(57)【要約】  医療器具を体内に挿入するためのパイプ部２を有するトロカール１である。パイプ部２は、パイプ部外筒２１とパイプ部内筒２２とを含み、パイプ部内筒２２の先端切り欠き部内に、カメラ部５が、パイプ部２の外に回動する展開状態と、パイプ部２内に格納される格納状態との間を回動自在に軸支されている。パイプ部内筒２２には、カメラ部５を展開状態に付勢するコイルバネが収容されている。パイプ部外筒２１は、パイプ部内筒２２上を軸方向にスライド可能に外挿されており、パイプ部２先端に向かってスライドした状態で、パイプ部外筒２１が弾性部材の付勢力に抗してカメラ部５をパイプ部２内に格納するようにした。
2017099153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療器具を体内に挿入するためのパイプ部を有するトロカールであって、
前記パイプ部が、相対的に軸方向にスライド可能なパイプ部外筒とパイプ部内筒とを含むトロカール本体と、
前記パイプ部内筒の先端切り欠き部に配置され、パイプ部の外に回動する展開状態と、パイプ部内に格納される格納状態との間を回動自在に軸支されたカメラ部と、
前記パイプ部内筒に前記カメラ部を展開状態に付勢する弾性部材を有し、前記スライド可能なパイプ部外筒がパイプ部先端に向かってスライドした状態で、パイプ部外筒が前記弾性部材の付勢力に抗してカメラ部をパイプ部内に格納する展開格納機構とを、
備えたことを特徴とするトロカール。
【請求項２】
前記カメラ部は、パイプ部と直交する前記カメラ部幅方向両端が、前記パイプ部内筒に回動自在に軸支され、この軸支点よりパイプ部の半径方向外向き位置で、前記弾性部材の一端が接続され、カメラ部をパイプ部後方に付勢しているカメラ部保持機構を備えた請求項１に記載のトロカール。
【請求項３】
前記カメラ部は、ハウジングと、このハウジングの前面に取り付けられ且つレンズおよび撮像センサを取り付けたカメラマウントとを備えており、前記ハウジングは、前記格納状態で前記パイプ部内筒と同一面となる背面を有しており、前記展開状態で前記レンズがパイプ部の前方に臨んでいる請求項１または２に記載のトロカール。
【請求項４】
前記カメラマウントは、前記レンズの前面に取り付けられた透光性保護カバーをさらに備えている請求項３に記載のトロカール。
【請求項５】
前記パイプ部に対して術者側に位置するヘッド部をさらに備え、ヘッド部は、前記パイプ部内に前記医療器具を挿通させるための開口部を有する請求項１〜４のいずれかに記載のトロカール。
【請求項６】
前記撮像センサを制御する制御手段が、前記ヘッド部の外面に設けたコネクタ部内に設けられている請求項３または４に記載のトロカール。
【請求項７】
前記パイプ部外筒とパイプ部内筒との間にケーブルが挿通されており、このケーブルの一端は前記撮像センサに接続され、他端が前記制御手段に接続されている請求項６に記載のトロカール。
【請求項８】
前記制御手段には、外部へ画像信号を送信する外部ケーブルが接続されている請求項６または７に記載のトロカール。
【請求項９】
前記コネクタ部は、前記ヘッド部の周方向において、前記カメラ部の取り付け位置とは異なる位置に配置されている請求項６〜８のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１０】
前記コネクタ部は、前記ヘッド部の周方向において、パイプ部２の軸心に対して、前記カメラ部の取り付け位置と対称な位置に配置されている請求項９に記載のトロカール。
【請求項１１】
前記カメラ部を前記パイプ部内への格納状態でロックするためのロック手段を備えた請求項１〜１０のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１２】
前記パイプ部外筒は、前記カメラ部が前記パイプ部内筒の先端の切り欠き部からパイプ部の外に展開した状態で、カメラ部よりも後方に位置するように、前記パイプ部内筒よりも長さが短く形成されている請求項１〜１１のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１３】
前記パイプ部外筒と前記パイプ部内筒の間にチューブ状のシール材が介在している請求項１〜１２のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１４】
前記カメラ部は、第１の光学要素、第２の光学要素および撮像センサを備え、
第１の光学要素が第２の光学要素の前面に配置された第１レンズＬ１としての前記透光性保護カバーであり、
第２の光学要素が、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４を備え、
物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１、負のパワーを有する第２レンズＬ２、正のパワーを有する第３レンズＬ３および正のパワーを有する第４レンズＬ４から構成され、
第１レンズＬ１は像面側が凹面で構成された平凹レンズ、
第２レンズＬ２は物体側に凸面を構成したメニスカス凹レンズ、
第３レンズＬ３は物体側に凸面を構成したメニスカス凸レンズ、および
第４レンズＬ４は両凸レンズであって、
第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に絞りＳ７を備えると共に、第２から第４レンズは全て両面が非球面で構成されている請求項１記載のトロカール。
【請求項１５】
前期第１レンズＬ１は、物体側が平面であり、像面側が球面で構成された平凹面レンズである請求項１４に記載のトロカール。
【請求項１６】
前記第１レンズＬ１から第４レンズＬ４までの全てのレンズが樹脂レンズであり、第１レンズが光学要素を構成する平凹レンズ部と前記低背光学系を使用する装置本体への装着を可能とする周壁部とを一体に構成した請求項１４または１５に記載のトロカール。
【請求項１７】
第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式：
【数５】
2017099153.tif 000022
を満足する請求項１４〜１６のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１８】
第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸上面間隔をｔ２としたとき、以下の条件式：
【数６】
2017099153.tif 000023
を満足する請求項１４〜１７のいずれかに記載のトロカール。
【請求項１９】
第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式：
【数７】
2017099153.tif 000024
を満足する請求項１４〜１８のいずれかに記載のトロカール。
【請求項２０】
前記カメラ部は、前記レンズを収容した鏡筒、前記撮像センサおよび回路基板が取り付けられたカメラマウントと、このカメラマウントが取り付けられ前記パイプ部に回動自在に軸支されたハウジングを備えている請求項１４に記載のトロカール。
【請求項２１】
前記カメラマウントは、前記鏡筒を筒内に収容する有底筒形で構成され、底部に前記撮像センサおよび回路基板が取り付けられ、先端開口が前記透光性保護カバーで覆われていると共に、透光性保護カバーの周縁がカメラマウントの開口周縁部に水密的に取り付けられている請求項１４または２０に記載のトロカール。
【請求項２２】
前記医療器具は、前記パイプ部内筒内を経て体内に挿入される請求項１〜２１のいずれかに記載のトロカール。
【請求項２３】
物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１、負のパワーを有する第２レンズＬ２、正のパワーを有する第３レンズＬ３および正のパワーを有する第４レンズＬ４を備え、
第１レンズＬ１は像面側が凹面で構成された平凹レンズ、
第２レンズＬ２は物体側に凸面を構成したメニスカス凹レンズ、
第３レンズＬ３は物体側に凸面を構成したメニスカス凸レンズ、
第４レンズＬ４は両凸レンズであって、
第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に絞りＳ７を備えると共に、第２から第４レンズは全て両面が非球面で構成されていることを特徴とする低背型光学系レンズ。
【請求項２４】
前期第１レンズＬ１は、物体側が平面であり、像面側が球面で構成された平凹面レンズである請求項２３に記載の低背型光学系レンズ。
【請求項２５】
前記第１レンズＬ１から第４レンズＬ４までの全てのレンズが樹脂レンズであり、第１レンズが光学要素を構成する平凹レンズ部と前記低背光学系を使用する装置本体への装着を可能とする周壁部とを一体に構成した請求項２３または２４に記載の低背型光学系レンズ。
【請求項２６】
第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式：
【数８】
2017099153.tif 000025
を満足する請求項２３〜２５のいずれかに記載の低背光学系レンズ。
【請求項２７】
第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸上面間隔をｔ２としたとき、以下の条件式：
【数９】
2017099153.tif 000026
を満足する請求項２３〜２６のいずれかに記載の低背光学系レンズ。
【請求項２８】
第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式：
【数１０】
2017099153.tif 000027
を満足する請求項２３〜２７のいずれかに記載の低背光学系レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内視鏡外科手術に用いられるトロカールおよび低背型光学系レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、患者のＱＯＬ（quality of life）維持・向上のために腹腔内に内視鏡を挿入する腹腔鏡下手術などの低侵襲外科手術が求められている。腹腔鏡下手術は腹腔内に炭酸ガスを注入して腹壁を膨らませ、手技のための空間と視野を確保する。そして腹壁に小さい孔を設け、トロカールと呼ばれる器具を挿入し、そこから内視鏡(CCDカメラ等)や鉗子等の外科器具を患者の体内に挿入し、内視鏡によってモニターに表示される映像を観察しながら手術を行うのが一般的である（特許文献１，２）。【０００３】
このような従来の内視鏡外科手術では、通常、挿入される内視鏡は１本であるので、視野が限られ、術者が処置中にモニターを見て判断できる情報が非常に少ない。一方、内視鏡をさらに追加挿入することでより広い視野を確保することができるが、内視鏡を挿入するために新たに体壁に穴を開ける必要があり、患者への負担が大きくなってしまう。そこで、腹腔鏡手術に使用するトロカールに小型カメラを装着することで、腹腔鏡手術において観察視野の拡大を目指した提案がなされている（特許文献３）。【０００４】
すなわち、特許文献３には、腹腔内にトロカールを挿入する際は、カメラをトロカール内に格納し、腹腔内にトロカールの先端部分が挿入された時点において、トロカール外にカメラを展開する機構が採用されている。
しかし、カメラの格納や展開を操作するための機構をトロカール内に設置する必要があるため、トロカール自体の内径、外形が大きくなり、そのため患者への負担が大きくなってしまうという問題がある。
また、トロカールのカメラには複数枚のレンズと、表面保護カバーとを必要とし、さらにトロカールに装着するカメラは防水構造であることが求められる。そのため、カメラの低背化（薄型化）を実現することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０４６７８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７４７５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の課題は、OLE_LINK1OLE_LINK6省スペースなカメラ展開機構を備えたトロカールを提供するOLE_LINK1OLE_LINK6ことである。
本開示の他の課題は、低背化した光学系レンズを備えたトロカールおよび低背型光学系レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のトロカールは、医療器具を体内に挿入するためのパイプ部を有するトロカールであって、前記パイプ部が、相対的に軸方向にスライド可能なパイプ部外筒とパイプ部内筒とを含むトロカール本体と、前記パイプ部内筒の先端切り欠き部に配置され、パイプ部の外に回動する展開状態と、パイプ部内に格納される格納状態との間を回動自在に軸支されたカメラ部と、前記パイプ部内筒に、前記カメラ部を展開状態に付勢する弾性部材を有し、前記スライド移動可能なパイプ部外筒がパイプ部先端に向かってスライドした状態で、パイプ部外筒が前記弾性部材の付勢力に抗してカメラ部をパイプ部内に格納する展開格納機構とを、備える。【０００８】
本開示のトロカールにおけるカメラ部は、第１の光学要素、第２の光学要素および撮像センサを備える。第１の光学要素は、第２の光学要素の前面に配置された第１レンズＬ１としての前記透光性保護カバーであり、第２の光学要素が、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４を備え、物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１、負のパワーを有する第２レンズＬ２、正のパワーを有する第３レンズＬ３および正のパワーを有する第４レンズＬ４から構成され、第１レンズＬ１は像面側が凹面で構成された平凹レンズ、第２レンズＬ２は物体側に凸面を構成したメニスカス凹レンズ、第３レンズＬ３は物体側に凸面を構成したメニスカス凸レンズ、および第４レンズＬ４は両凸レンズであり、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に絞りＳ７を備えると共に、第２から第４レンズは全て両面が非球面で構成されている。【０００９】
本開示の低背型光学系レンズは、物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１、負のパワーを有する第２レンズＬ２、正のパワーを有する第３レンズＬ３および正のパワーを有する第４レンズＬ４から構成される。第１レンズＬ１は像面側が凹面で構成された平凹レンズ、第２レンズＬ２は物体側に凸面を構成したメニスカス凹レンズ、第３レンズＬ３は物体側に凸面を構成したメニスカス凸レンズ、および第４レンズＬ４は両凸レンズであって、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に絞りＳ７を備えると共に、第２から第４レンズは全て両面が非球面で構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、カメラ部の展開・格納が、パイプ部内筒に対してスライド可能に外挿されたパイプ部外筒によって行われるため、大きなスペースをとることなくカメラ部の展開・格納が可能である。そのため、トロカールの外径を小さく、内径を大きくすることができ、トロカールの小型化により患者への負担が軽減されると共に、鉗子等の外科器具を体内に挿入するのに支障をきたすことがない。
また、体内でカメラ部を展開した状態で、トロカールを体内から抜去したとしても、カメラ部は、抜去時にパイプ部の軸方向を後端側から先端側に向かって加わる外力で回動してパイプ部内筒内に格納されるので、安全である。【００１１】
本開示の低背型光学系レンズによれば、第１レンズに負のパワーを持たせたことで、第２から第４レンズの設計において収差補正が容易となり、安定した光学系レンズを提供できる。また、第２レンズから第４レンズは全て両面が非球面で構成されているので、収差補正を良好に実施することができる。
第１レンズの凹面を球面で構成する場合には、第１レンズの組立て公差を緩和することが可能となる。
さらに、カメラ部前面の透光性保護カバーは、それ自体で光学的性能を有し、レンズ機能を有するため、レンズの枚数が少なくなり、かつ透光性保護カバーとレンズとを近接させることができる。そのため、カメラの低背化（薄型化）が可能となり、従来のように、カメラ装着によりトロカールが大型化するのを回避することができる。
また、透光性保護カバーとカメラマウントとを水密的に一体化できるので、カメラをより一層低背化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態に係る、カメラ展開状態のトロカールを示す斜視図である。
【図２Ａ】図１に示すトロカールの側面図である。
【図２Ｂ】図１に示すトロカールの断面図である。
【図３Ａ】図１に示すトロカールのカメラ格納状態での側面図である。
【図３Ｂ】図１に示すトロカールのカメラ格納状態での断面図である。
【図４Ａ】図２Ａに示すトロカールからトロカール・シャフトを抜去した状態におけるトロカールの側面図である。
【図４Ｂ】図２Ｂに示すトロカールからトロカール・シャフトを抜去した状態におけるトロカールの断面図である。
【図５】トロカールのヘッド部を示す断面図である。
【図６】本開示の一実施形態に係るトロカールの分解斜視図である。
【図７】本開示の一実施形態における気密構造ユニットの分解斜視図である。
【図８】図７の破断分解斜視図である。
【図９】気密構造ユニットの組立て状態を示す破断斜視図である。
【図１０】図９に示す気密構造ユニットを９０°回転させた状態を示す断面図である。
【図１１Ａ】カメラ部展開状態におけるトロカールの先端部を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】カメラ部展開状態におけるトロカールの先端部を示す断面図である。
【図１２】カメラ部の断面図である。
【図１３】カメラ部展開状態におけるトロカールの先端部を術者側（手前側）から見た斜視図である。
【図１４】カメラ部の回動機構を説明するための斜視図である。
【図１５Ａ】カメラ部の構造を示す破断斜視図である。
【図１５Ｂ】光学系レンズの断面図である。
【図１５Ｃ】光学系レンズを構成するレンズＬ４の斜視図である。
【図１６Ａ】カメラ格納状態におけるパイプ部外筒の動作を示す断面図である。
【図１６Ｂ】カメラ展開状態におけるパイプ部外筒の動作を示す断面図である。
【図１７Ａ】トロカール・シャフトによるカメラ部のロック機構を説明するための模式図である。
【図１７Ｂ】トロカール・シャフトによるカメラ部のロック機構を説明するための模式図である。
【図１８】栓部材の形態を示す斜視図である。
【図１９Ａ】トロカールの使用方法を示す斜視図である。
【図１９Ｂ】トロカールの使用方法を示す斜視図である。
【図１９Ｃ】トロカールの使用方法を示す斜視図である。
【図１９Ｄ】トロカールの使用方法を示す斜視図である。
【図２０】トロカールの使用状態を示す説明図である。
【図２１】本開示の他の実施形態に係るトロカールを示す斜視図である。    OLE_LINK2OLE_LINK3
【図２２Ａ】本開示のさらに他の実施形態に係るトロカールを示す斜視図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに示すトロカールの側面図である。OLE_LINK2OLE_LINK3
【図２３】実施例１におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２４】実施例２におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２５】実施例３におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２６】実施例４におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２７】実施例５におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２８】実施例６におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図２９】実施例７におけるレンズ構成を示す説明図である。
【図３０】実施例１の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３１】実施例２の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３２】実施例３の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３３】実施例４の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３４】実施例５の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３５】実施例６の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【図３６】実施例７の光学系レンズの収差図（球面収差、非点収差および像面湾曲）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
＜トロカールの全体構造＞
図１は本開示の一実施形態に係るトロカール１を示している。このトロカール１は、例えば腹腔鏡下手術に用いられるものであって、術時に挿入する方向に見て先端側（以下、「遠方位置」という場合がある）にあるパイプ部２と、術者側(以下、「手前側」という場合がある)の位置にあるヘッド部３とから構成される。
【００１４】
トロカール１には、ヘッド部３からパイプ部２を貫通したトロカール・シャフト４が装着されている。トロカール・シャフト４は、先端に、体壁を通して腹腔内に穿刺するための穿刺部４ａが形成され、後端にはハンドル部４ｂが形成されている。穿刺部４ａは先端がパイプ部２の内径に略一致するような円錐形状を有する。ハンドル部４ｂは、術者がトロカール・シャフト４のトロカール１への挿入および抜き取りの操作を行うためのものである。
【００１５】
トロカール１は、図１および図２Ａ、Ｂに示すように、パイプ部２の先端に撮像手段としてのカメラ部５が取り付けられている、図１および図２Ａ、Ｂは、カメラ部５を展開した状態を示している。一方、図３Ａ、Ｂは、カメラ部５をパイプ部２内に格納した状態を示している。図３Ｂに示すように、トロカール・シャフトの穿刺部４ａに続く先端部４ｃは、パイプ部内径と実質的に同じ外径を有する柱状に形成され、カメラ部５の格納状態では、カメラ部５の格納スペースを確保するために、その一部に切り欠き部６が形成されている。そして先端部４ｃからハンドル部４ｂにいたる連結部４ｄは先端部４ｃに比べ外径が小さく形成されている。かかる構造を採用しているのは、外径を大きく形成した先端部４ｃにより、カメラ部５を備えたパイプ部２の先端をその内部から支えることでトロカール１を挿入する際にかかる大きな力に対して十分な強度を確保するためである。
ちなみに、パイプ部２の内径が１２．７ｍｍであるとき、柱状の先端部４ｃの外径は１２．６ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００１６】
図４Ａ、Ｂは、図２Ａ、Ｂに示す状態からトロカール・シャフト４を抜き取ったトロカール１を示している。トロカール１のパイプ部２は、図４Ｂに示すように、パイプ部外筒２１とパイプ部内筒２２とを含む二重構造となっている。ヘッド部３は、パイプ部外筒２１と一体に形成されたヘッド部外筒３１と、パイプ部内筒２２と一体に形成されたヘッド部内筒３２とを含む。
なお、パイプ部外筒２１とヘッド部外筒３１、およびパイプ部内筒２２とヘッド部内筒３２とは、一体に連結もしくは接続されたものであってもよい。
【００１７】
＜ヘッド部＞
次にヘッド部の構造について説明する。ヘッド部内筒３２は、腹腔内に炭酸ガス、空気等のガスを送り込む送気管１０を備える（図１を参照）。ヘッド部内筒３２に取り付けられた送気管１０から送り込まれるガスは、パイプ部内筒２２を通って腹腔内に送り込まれ、腹腔内が与圧される。
【００１８】
ヘッド部３は、図５および図６に示すように、前記したヘッド部外筒３１とヘッド部内筒３２とを備えた二重構造となっている。さらにヘッド部内筒３２内には、気密構造ユニット４４が収容されており、この気密構造ユニット４４をヘッド部内筒３２内の所定位置に固定するために、ヘッド部内筒３２の基端側には栓部材４０を備える。ヘッド部外筒３１と、気密構造ユニット４４を収容したヘッド部内筒３２は、ヘッド部本体を構成する。
栓部材４０は、中央部にトロカール・シャフト４を挿通させるための開口部７を有する。図５では、開口部７にトロカール・シャフト４が挿入され、ハンドル部４ｂが栓部材４０に係止している。そして、トロカール・シャフト４を引き抜いた後、開口部７から鉗子等の医療器具(図示せず、以下、術具ということがある。) が挿入可能になる。
栓部材４０の外周面には、カメラ部５から延びるフレキシブルケーブル２８（信号・電源用ケーブル・ＦＰＣケーブル）が接続されるコネクタ部１１が形成されている。
【００１９】
次に気密構造ユニット４４について図７乃至図１０を参照して説明する。
気密構造ユニット４４は、図７および図８に示すように、ヘッド部内筒３２の先端側 (遠方位置)にダックビル弁８を有し、さらに、ダックビル弁８から手前側（術者側）に向かって配置したシールユニット６０とから構成されている。
ダックビル弁８は、外周面にフランジ８ａを有している。一方、気密構造ユニット４４を装着するヘッド部内筒３２の内周面には、フランジ８ａが当接する段部５０が形成されている（図６を参照]。そして、フランジ８ａの先端側には凹部５１が形成され、一方、これに対応して、段部５０には凸部５２が形成されている。そのため、ダックビル弁８を含む気密構造ユニット４４の装着時に、ダックビル弁８を所定の位置に確実に位置決めすることができる。なお、凹部５１および凸部５２は、それぞれ１つだけであってもよく、複数設けてもよい。
シールユニット６０は、ダックビル弁８から手前側（術者側）に向かって順にシールホルダー４２、ドーム型シール固定用先端側マウント９１、ドーム型シール９２、気密用ゴムカバー３７およびドーム型シール固定用手前側マウント９３を備える。このシールユニット６０は、術具を挿入し使用する際に術具と密着することで腹腔内に与圧されたガスの漏洩を防止するためのシール構造体であり、このような複数の部材より構成されている。
【００２０】
ダックビル弁８は、アヒルの口ばし形の弁機構であり、開口部７とパイプ部２内とを仕切っている。ダックビル弁８は、図９に示すように、トロカール・シャフト４や鉗子等の術具を挿入する前の状態において腹腔内に与圧されたガスの漏洩を防止するために閉じており、トロカール・シャフト４や術具は、開閉口８１を押し開くようにしてパイプ部２内に挿入される。ダックビル弁８は、弾性材料としてのシリコーンゴムなどのエラストマー材から形成される。
図１０は、図９の状態から９０°回転させた気密構造ユニット４４を示している。
【００２１】
図７及び図８に戻り、シールユニット６０を説明する。シールホルダー４２は、ポリカーボネートやアセタールなどの樹脂材料から形成され、ダックビル弁８のフランジ８ａより手前側の円筒部８ｂに嵌合する大径部４２aと、ドーム型シール固定用先端側マウント９１のフランジ部９１ｂを位置決めする小径部４２ｂを備えた平面部４２ｃとから構成される。そして、後述する気密ゴムカバーを保持するためのホルダーとして機能している。
ドーム型シール固定用先端側マウント９１は、ポリカーボネート樹脂などから形成され、ドーム型シール９２と嵌合する周壁部９１ａとフランジ部９１ｂとから構成され、フランジ部９１ｂには複数本（図では６本）のピン９１ｃが一体に形成されている。
【００２２】
ドーム型シール９２は、弾性材料としてのシリコーンゴムなどのエラストマー材から形成され、トロカール・シャフト４やその他の術具を挿入するための器具挿入口４１を有するシール部本体９２ａとフランジ部９２ｂとから構成される。フランジ部９２ｂにはドーム型シール固定用先端側マウント９１に設けたピン９１ｃが挿通する位置決め用の孔４５が設けられている。
【００２３】
気密用ゴムカバー３７は、弾性材料としてのシリコーンゴムなどのエラストマー材から形成され、ダックビル弁８とドーム型シール９２とを連接し、それらの間の気密性を高める機能を有する。気密用ゴムカバー３７は、筒状部３７ａと、その先端側に設けた第１小径部３７ｂと、手前側に設けた第２小径部３７ｃとを備え、第２小径部３７ｃにはドーム型シール９２の動きに追従できるように蛇腹部３７１が形成される。また、第２小径部３７ｃに設けた蛇腹部３７Iの更に内径側の開口３９周縁には平坦な周縁部（平坦部）３７ｄが形成され、この周縁部（平坦部）３７ｄにはピン９１ｃが挿通する位置決め用の孔４６が形成されている。
【００２４】
ドーム型シール固定用手前側マウント９３は、ポリカーボネートやポリアセタールなどの樹脂材料から形成され、ドーム型シール９２と嵌合する周壁部９３ａとフランジ部９３ｂとから構成され、フランジ部９３ｂにはドーム型シール固定用先端側マウント９１に設けたピン９１ｃが挿通する位置決め用の孔４７が設けられている。
【００２５】
気密構造ユニット４４の組立て状態を図５、図９および図１０に示す。組立てにあたっては、ドーム型シール固定用先端側マウント９１、ドーム型シール９２、気密用ゴムカバー３７およびドーム型シール固定用手前側マウント９３の４つの部品の各々の平面部４２ｃ、フランジ部９１ｂ、９２ｂ、３７ｄ及び９３ｂを重ね合わせ、先端側マウント９１に設けたピン９１ｃを、気密用ゴムカバー３７およびドーム型シール固定用手前側マウント９３に設けた孔４５,４６,４７に順に挿通させる。そして、最後にピン９１ｃの先端を熱でかしめることにより一体化した後、気密用ゴムカバー３７の先端側に設けた第１小径部３７ｂにてシールホルダー４２の遠方位置側端縁４２ｄを保持することで、シールユニット６０が組み立てられる。
なお、ドーム型シール固定用手前側マウント９３のフランジ部９３ｂの外周縁には、フランジ部９３ｂの平面部分よりも手前側に向かって伸びた突出縁９３ｄが形成されている（図7参照）。この突出縁９３ｄの突出量は、図９に示すように、熱でカシメられたピン９１ｃが突出縁９３ｄから突出することなく、突出縁９３ｄ内に収納される程度あればよい。
このように、フランジ部９１ｂ、９２ｂ、３７ｄ及び９３ｂを重ね合わせ、ドーム型シール９２を一体化させることで、ドーム型シール９２の器具挿入口４１に挿入された術具の動きに連動して、ドーム型シール９２が気密用ゴムカバー３７に設けた蛇腹部３７１に作用し、器具挿入口４１の密着状態を維持しつつドーム型シールを動かすことが可能となる。
【００２６】
ついで、シールユニット６０を構成する気密用ゴムカバー３７の先端側に設けた第１小径部３７ｂをダックビル弁８のフランジ部８aの手前側の面と密接させることで気密構造ユニット４４を得る。この状態で、図６に示すように、気密構造ユニット４４をパイプ内筒３２内に挿入し、パイプ内筒３２の内面に形成された段部３２aにダックビル弁８のフランジ部８aを係止させ、さらに手前側より栓部材４０をパイプ内筒３２に嵌着させる。
このとき、栓部材４０の先端面４０ａ（図５参照）が、ドーム型シール固定用手前側マウント９３の突出縁９３ｄと当接し、この当接力が熱でカシメられたピン９１ｃを介してドーム型シール固定用手前側マウント９１に伝達され、更にこのドーム型シール固定用手前側マウント９１と当接したシールホルダー４２の先端側（遠方位置側端縁４２ｄ）を介して、気密用ゴムカバー３７の先端側に設けた第１小径部３７ｂに伝わり、ダックビル弁８のフランジ部８aの手前側の面と密接させることが可能となる。
これにより、上記４つの部品が一体となってダックビル弁８のフランジ部８aに押さえつけられることで、ダックビル弁８およびドーム型シール９２が気密状態で連結される。
この実施例では、気密構造ユニット４４をシールユニット６０とダックビル弁８とを密接させた構造を採用したが、シールユニット６０の気密用ゴムカバー３７を用いてダックビル弁８まで一体化することも勿論可能である。すなわち、気密用ゴムカバー３７とダックビル弁８とを接合したり、一体に成形してもよい。
【００２７】
＜カメラ部＞
カメラ部６は、後述するように、パイプ部２内に格納でき、腹腔内でパイプ部２の外周面から外方に展開される。図２および図３は、それぞれトロカール１におけるカメラ部５の展開状態および格納状態を示している。図４Ａ、Ｂは、トロカール１からトロカール・シャフト４を抜き取り、かつカメラ部５を展開した状態を示している。
【００２８】
図１１Ａ、Ｂは、図４Ａ、Ｂの先端部を拡大した図であり、カメラ部５は、パイプ部２の外に展開した状態となっている。カメラ部５は、パイプ部内筒２２の先端切り欠き部２３内に収容できるように、両端が回動自在に軸支されている。これにより、カメラ部５は、パイプ部２の外に撮影可能に回動する展開状態と、パイプ部２内に格納される格納状態との間を自在に回動することができる。このように、展開状態のカメラ部５は、パイプ部内筒２２の先端部に位置しているので、パイプ部２に視界を遮られることがないので、術野を撮影するのに好適である。
【００２９】
すなわち、カメラ部５は、略コ字形のハウジング１３と、このハウジング１３の前面（本実施形態ではコ字形内底面）に取り付けられたカメラマウント１７とを備えており、カメラマウント１７には、光の透過方向に沿って順にレンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、撮像センサ保護用透光板１５および撮像センサ１６（ＣＭＯＳなど）が取り付けられている。レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、鏡筒２５内に積層配置されている。
撮像センサ１６にはフレキシケーブル２８が接続される。フレキシブルケーブル２８は、パイプ部外筒２１とパイプ部内筒２２との間を通り、各々パイプ部外筒２１、パイプ部内筒２２と接続されたヘッド部外筒３１とヘッド部内筒３２との間隙を通って、ヘッド部外筒３１の手前側単縁よりヘッド部３の外側に引き出され、コネクタ部１１のヘッド部３側の面に形成された開口（図示せず）よりコネクタ部１１に引き込まれ、後述する回路基板１００（図５参照）に接続される。また、レンズ１４ａの前面には、透光性保護カバー１８が取り付けられている。
レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び保護用透光板１５は光学硝子や光学樹脂で作成することができるが、安価に製造できることや非球面成形が容易な樹脂材料で作成することが望ましい。
これらレンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび保護用透光板１５より構成される光学系の詳細については後述する。
【００３０】
撮像センサ１６に接続されたフレキシブルケーブル２８の裏面側には、撮像センサ補強用金属板１９（裏板）が配置される。この撮像センサ補強用金属板１９は、フレキシブルケーブル２８に直接実装しているため、撮像センサ１６の平面性を維持し、センサを保護するためである。補強用金属板１９としては、撮像センサ１６の放熱効果もあるアルミニウム板を使用するのが好ましい。かくして、図１５Ａに示すように、金属板１９で補強されたフレキシケーブル２８に直接実装された撮像センサ１６が、カメラマウント１７の背面側開口部１７ａより挿入され、鏡胴２５が装着される小径円筒部１７ｂとの境界部に形成された段差（平面）部１７ｃに撮像センサを有するフレキシケーブル２８を接着固定し、カメラマウント１７に保護カバー１６をその表面に備えた撮像センサ２５が位置決め固定される。そして、この補強用金属板１９とハウジング１３との間は例えばシリコーン材のような充填材１９´で封止されている（図１１Ｂ）。
【００３１】
ハウジング１３は、カメラ部５の格納状態でパイプ部内筒２２と同一面となる曲面状の背面部１３ａを有しており、背面部１３ａの両側部には側面部１３ｂが形成されている。背面部１３ａが上記のような曲面状であるので、カメラ部５の格納時および展開時におけるパイプ部外筒２１のスライドを円滑に行うことができる。また、カメラ部５の展開状態では、レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃはパイプ部２の前方に臨んでいる。そして、ハウジング１３の内面部はカメラ部５のレンズ１４のフードとしても機能しており、術中、腹腔鏡の照明光の一部が迷光として入射しないように遮光することができる。
なお、図１４を参照し、ハウジング１３の図中上部（カメラ収納状態ではトロカールの遠方位置）には側面部１３ｂに隣接して傾斜部１３ｅが設けられている。この傾斜部１３ｅは背面部１３ａ側より側面部１３ｂの端縁１３ｆに向かって遠方端側１３ｇとの幅が狭幅（ｄ１＞ｄ２）となるよう形成されている。これは、カメラ収納時において、傾斜部１３ｅがパイプ部内筒２２の遠方端（先端部）に設けた傾斜部２２ｅ（図２Ａ参照）と接触させるものであるが、旋回収納する際のハウジングと内筒との接触面を確保し易いように角部を鈍角とし、同時に接触面面積を確保することでカメラ部５を確実に保持するための構造である。
【００３２】
図１１から図１４を用いて、本開示のカメラ部保持機構ならびに展開格納機構１１０を説明する。
ハウジング１３の両側面部１３ｂ、１３ｂには、図１２および図１３に示すように、下端部にパイプ部内筒２２内を下方に延びる突出部１３ｃがそれぞれ形成されており、各突出部１３ｃには、軸部２０がパイプ部２の軸方向に対して直交する外向きにそれぞれ突出して形成されている。
そして、軸部２０は、図１１Ａ、Ｂおよび図１３に示すように、パイプ部内筒２２の先端切り欠き部２３の両側部から手前側に向かって斜めに切り欠かれた傾斜溝２４を挿通して、傾斜溝２４に係合している。この軸部２０の中心はカメラ部５を回動させる軸支点Ｓとなる。これにより、コンパクトでありながら、後述するコイルバネ１２（弾性部材）の引く力を利用してカメラ部５を起倒させる際のモーメントを確保することができる。また、上記のように傾斜した傾斜溝２４を採用しているため、カメラ部５の装着が容易である。
【００３３】
図１４に示すように、ハウジング１３の底部１３ｄの両側部には、Ｌ形部４５が下方にそれぞれ突設されており、このＬ形部４５にコイルバネ１２の一端にあるリング状部１２ａが係止される。２本のコイルバネ１２は、図１３に示すように、パイプ部内筒２２の先端切り欠き部２３から手前側（術者側）にパイプ部２の軸方向に沿って延びる凹溝４６内に収容されており、コイルバネ１２の手前側他端にあるリング状部１２ｂは凹溝４６内に固定されている。
【００３４】
コイルバネ１２の一端（リング状部１２ａ）は、軸部２０より手前側で、かつ軸部２０よりパイプ部２の半径方向外向き位置に係止されている。これにより、カメラ部５を手前側に付勢している。これにより、カメラ部５は、軸支点Ｓを回動中心として後方に回動し、展開状態となる。
そのため、体内でカメラ部５を展開した状態で、トロカール１を体内から引き抜いた場合、カメラ部５は、抜去時にパイプ部２の軸方向を後端側から先端側に向かって加わる外力で回動してパイプ部内筒２２内に格納されるので、安全である。
特にカメラ部５に後端側から先端側に向かって想定していない大きな力が作用した場合、Ｌ形部４５とコイルバネ１２一端のリング状部１２ａとの係合が外れるように構成されており、軸部２０はパイプ部内筒２２の傾斜溝２４に係合しているので、軸部２０が傾斜溝２４をすべるように離脱して、カメラ部５を離脱させることができる。これにより、緊急時等において、カメラ部５を破損させること無く、トロカール１から離脱させることが可能になり、安全性を高め、かつカメラ部５の破損リスクを少なくすることができる。
このとき、コイルバネ１２は他端が固定されているので、腹腔内への落下することはない。
【００３５】
本実施形態では、カメラ部５をできる限り小さくするために、フレキシブルケーブル２８に撮像センサ１６を直接実装している。そして、この実装部には、撮像センサ１６を制御するコントローラ機能を備えておらず、クロック制御などのコントローラ機能は、ヘッド部３に設けた回路基板１００（制御手段、図５参照）に配置されている。したがって、撮像センサ１６に直接実装されたフレキシブルケーブル２８の端部は、ヘッド部３のコネクタ部１１において回路基板１００に接続され、この回路基板１００からハンダ付けされた外部ケーブル１０２（USBケーブル）にて外部へ画像信号が送り出される。
【００３６】
透光性保護カバー１８を透明性の光学用樹脂から形成する場合、図１５Ａ、１５Ｂに示すように、レンズ１４ａに隣接する内面が凹曲面１８１となって、光学性能を有させることが可能となる。そのため、透光性保護カバー１８自体がレンズの機能を発揮するため、使用するレンズの数を低減でき、また、透光性保護カバー１８とレンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間隔も小さくすることができ、カメラ部５の薄型化・小型化が可能となる。また後述する周壁などの構造を一体成形することが可能となる。
また、透光性保護カバー１８は周壁１８２を有しており、この周壁１８２には孔２６が形成されている。一方、カメラマウント１７は先端側に爪部２７を有しており、透光性保護カバー１８の取り付け時に孔２６に爪部２７が係止することにより一体化される。その際、防水性を確保するために、ゴム等のシール材２９がカメラマウント１７と透光性保護カバー１８との間に嵌着されている。そのため、カメラ部５は水密構造となり、体壁内で使用するのに好適である。
【００３７】
＜ロック機構（１）＞
次に、カメラ部５を展開状態または格納状態で保持させ、不用意にカメラ部５が動作するのを防止するためのロック機構を説明する。図１６Ａ、Ｂは、それぞれ格納状態を示す図３Ｂおよび展開状態を示す図２Ｂの各断面図を９０°回転させた断面図を示している。
図１６Ａ、Ｂに示すように、パイプ部内筒２２が接続されるヘッド部内筒３２の外周面には軸方向に２つの凹部３０ａ、３０ｂが並設されている。一方、パイプ部外筒２１が接続されるヘッド部外筒３1には爪状の凸部３３を有するロックレバー３４が取り付けられている。
なお、凹部３０ａ、３０ｂ及びロックレバー３４は、１８０度対称の位置に一対設けられている。
カメラ部５の格納状態（図１６Ｂ）では、ロックレバー３４の先端に設けられた凸部３３は、先端側の凹部３０ａに係止して、パイプ部外筒２１をロックしている。一方、カメラ部５の展開状態（図１６Ｂ）では手前側の凹部３０ｂに係止して、パイプ部外筒２１をロックしている。これらの操作は、ヘッド部外筒３1から外部に延びるロックレバー３４によって行うことができる。すなわち、ロックレバー３４の外部に露出した一端を指で押すことにより、ロックレバー３４の他端に設けた凸部３３を上方に回動させて、凹部３０ａまたは３０ｂから離脱させ、この状態でパイプ部外筒２１をスライドさせる。
【００３８】
また、パイプ部外筒２１は、パイプ部内筒２２よりも長さが短く形成されている。これは、カメラ部５がパイプ部内筒２２の先端切り欠き部２３からパイプ部２の外に展開した状態（図１６Ｂの状態）で、パイプ部外筒２１がカメラ部５よりも後方に位置するようにするためである。
また、図１７Ａ、Ｂに示すように、パイプ部外筒２１とパイプ部内筒２２の間にはチューブ状シール材４９が介在している。このチューブ状シール材４９は、シリコーンゴム等から形成されており、パイプ部内筒２２上に、前述したフレキシブルケーブル２８を挟むように外装し、フレキシブルケーブル２８の存在下においても、パイプ部外筒２１を、気密状態を維持しつつ摺動させることができる。なお、チューブ状シール材４９の摩擦係数が低減させるために、シリコーンオイル等の医療用途として使用可能な油脂で潤滑作用を確保するようにしてもよい。
【００３９】
＜ロック機構（２）＞
また、本実施形態では、カメラ部５の格納状態において、カメラ部５が不用意に展開しないように、トロカール・シャフト４でカメラ部５をロックしている。すなわち、図１７Ａに示すように、トロカール・シャフト４に形成された切り欠き部６内にカメラ部５が格納された状態では、カメラ部５の先端面は当該切り欠き部６の先端壁部６に当接して回動するのが阻止されている。従って、前記したロックレバー３４によるロック機構と協動して、確実にロック状態を維持することができる。
一方、トロカール・シャフト４によるロックを解除するには、図１７Ｂに示すように、トロカール・シャフト４の先端壁部６と、カメラ部５の先端面との間に隙間を形成すれば、簡単にカメラ部５を展開させることができる。
【００４０】
トロカール・シャフト４によるロックおよび解除を行うために、図１８に示すように、トロカール１の手前側（術者側）に位置する栓部材４０の端面外周部にカメラ部格納位置クリック溝４７ａおよびカメラ部展開位置クリック溝４７ｂが所定感覚で並設される。トロカール・シャフト４を栓部材４０の開口部７内に挿入し、ハンドル部４ｂを栓部材４０の端面に装着する際に、カメラ部５の格納状態では、ハンドル部４ｂに設けた突起（図示せず）をカメラ部格納位置クリック溝４７ａに係合させる。一方、展開時には、ハンドル部４ｂを持ってトロカール・シャフト４を回転させて突起をカメラ部展開位置クリック溝４７ｂに係合させる。これにより、トロカール・シャフト４の先端壁部６と、カメラ部５の先端面との間に隙間Ｄが形成され（図１９Ｂを参照）、カメラ部５を展開することができる。
すなわち、カメラ部展開位置クリック溝４７ｂはカメラ部格納位置クリック溝４７ａよりも溝深さが深いために、トロカール・シャフト４を先端側に移動させ、カメラ部５の先端面との間に隙間Ｄを形成することができる。
【００４１】
次に、本実施形態に係るトロカール１の使用方法を図１９Ａ〜Ｄに基づいて説明する。まず、図１９Ａに示す初期状態（カメラ部５の格納状態）において、トロカール・シャフト４をカメラ部格納位置クリック溝４７ａからカメラ部展開位置クリック溝４７ｂに回転させ、トロカール・シャフト４の先端壁部６とカメラ部５の先端面との間に隙間Ｄを形成させる（図１９Ｂ）。
【００４２】
ついで、図１９Ｃに示すように、パイプ部外筒２１のロックレバー３４を押して、パイプ部外筒２１を手前側にスライドさせる。これにより、コイルバネ１２（図１１参照）の付勢力によりカメラ部５が展開され、トロカール・シャフト４が引き抜き可能になる。
この状態で、図１９Ｄに示すように、トロカール・シャフト４を引き抜き、トロカールポートして使用可能となる。
【００４３】
実際の使用に際しては、図１９Ａに示す初期状態（カメラ部５の格納状態）において、トロカール・シャフト４の先端に形成された穿刺部４ａで、体壁を通して腹腔内に穿刺する。ついで、上記のようにカメラ部５を体壁３５内で展開し、トロカール・シャフト４をトロカール１から抜き取り、図２０に示すように、腹腔内の幹部３６を撮影しながら、手術を行う。
【００４４】
そのため、術者は、モニター(図示せず)に映し出された撮像を見ながら、トロカール１の開口部７から鉗子等(図示せず)を挿入して手術を行うことができるので、視野が拡大し、手術が容易になり手術の安全性も向上する。特に、カメラ部５はパイプ部２の先端部に設けられているので、視野がパイプ部２などに邪魔されることがないという利点がある。
【００４５】
なお、収納する際は、この逆の手順にて行なう。具体的には、トロカール・シャフト４をトロカール１に挿入し、カメラ部５の先端面との間に隙間Ｄを形成させた状態でカメラ部５を収納した後、隙間Ｄを閉じる。すなわち、カメラ部５の収納は、前述したハウジング１３の傾斜部１３ｅとパイプ部内筒の遠方端傾斜部２２ｅとを面接触させ、パイプ部外筒２１を元の位置にスライドさせる。
【００４６】
＜光学系レンズ＞
次にレンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び透光性保護カバー１８から構成される光学系レンズ４について、図１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを用いて説明する。本実施例では、光学系１４は、物体側（図１５Ｂの図中左側）より順に保護用透明板１８の機能を備えた平凹レンズ（負のパワーを有する第１レンズＬ１）、物体側に凸面を構成したメニスカス凹レンズ１４ａ（負のパワーを有する第２レンズＬ２）、物体側に凸面を構成したメニスカス凸レンズ１４ｂ（正のパワーを有する第３レンズＬ３）および両凸レンズ１４ｃ（正のパワーを有する第４レンズＬ４）から構成されている。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間には絞りＳ７が設けられる。
第１レンズＬ１は像面側が凹面で構成され、この凹面は球面で構成されている。第２〜第4レンズは全て両面が非球面で構成されている。そして、撮像センサ１６は、撮像センサ保護カバー１５によって撮像面Ｓ１２を保護しているので、光学系１４は、撮像センサ保護カバー１５を介して撮像面Ｓ１２に被写体の像を結像する。
なお、本実施形態では、後述の実施例において説明する図２３〜２９に示すように、光学系レンズ１４を構成する各面は、透光性保護カバー１８の物体側の面より撮像センサ１６の受光面までを順にＳ１、Ｓ２、・・・・・Ｓ１２と称している。
【００４７】
第１レンズＬ１は透光性保護カバー１８としての機能を備えたものであり、物体側面（Ｓ１）は平面で構成され、像側面（Ｓ２）は球面に形成されて、全体としては平凹面レンズを構成している。この第１レンズＬ１は、前述したように、周壁１８２を有しており、この周壁１８２に形成した孔２６をカメラマウント１７の爪２７に係止することにより一体化され組付けられている。
そのため、第１レンズＬ１として光学的性能を発揮させるためには、本来高精度の組付けを行う必要があるが、本実施例ではこうした簡便な組付け機構を採用できるように、物体側面Ｓ１を平面とし、像面側Ｓ２を球面として、組付時の公差を後述する第２レンズＬ２から第４レンズＬ４との関係において吸収できる設計としている。
【００４８】
次に第２レンズＬ２から第４レンズＬ４について説明する。この３枚のレンズは両面が非球面で構成された樹脂レンズであり、その外観は第４レンズＬ４を代表として図１５Ｃに示した形状を有している。具体的には直線部１４１を有する略Ｄ字状の外観形状をしている。この中央にはレンズ部１４２が成形され、その周りに平面部１４３を有するフランジ部１４４が形成されている。また前述した直線部１４１には、成形時にレンズ金型に樹脂を注入するゲート部１４５を有している。
このような第４レンズＬ４のレンズ部１４２の周辺にフランジ部１４３を形成することで、３枚のレンズ形状をほぼ同一の外径並びに外周形状に揃えることができる。また、フランジ部１４４の平面部１４３を使って、３枚のレンズを重ね合わせることで精度良く各レンズの面間隔を揃えることも可能としている。
【００４９】
図１５Ｂを参照して、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、絞りＳ７、第４レンズＬ４の鏡胴２５への組付けについて説明する。鏡胴２５は、その外観が略円筒形状であり、外周面にはネジが形成され、また図１５Ｂに示したような断面形状を有している。この断面形状は、物体側から開口部２５ａ、開口部２５ａより像面側に向かって内径が拡大する傾斜部２５ｂ、平面部２５ｃ、同一の内径を有する円筒部２５ｄとこの円筒部２５ｄより内径が拡大した開口部２５ｅを備えている。
一方、第２レンズＬ２の物体面側は、非球面形状に成形された光学面Ｓ３に延設してテーパー形状のリング部１５０を有するフランジ部１５２が形成され、このリング部１５０が、鏡胴２５の傾斜部２５ｂと嵌合し、レンズのフランジ部１５２が鏡胴の平面部２５ｃと当接することで、第２レンズＬ２を所定の位置に配置できる。
そして、第３レンズＬ３を鏡胴２５に挿入し、その物体側フランジ部１６０を第２レンズの像面側フランジ部１５３に重ね合わせ、ついで絞りＳ７を挿入し、最後に第４レンズＬ４を挿入する。なお、鏡胴の円筒部２５ｅは第４レンズＬ４のフランジ外周面１４６の一部が開口部２５eに位置付けられるような長さに設計されている。
これらのレンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４の固定は、第４レンズＬ４を挿入後、第４レンズＬ４のフランジ外周面１４６と開口部２５ｅに接着剤１５４を塗布することで固定している。
そしてレンズＬ２，Ｌ３、絞り、およびレンズＬ４を組込んだ鏡胴２５をカメラマウント１７にねじ込み、あらかじめカメラマウント１７の背面開口部１７ａより既に装着されている撮像センサ１５と位置調整を行う。最後の保護カバーを兼ねた第１のレンズＬ１をカメラマウント１７に前述した方法で装着することで、カメラが完成する。
【００５０】
ここで、レンズＬ１からＬ４に使用する素材について説明する。本開示における光学系は、主として、トロカール１に組込んだカメラ部５に組込まれ、腹腔鏡手術で使用される。そのため、腹腔内に直接接する第１のレンズＬ１は医療用途に使用する樹脂材料を用いるのが望ましい。そして、その表面には親水性コートを施すことで、表面に体液が付着した場合においても結像性能を乱すことを防止することが可能となる。
一方、レンズＬ２、Ｌ３及びＬ４は、第１のレンズＬ１が保護カバーとして機能し、シール材２９（Ｏリング）を介して水密構造となっていることから、通常の光学グレードの樹脂素材を使用することができる。
【００５１】
次に光学的特徴について説明する。本実施形態におけるレンズＬ１からＬ４は、以下の光学的特徴を有するのが好ましい。
（１）第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式を満足する。
【数１】
2017099153.tif 000003
これにより、ディストーション（歪曲収差）を効果的に抑えることが可能となる。なお、ｆ／ｆ２３４は、より好ましくは０．８１〜０．８９とすることで一層効果的ディストーションの発生を抑えることが可能となる。
（２）第１レンズＬ１の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との光軸上面間隔をｔ２としたとき、以下の条件式を満足する。
【数２】
2017099153.tif 000004
これにより、ディストーション（歪曲収差）を効果的に抑えることが可能となると共に像面湾曲を抑制することが可能となる。なお、ｔ２／ｆは、より好ましくは０．７０〜１．３０とすることで、一層効果的な補正が可能となる。
（３）第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズの合成焦点距離をｆ２３４としたとき、以下の条件式を満足する。
【数３】
2017099153.tif 000005
これにより、ＭＴＦのピーク値を高めると共に、視野中心から視野周辺まで高い解像度を得ることが可能となる。なお、?ｆ２?／ｆ２３４は、より好ましくは１．７０〜１．８５とすることで、一層効果的な補正が可能となる。
従って、これら（式１）〜（式３）を満足することにより、本実施形態に係る光学系レンズは、広画角を確保でき、安定した光学系を提供することができる。
【００５２】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、パイプ部２に対して、カメラ部５とコネクタ部１１とが同じ側に配置されている場合を説明したが、カメラ部５とコネクタ部１１とを異なる位置に配置してもよい。例えば、図２１に示すように、カメラ部５とコネクタ部１１とをパイプ部２の軸心に対して対称位置またはその近傍位置に配置することも可能である。
この場合、術中における外部ケーブル１０２が術者の手の位置よりも下側に配置でき、外部ケーブル１０２に術者の手が触れることでカメラ部５が動き、パイプ部２を回転軸として回転し、映し出された術野が回転することを効果的に防止できる。
なお、カメラ部５とコネクタ部１１の位置は、術者の手が外部ケーブル１０２に触れないように、前記ヘッド部の周方向において、前記カメラ部の取り付け位置とは異なる位置に配置されていればよく、例えばコネクタ部１１を、パイプ部２の軸心に対してカメラ部５から左右それぞれ、９０°以上の角度で配置していてもよい。
その他は、上記実施形態と同じである。
【００５３】
＜さらに別の実施形態＞
以上の実施形態では、パイプ部２に対して、１つのカメラ部５が設けられているが、パイプ部２に対して、複数のカメラ部５が設けられていてもよい。図２２Ａ、Ｂはパイプ部２に対して、対称位置に２つのカメラ部５´、５´が設けられている。
このように、像を異なる方向から同時に撮影することにより、その奥行き方向の情報も得ることができ、迅速にかつ安全に手術することが可能になる。
その他は、前述の実施形態と同じであるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
以上、本開示の実施形態に係るトロカールおよびこれに用いる低背型光学系レンズを説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改善や改良が可能である。例えば、カメラ部５に照明装置を設けて術野が明るくなるようにしてもよい。低背型光学系レンズは、トロカール以外の用途にも使用可能である。なお、本開示のトロカールは、胸腔内の内視鏡外科手術にも好適に用いることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、本開示における低背型光学系レンズについて実施例を挙げて説明する。実施例１〜７の光学系レンズのレンズ断面はそれぞれ図２３〜図２９に示す。図２３〜図２９において、図の左側が物体側、右側が像側であり、絞りＳ７も図示している。各図の絞りＳ７は形状や大きさを示すものではなく、光軸上の位置を示すものである。【００５６】
面番号は第１レンズＬ１の物体側の面Ｓ１から順にＳｉ（ｉ＝１〜１２）で示し、Ｓ０は物体面、Ｓ７は絞り、Ｓ１０はカバーガラスＣＧの物体側の面、Ｓ１１はカバーガラスＣＧの像側の面、Ｓ１２は撮像センサ１６の撮像面である。本実施例の光学系では、腹腔内での撮像を前提としているため、物体を第１レンズＬ１の物体側面の前方５０ｍｍに設定した光学設計を行なっている。
次に実施例１のレンズデータを表１に、非球面データを表２に示す。表１は光学系の結像レンズ各面Siの面番号、曲率半径（単位ｍｍ）、面間隔、各レンズのレンズ材料、及び波長５５０ｎｍに対する屈折率を表している。また、面番号に対して＊印は非球面であることを示している。【００５７】
【表１】
2017099153.tif 000006
非球面は、下記の非球面式によって表される。この非球面式において、「Ｚ」は非球面の深さ（ｍｍ）、「ｈ」は光軸からのレンズ面までの距離（ｍｍ）、「ｃ」は近軸曲率（すなわち近軸曲率半径Ｒ（ｍｍ）とする場合にｃ＝１／Ｒである）、「Ｋ」は円錐定数、「Ａｉ」は非球面係数である。表２には、実施例の各非球面（表１＊印参照）の「Ｋ」および「Ａｉ」を示す。表２において、数値の「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は「×１０−ｎ」を示し、「Ｅ＋ｎ」は「×１０ｎ」を示す。
【数４】
2017099153.tif 000007
【表２】
2017099153.tif 000008
【００５８】
実施例１と同様にして求めた、実施例２〜７に係る光学系レンズの面データおよび非球面データをそれぞれ表３〜１４にそれぞれ示す。表中の記号の意味は実施例と同じである。【００５９】
【表３】
2017099153.tif 000009
【表４】
2017099153.tif 000010
【００６０】
【表５】
2017099153.tif 000011
【表６】
2017099153.tif 000012
【００６１】
【表７】
2017099153.tif 000013
【表８】
2017099153.tif 000014
【００６２】
【表９】
2017099153.tif 000015
【表１０】
2017099153.tif 000016
【００６３】
【表１１】
2017099153.tif 000017
【表１２】
2017099153.tif 000018
【００６４】
【表１３】
2017099153.tif 000019
【表１４】
2017099153.tif 000020
【００６５】
以上の実施例１〜７の光学系レンズにおける、全系の焦点距離ｆと、第１〜第４レンズの各焦点距離、式（１）〜（３）に対応する値を表１５に示す。実施例１〜７は全て式（１）〜（３）の条件式を満たしている。
なお、表１５において、長さについての数値の単位はｍｍを用いているが、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。【００６６】
【表１５】
2017099153.tif 000021
【００６７】
上記実施例１〜７の光学系レンズの各収差図を、それぞれ図３０〜図３６に示す。各図は、光学系レンズにおける球面収差、非点収差および像面湾曲（ディストーション）をそれぞれ示している。
球面収差のグラフにおいて、破線は波長６５６．３ｎｍを、実線は波長５４６．１ｎｍを、一点鎖線は波長４３６．８ｎｍを示している。
また、非点収差のグラフにおいて、破線はタンジェンシャルを、実線はサジタルを意味している。【００６８】
上述した実施例から、本開示の低背型光学系レンズを使用する場合には、画角110度を超える広角視野を確保でき、また第１レンズに球面を用いたことで、組立て上の公差を緩和でき、安定した光学系を提供できる。
【符号の説明】
【００６９】
１      トロカール
２      パイプ部
３      ヘッド部
４      トロカール・シャフト
４ａ    穿刺部
４ｂ    ハンドル部
５      カメラ部
６      切り欠き部
７      開口部
８      ダックビル弁
１０      送気管
１１      コネクタ部
１２      コイルバネ（弾性部材）
１３      ハウジング
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  レンズ
１５      撮像センサ保護カバー
１６      撮像センサ
１７      カメラマウント
１８      透光性保護カバー
１９      撮像センサ補強用金属板
２０      軸部
２１      パイプ部外筒
２２      パイプ部内筒
２３      先端切り欠き部
２４      傾斜溝
２５      鏡筒
２６      孔
２７      爪部
２８      フレキシブルケーブル
２９      シール材
３０ａ、３０ｂ  凹部
３１      ヘッド部外筒
３２      ヘッド部内筒
３３      凸部
３４      ロックレバー
３５      体壁
３７      気密用ゴムカバー
４０      栓部材
４２      シールホルダー
４４      気密構造ユニット
５０      段部
５１      凹部
５２      凸部
６０      シールユニット
９１      ドーム型シール固定用先端側マウント
９２      ドーム型シール
９３      ドーム型シール固定用手前側マウント
１００    回路基板（制御手段）
１０２    ケーブル
１１０    カメラ部保持機構および展開格納機構
３７１    蛇腹部
【図１】
2017099153.tif 000028
【図２Ａ】
2017099153.tif 000029
【図２Ｂ】
2017099153.tif 000030
【図３Ａ】
2017099153.tif 000031
【図３Ｂ】
2017099153.tif 000032
【図４Ａ】
2017099153.tif 000033
【図４Ｂ】
2017099153.tif 000034
【図５】
2017099153.tif 000035
【図６】
2017099153.tif 000036
【図７】
2017099153.tif 000037
【図８】
2017099153.tif 000038
【図９】
2017099153.tif 000039
【図１０】
2017099153.tif 000040
【図１１Ａ】
2017099153.tif 000041
【図１１Ｂ】
2017099153.tif 000042
【図１２】
2017099153.tif 000043
【図１３】
2017099153.tif 000044
【図１４】
2017099153.tif 000045
【図１５Ａ】
2017099153.tif 000046
【図１５Ｂ】
2017099153.tif 000047
【図１５Ｃ】
2017099153.tif 000048
【図１６Ａ】
2017099153.tif 000049
【図１６Ｂ】
2017099153.tif 000050
【図１７Ａ】
2017099153.tif 000051
【図１７Ｂ】
2017099153.tif 000052
【図１８】
2017099153.tif 000053
【図１９Ａ】
2017099153.tif 000054
【図１９Ｂ】
2017099153.tif 000055
【図１９Ｃ】
2017099153.tif 000056
【図１９Ｄ】
2017099153.tif 000057
【図２０】
2017099153.tif 000058
【図２１】
2017099153.tif 000059
【図２２Ａ】
2017099153.tif 000060
【図２２Ｂ】
2017099153.tif 000061
【図２３】
2017099153.tif 000062
【図２４】
2017099153.tif 000063
【図２５】
2017099153.tif 000064
【図２６】
2017099153.tif 000065
【図２７】
2017099153.tif 000066
【図２８】
2017099153.tif 000067
【図２９】
2017099153.tif 000068
【図３０】
2017099153.tif 000069
【図３１】
2017099153.tif 000070
【図３２】
2017099153.tif 000071
【図３３】
2017099153.tif 000072
【図３４】
2017099153.tif 000073
【図３５】
2017099153.tif 000074
【図３６】
2017099153.tif 000075
【国際調査報告】
2017099153.tif 000076
2017099153.tif 000077
2017099153.tif 000078
2017099153.tif 000079
2017099153.tif 000080
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2017099153.tif 000082
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