密封止体と、 この気密封止体の外部から、前記撮像素子を前記光学素
子に対し、任意に位置調整可能とする撮像素子駆動手段
と、を具備したことを特徴とする内視鏡用撮像装置。 - 【請求項2】前記撮像素子駆動手段は、前記光学素子の
光軸に対する偏芯調整手段であることを特徴とする請求
項1記載の内視鏡用撮像装置。 - 【請求項3】前記撮像素子駆動手段は、前記光学素子と
前記撮像素子との光軸方向への焦点調整手段であること
を特徴とする請求項1記載の内視鏡用撮像装置。 - 【請求項4】前記撮像素子の撮像面を該撮像素子を保持
する枠体の光軸方向の嵌合長の略中間に配設したことを
特徴とする請求項3記載の内視鏡用撮像装置。
Priority Applications (4)
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- 1999-12-09 JP JP35058199A patent/JP3560884B2/ja not_active Expired - Fee Related
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