(57)【要約】  観察光学系（５０）の明るさを決める明るさ絞り（７５）と、遮光絞り（７８）と、を有して撮像ユニット（３０）を構成し、遮光絞り（７８）が、移動レンズ枠（７０）がテレ側に移動したときに明るさ絞り（７５）を通過した所定の光束の一部を遮光する構成とする。
2019012794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定レンズと移動レンズとを含む焦点切替方式の観察光学系と、  前記固定レンズを保持する固定枠と、  前記移動レンズを保持し、前記観察光学系の光軸方向のテレ側及びワイド側に移動可能な移動枠と、  前記観察光学系の明るさを決める明るさ絞りと、  前記観察光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、を有し、  前記移動枠が前記テレ側に移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りを設けたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記遮光絞りの開口部は、前記明るさ絞りの開口部とは異なる開口形状を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記遮光絞りの開口部は、前記観察光学系の近傍に併設される照明光学系が配置される方向の開口幅が、前記照明光学系が配置される方向以外の開口幅よりも小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記遮光絞りの開口部は、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形の開口部であることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記一対の長辺と前記一対の短辺の配置される方向は、前記撮像素子の各辺の方向と一致していることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記遮光絞りは、前記移動枠に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記遮光絞りは、前記移動枠に保持する際の光軸周りの位置決めを行うための指標を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記遮光絞りは、前記固定枠に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光軸方向に移動可能な移動レンズを光学系に備えた撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】  周知のごとく、内視鏡は、生体の体内（体腔内）の観察、処理などまたは工業用のプラント設備内の検査、修理などのため広く用いられている。近年、この種の内視鏡の先端部に設けられる撮像ユニットとしては、観察光学系を撮影光軸方向に移動することで焦点距離を変更し、撮影像のピント調整またはワイド／テレなどの倍率調整を行うズーミング機能等を実現する観察光学系ユニットを備えたものが提案され、実用化されている。【０００３】  このような観察光学系ユニットとして、例えば、日本国特開２０００−３７３４３号公報には、前群レンズ枠と、この前群レンズ枠の先端側に保持された複数の光学部材からなる前群レンズと、前群レンズ枠の基端側延出部に嵌合された後群レンズ枠と、後群レンズ枠に保持された複数の光学部材からなる後群レンズと、前群レンズ枠と後群レンズ枠との間に設けられた間隙部において光軸方向に移動可能に配置された移動レンズ枠と、移動レンズ枠に装着された焦点調節レンズと、を備えた対物光学系ユニット（観察光学系ユニット）が開示されている。なお、この対物光学系ユニットにおいて、前群レンズ枠には入射光の一部をカットするための明るさ絞りが設けられ、さらに、前群レンズ枠及び移動レンズ枠には、迷光をカットするためのフレア絞りが設けられている。【０００４】  ここで、この種の撮像ユニットにおいては、テレ側の高倍率化が進んでいる。このような撮像ユニットを備えた内視鏡では、例えば、移動レンズがワイド側にあるとき、先端部を被検体に対して３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度離間させた位置に配置することにより観察が行われるのに対し、移動レンズがテレ側にあるとき、先端部を被検体に対して１ｍｍ〜２ｍｍ程度の極めて接近させた位置に配置することにより観察が行われる。【０００５】  しかしながら、上述のように、移動レンズがテレ側にある場合に、撮像ユニットを被検体に対して極めて近くまで接近させると、撮像画像に明暗が生じ、観察や診断に支障をきたす虞がある。【０００６】  すなわち、内視鏡においては、一般に、先端部の小型化が要求されるため、撮像ユニットの周囲に配置することが可能な照明ユニットの数が制限される。加えて、先端部を被検体に対して接近させた場合、各照明ユニットからの光を拡散させて撮像ユニットの視野内を均一に照明することが困難となる。その結果、各照明ユニットに近い撮像画像の周辺の輝度が高くなり、撮像画像の中心の輝度が低くなる等の虞がある。【０００７】  本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、移動レンズをテレ側に移動させて、被検体に接近させた位置にて撮像を行う場合にも撮像画像の輝度差を抑制することができる撮像ユニットを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の一態様による撮像ユニットは、固定レンズと移動レンズとを含む焦点切替方式の観察光学系と、前記固定レンズを保持する固定枠と、前記移動レンズを保持し、前記観察光学系の光軸方向のテレ側及びワイド側に移動可能な移動枠と、前記観察光学系の明るさを決める明るさ絞りと、前記観察光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、を有し、前記移動枠が前記テレ側に移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りを設けたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内視鏡の全体構成を示す説明図
【図２】先端部の端面図
【図３】先端硬質部材を図２のIII−III線に沿って示す断面図
【図４】図３のIV−IV断面図
【図５】移動レンズ枠と明るさ絞り及び遮光マスクを示す分解斜視図
【図６】移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図７】観察光学系がワイド状態にあるときの光の挙動を示す説明図
【図８】観察光学系がテレ状態にあるときの光の挙動を示す説明図
【図９】観察光学系がワイド状態にあるときの撮像面における明るさの分布を示す説明図
【図１０】観察光学系がテレ状態にあるときの撮像面における明るさの分布を示す説明図
【図１１】各絞り及び固体撮像素子の関係を示す説明図
【図１２】観察光学系がテレ状態にあるときの画像の明るさの分布を模式的に示す説明図
【図１３】移動レンズ枠に明るさ絞りのない観察光学系がテレ状態にあるときの画像の明るさの分布を比較例として模式的に示す説明図
【図１４】第１の変形例に係り、移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図１５】第２の変形例に係り、移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図１６】第３の変形例に係り、移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図１７】第４の変形例に係り、移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図１８】第５の変形例に係り、移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図
【図１９】第６の変形例に係り、観察光学系がワイド状態にあるときの光の挙動を示す説明図
【図２０】同上、観察光学系がテレ状態にあるときの光の挙動を示す説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡の全体構成を示す説明図、図２は先端部の端面図、図３は先端硬質部材を図２のIII−III線に沿って示す断面図、図４は図３のIV−IV断面図、図５は移動レンズ枠と明るさ絞り及び遮光マスクを示す分解斜視図、図６は移動レンズ枠に配設された明るさ絞りの平面図、図７は観察光学系がワイド状態にあるときの光の挙動を示す説明図、図８は観察光学系がテレ状態にあるときの光の挙動を示す説明図、図９は観察光学系がワイド状態にあるときの撮像面における明るさの分布を示す説明図、図１０は観察光学系がテレ状態にあるときの撮像面における明るさの分布を示す説明図、図１１は各絞り及び固体撮像素子の関係を示す説明図、図１２は観察光学系がテレ状態にあるときの画像の明るさの分布を模式的に示す説明図、図１３は移動レンズ枠に明るさ絞りのない観察光学系がテレ状態にあるときの画像の明るさの分布を比較例として模式的に示す説明図である。【００１１】  図１に示すように、本実施形態の電子内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、内視鏡としての電子内視鏡装置（以下、単に内視鏡という）２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、カラーモニタ５と、が電気的に接続されて構成されている。【００１２】  内視鏡２は、挿入部９と、この挿入部９が延設された操作部１０と、を有し、操作部１０から延出するユニバーサルコード１７がスコープコネクタ１８を介して、光源装置３に接続されている。【００１３】  また、スコープコネクタ１８からは、コイル状のスコープケーブル１９が延設されている。そして、このスコープケーブル１９の他端側には、電気コネクタ部２０が設けられ、この電気コネクタ部２０がビデオプロセッサ４に接続されている。【００１４】  挿入部９は、先端側から順に、先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、が連設されて構成されている。【００１５】  図２に示すように、先端部６の先端面には、観察窓６ａと、複数（例えば、２つ）の照明窓６ｂと、処置具導出口を兼ねる吸引開口部６ｃと、観察窓洗浄ノズル６ｄと、前方送水口６ｅと、が配設されている。【００１６】  ここで、本実施形態において、観察窓６ａは、例えば、吸引開口部６ｃの右側に配置されている。また、２つの照明窓６ｂは、例えば、観察窓６ａを挟んで上下に配置されている。なお、本実施形態における上下左右方向とは、例えば、観察窓６ａを通じて観察される内視鏡画像の上下左右方向に対応付けて定義されるものである。【００１７】  操作部１０には、把持部を構成する操作部本体１１と、操作部本体１１の先端側に配設された鉗子口１２と、操作部本体１１の基端側に設けられた２つの湾曲操作ノブ１４，１５からなる湾曲操作部１６と、送気送水制御部２１と、吸引制御部２２と、複数のスイッチから構成された主に撮像機能を操作するスイッチ部２３と、後述する撮像ユニット内に設けられた移動レンズを進退操作させて、例えば、フォーカシング機能またはワイド／テレなどの倍率調整を行うズーミング機能を操作するための操作レバー２４と、が設けられている。【００１８】  次に、主に内視鏡２の先端部６の詳細な構成について��図２乃至図４に基づいて説明する。【００１９】  図３，４に示すように、先端部６は、略円柱形状をなす先端硬質部材２５を内部に有する。図３に示すように、この先端硬質部材２５の先端側には、先端部６の先端面を形成する先端カバー２６が接着固定されている。【００２０】  また、先端硬質部材２５の基端側には、湾曲部７を構成する複数の湾曲駒２８が、先端枠２７を介して連設されている。これら先端硬質部材２５、先端枠２７、及び湾曲駒２８の外周は、外皮２９によって一体的に被覆されている。さらに、外皮２９の先端外周部は、糸巻き接着部２９ａにより、先端硬質部材２５に固定されている。【００２１】  図３，４に示すように、先端硬質部材２５には、観察窓６ａに対応する位置に、撮像ユニット保持孔２５ａが設けられている。この撮像ユニット保持孔２５ａには、撮像ユニット３０が嵌挿配置され、図示しないセットビスによって固定されている。そして、この撮像ユニット３０の先端が先端カバー２６の外部に露出することにより、先端部６には観察窓６ａが形成されている。【００２２】  また、先端硬質部材２５には、各照明窓６ｂに対応する位置に、照明ユニット保持孔２５ｂが設けられている。これら照明ユニット保持孔２５ｂには、照明ユニット３１が嵌挿配置されている。そして、この照明ユニット３１に設けられた照明光学系３１ａの先端が先端カバー２６の外部に露出することにより、先端部６には照明窓６ｂが形成されている。【００２３】  ここで、本実施形態の照明ユニット３１は、光源装置３からライトガイドバンドル３２を介して供給される光を光源として被検体を照射するものである。このため、照明ユニット３１の基端側において、照明ユニット保持孔２５ｂには、ライトガイドバンドル３２の先端側が保持されている。このライトガイドバンドル３２の基端側は、挿入部９から操作部１０を経てユニバーサルコード１７の内部に挿通され、スコープコネクタ１８が光源装置３に接続されているとき、当該光源装置３からの照明光を照明窓６ｂまで伝送することが可能となっている。【００２４】  また、先端硬質部材２５には、先端部６に吸引開口部６ｃを形成するための貫通孔２５ｃが設けられている。この貫通孔２５ｃには、主として挿入部９内に挿通配置された処置具チャンネル１２ａを介して、操作部１０の鉗子口１２が連通されている。【００２５】  さらに、先端硬質部材２５には、先端部６に観察窓洗浄ノズル６ｄ及び前方送水口６ｅを形成するための貫通孔２５ｄ，２５ｅが設けられている。これら貫通孔２５ｄ，２５ｅには、先端部６からユニバーサルコード１７までの内部に挿通される図示しない２つの洗浄チューブが連通されている。これら洗浄チューブは、光源装置３側において、洗浄水が貯留された洗浄タンク、及びコンプレッサ（何れも図示せず）に接続されている。【００２６】  次に、撮像ユニット３０の詳細な構成について、図２，５，６等に基づいて説明する。【００２７】  図３に示すように、本実施形態の撮像ユニット３０は、固体撮像ユニット３５と、この固体撮像ユニット３５の先端側に連設された観察光学系ユニット３６と、を有して構成されている。【００２８】  固体撮像ユニット３５は、固体撮像素子保持枠４０を有し、この固体撮像素子保持枠４０には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなる撮像素子としての固体撮像素子４１の前面側が、カバーガラス等の光学部材４２を介して保持されている。また、固体撮像素子４１には、ケーブル４３から分岐した複数の通信線が、図示しないＦＰＣ等を介して電気的に接続されている。このケーブル４３は、内視鏡２の内部に挿通配置されており、電気コネクタ部２０を介して、ビデオプロセッサ４と電気的に接続されている。【００２９】  また、固体撮像素子保持枠４０の基端側外周部には、補強枠４４が連設され、この補強枠４４の外周には、ケーブル４３の先端部分まで被覆する熱収縮チューブ４５が設けられている。【００３０】  本実施形態の観察光学系ユニット３６は、内部のレンズを進退移動させて光学特性（焦点距離）を変更することによりフォーカシング機能またはズーミング機能を実現する焦点切替方式の観察光学系５０を有して構成されている。【００３１】  より具体的に説明すると、観察光学系ユニット３６は、先端側に位置する前群レンズユニット５１と、この前群レンズユニット５１の基端側に連設された連結枠５２と、この連結枠５２を介して前群レンズユニット５１に連結された後群レンズユニット５３と、連結枠５２の内部を撮影光軸Ｏ方向に進退移動可能な移動レンズユニット５４と、を有して構成されている。【００３２】  前群レンズユニット５１は、固定枠である前群レンズ枠６０と、この前群レンズ枠６０に保持された複数の固定レンズからなる前群レンズ６１と、を有して構成されている。【００３３】  連結枠５２は、略円筒形状をなす部材によって構成されている。この連結枠５２には、撮影光軸Ｏ方向と同方向に延在するスリット５２ａが設けられている。このスリット５２ａの基端側は、連結枠５２の基端において開放されている。一方、連結枠５２の先端側には、当該連結枠５２の外径方向に突出する前側ストッパ部５２ｂが設けられ、この前側ストッパ部５２ｂによってスリット５２ａの先端側は閉塞されている。【００３４】  後群レンズユニット５３は、先端側が連結枠５２を介して前群レンズ枠６０に連結された固定枠である後群レンズ枠６３と、この後群レンズ枠６３に保持された複数の固定レンズからなる後群レンズ６４と、を有して構成されている。【００３５】  後群レンズ枠６３には、当該後群レンズ枠６３の外径方向に突出するワイヤ支持部６３ａが設けられている。この、ワイヤ支持部６３ａは、後群レンズ枠６３が連結枠５２を介して前群レンズ枠６０に連結される際に、前側ストッパ部５２ｂと正対するように位置決めされている。また、ワイヤ支持部６３ａには、光軸Ｏ方向に貫通するネジ孔６３ｂが設けられている。【００３６】  ネジ孔６３ｂには、中空の雄ネジ形状をなす後側ストッパ部６６が螺合されている。そして、この後側ストッパ部６６は、ネジ孔６３ｂに対する螺合量に応じて前側ストッパ部５２ｂ方向への突出量を調整することが可能となっている。【００３７】  また、後側ストッパ部６６の基端側には、ワイヤガイド６７が連設されている。このワイヤガイド６７には、操作レバー２４に連動して進退移動する操作ワイヤ６８が挿通され、この操作ワイヤ６８の先端側が後側ストッパ部６６から突出されている。【００３８】  移動レンズユニット５４は、連結枠５２内を移動可能な移動枠である移動レンズ枠７０と、この移動レンズ枠７０に保持された移動レンズ７１と、を有して構成されている。【００３９】  移動レンズ枠７０には、当該移動レンズ枠７０の外径方向に突出する操作桿７０ａが設けられている。この操作桿７０ａは、スリット５２ａを介して連結枠５２の外部に突出され、前側ストッパ部５２ｂ及び後側ストッパ部６６に対向されている。また、操作桿７０ａには、撮影光軸Ｏ方向に貫通するワイヤ保持孔７０ｂが設けられ、このワイヤ保持孔７０ｂには後側ストッパ部６６から突出された操作ワイヤ６８の先端が保持されている。【００４０】  これにより、移動レンズユニット５４は、操作レバー２４に対する操作に連動して、例えば、操作桿７０ａが前側ストッパ部５２ｂに当接するワイド位置と、操作桿７０ａが後側ストッパ部６６に当接するテレ位置との間を、撮影光軸Ｏに沿って進退移動することが可能となっている。なお、移動レンズユニット５４のワイド位置とテレ位置は、観察光学系ユニット３６を構成する各光学部材（前群レンズ６１、後群レンズ６４、及び、移動レンズ７１）の特性やレイアウト等によって決定されるものであり、操作桿７０ａが前側ストッパ部５２ｂに当接する位置がテレ位置、操作桿７０ａが後側ストッパ部６６に当接する位置がワイド位置に設定されるものであっても良い。【００４１】  このような構成の観察光学系ユニット３６において、前群レンズ枠６０には入射光を所定に制限して観察光学系５０の明るさを決めるための明るさ絞り７５と、迷光等を遮光するための第１のフレア絞り７６と、が設けられている。【００４２】  本実施形態において、明るさ絞り７５は、例えば、前群レンズ６１の基端側に設けられている。この明るさ絞り７５は、撮影光軸Ｏを中心とする円形形状をなす第１の開口部としての開口部７５ａを有し（図１１参照）、前群レンズ６１に入射された光の一部を、撮影光軸Ｏを中心として均等にカット（制限）することが可能となっている。【００４３】  第１のフレア絞り７６は、例えば、前群レンズ６１の先端側に設けられている。この第１のフレア絞り７６は、撮影光軸Ｏを中心とする円形の開口部７６ａを有し、前群レンズ６１に入射する迷光等を遮光することが可能となっている。【００４４】  また、後群レンズ枠６３には、迷光等を遮光するための第２のフレア絞り７７が設けられている。【００４５】  第２のフレア絞り７７は、例えば、後群レンズ６４の中途に設けられている。この第２のフレア絞り７７は、撮影光軸Ｏを中心とする円形の開口部７７ａを有し、前群レンズ６１及び移動レンズ７１を経て後群レンズ６４に入射された迷光等を遮光することが可能となっている。【００４６】  また、移動レンズ枠７０には、入射光を所定に制限するための遮光絞り７８が設けられている。【００４７】  遮光絞り７８は、例えば、移動レンズ７１の先端側に設けられている。この遮光絞り７８は、移動レンズユニット５４がテレ側に移動したときに、撮像ユニット３０（観察光学系ユニット３６）に併設された照明ユニット３１側の明るさを減少させるための絞りである。このため、遮光絞り７８は���撮影光軸Ｏの軸直角方向の形状が、照明ユニット３１の配置に応じた異形形状をなす第２の開口部としての開口部７８ａを有する。【００４８】  具体的に説明すると、開口部７８ａの開口形状は実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものであり、例えば、図５，６，１１に示すように、本実施形態の開口部７８ａは、２つの照明ユニット３１が撮像ユニット３０の上下に併設された配置に対応して、上下方向の開口幅Ｗ１が左右方向の開口幅Ｗ２よりも狭い矩形の開口部となっている。すなわち、本実施形態の開口部７８ａは、照明ユニット３１の配置に対応する上下に長辺を有し、照明ユニット３１が配置されていない左右に短辺を有する、平面視形状が長方形の開口部となっている。さらに、図１１に示すように、本実施形態における開口部７８ａの各辺（一対の長辺及び一対の短辺）の延在方向は、固体撮像素子４１の各辺の延在方向と一致するよう設定されている。【００４９】  この場合において、開口部７８ａが撮影光軸Ｏに対して異形形状をなす遮光絞り７８を、移動レンズ枠７０に対して精度良く位置決めするため、遮光絞り７８の縁辺部には位置決め用の指標７８ｂが設けられている。【００５０】  この指標７８ｂは、例えば、図６に示すように、移動レンズ枠７０に設けられた操作桿７０ａの側面の延長線ｌ上に一辺が配置されるように設定された切欠部によって構成されている。【００５１】  なお、この指標７８ｂからの光の漏れを防止するため、例えば、図５に示すように、明るさ絞り７８には、開口部７８ａよりも大きな開口部７９ａを有し、且つ、指標７８ｂを覆うことが可能な遮光マスク７９が重畳配置される。【００５２】  このように移動レンズ枠７０に保持された遮光絞り７８は、移動レンズ枠７０と一体的に撮影光軸Ｏ方向に進退移動される。【００５３】  そして、図７に示すように、移動レンズ枠７０が撮影光軸Ｏ方向の先端側に進出され、前側ストッパ部５２ｂによって規定されるワイド位置にあるとき、遮光絞り７８は、明るさ絞り７５を通過した光をカットすることなく、移動レンズ７１に入射させる。【００５４】  これにより、図９に示すように、移動レンズユニット５４がワイド位置にあるときの観察では、撮像範囲の全域に渡って、固体撮像素子４１の撮像面に略均一な明るさの光が結ばれ、撮像画像の輝度差を抑制することができる。【００５５】  すなわち、移動レンズユニット５４が観察光学系ユニット３６内の進出位置にあるワイド観察時においては、観察窓６ａ及び照明窓６ｂは、被検体（被写体）に対して十分に離間した位置（例えば、所定距離Ｄ１だけ離れた位置）に配置されている。従って、各照明ユニット３１から照射された照明光は十分に拡散され、被検体上の観察領域には略均一な照明光が照射される。そして、このように均一に照射された照明光の反射光が観察光学系ユニット３６に入射される。このように観察光学系ユニット３６に入射された光の一部は、明るさ絞り７５により、撮影光軸Ｏを中心とする全方向において等しくカットされる。そして、明るさ絞り７５を通過した光は、遮光絞り７８によってカットされることなく、固体撮像素子４１に結ばれる。これにより、撮像画像の輝度差が抑制される。【００５６】  一方���図８に示すように、移動レンズ枠７０が撮影光軸Ｏ方向の基端側に退避され、後側ストッパ部６６によって規定されるテレ位置にあるとき、遮光絞り７８は、明るさ絞り７５を通過した所定の光束の一部をカットした後、移動レンズ７１に入射させることが可能となっている。【００５７】  これにより、図１０に示すように、移動レンズユニット５４がテレ位置にあるときの観察では、撮像範囲の全域に渡って、固体撮像素子４１の撮像面に略均一な明るさの光が結ばれ、撮像加増の輝度差を抑制することができる。【００５８】  すなわち、移動レンズユニット５４が観察光学系ユニット３６内の退避位置にあるテレ観察時においては、観察窓６ａ及び照明窓６ｂは、被検体（被写体）に対して極めて接近した位置（例えば、所定距離Ｄ２（<<Ｄ１）まで接近した位置）に配置されている。従って、各照明ユニット３１から照射された照明光は十分に拡散されることがなく、被検体上の観察領域には各照明ユニット３１の近傍のみが明るい不均一な照明光が照射される。そして、このように不均一に照射された照明光の反射光が観察光学系ユニット３６に入射される。このように観察光学系ユニット３６に入射された光の一部は、明るさ絞り７５により、撮影光軸Ｏを中心とする全方向において等しくカットされる。そして、明るさ絞り７５を通過した光の一部は、遮光絞り７８により、照明ユニット３１に対応する特定の方向の光がカットされた後、固体撮像素子４１に結ばれる。これにより、撮像画像の輝度差が抑制される。【００５９】  すなわち、遮光絞り７８を有しない場合、図１０中の明るさ特性において二点鎖線で示すように、撮像面に結ばれる光の明るさ（光量）が不均一となり、図１３に示すように、撮像画像上においても明るさのムラが生じる。これに対し、遮光絞り７８によって、各照明ユニット３１側の光の一部をカットすることにより（減光させることにより）、図１０中の明るさ特性において実線で示すように、撮像面に結ばれる光の明るさ（光量）が略均一となり、図１２に示すように、撮像画像上における明るさのムラが抑制される。なお、このように、遮光絞り７８によって入射光の一部をさらにカットした場合においても、光源装置３における光量のフィードバック制御等により、適切な明るさの撮像画像を得ることができる。【００６０】  このような実施形態によれば、前群レンズ枠６０に保持された明るさ絞り７５と、移動レンズ枠７０に保持された遮光絞り７８と、を有して撮像ユニット３０を構成し、遮光絞り７８に形成された開口部７８ａは、明るさ絞り７５に形成された開口部７５ａとは異なる開口形状を有し、移動レンズ枠７０がテレ側にあるときのみ明るさ絞り７５を通過した所定の光束を遮光する構成とすることにより、移動レンズ７１をテレ側に移動させて、被検体に接近させた位置にて撮像を行う場合にも撮像画像の輝度差を抑制することができる。【００６１】  この場合において、具体的には、遮光絞り７８の開口部７８ａは、照明ユニット３１（照明光学系３１ａ）が配置される方向の開口幅Ｗ１が、照明ユニット３１（照明光学系３１ａ）が配置される方向以外の開口幅Ｗ２よりも小さくなるように設定されていることにより、テレ側における撮像画像の輝���差を的確に抑制することができる。【００６２】  換言すれば、開口部７８ａは、撮影光軸Ｏから見て一対の照明ユニット３１が配置される上下方向に長辺が配置され、照明ユニット３１が配置されない左右方向に短辺が配置された矩形形状をなし、移動レンズユニット５４がテレ側にあるとき、移動レンズ７１に入射される光束のうち、上側及び下側の光束の一部をカットすることより、被検体に接近させた位置にて撮像を行う場合にも撮像画像の輝度差を抑制することができる。【００６３】  ここで、上述の遮光絞り７８を移動レンズ枠７０に位置決めするための指標の構成としては種々の変更が可能である。【００６４】  例えば、図１４に示すように、指標７８ｂを、操作桿７０ａの側面の延長線ｌに接する一対の丸孔によって構成することも可能である。【００６５】  また、例えば、図１５に示すように、指標７８ｂを、操作桿７０ａの側面の延長線ｌに接する一対の長孔によって構成することも可能である。【００６６】  また、例えば、図１６に示すように、指標７８ｂを、ワイヤ保持孔７０ｂの中心を通り、且つ、操作桿７０ａの側面の延長線ｌに平行な線ｌ'に接する一対の丸孔によって構成することも可能である。【００６７】  また、例えば、図１７に示すように、指標７８ｂを、操作桿７０ａの側面の延長線ｌに直交する切欠によって構成することも可能である。【００６８】  さらに、例えば、図１８に示すように、延長線ｌに直交する指標７８ｂに係合する段部７０ｃを移動レンズ枠７０に設けることも可能である。【００６９】  また、遮光絞り７８の配置は、上述の配置に限定されるものではなく、例えば、図１９，２０に示すように、観察光学系ユニット３６における観察光学系５０の光学特性や明るさ絞り７５の配置等によっては、遮光絞り７８を固定枠（例えば、前群レンズ枠６０）に設けることも可能である。【００７０】  すなわち、図１９，２０に示す観察光学系ユニット３６では、明るさ絞り７５は、例えば、移動レンズ７１の先端側において、移動レンズ枠７０に設けられている。【００７１】  また、遮光絞り７８は、例えば、前群レンズ６１の中途において、前群レンズ枠６０に設けられている。【００７２】  ここで、明るさ絞り７５の開口部７５ａ及び遮光絞り７８の開口部７８ａの開口形状等は実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものである。本変形例の開口部７５ａは、撮影光軸Ｏを中心とする円形形状に設定されている。一方、本変形例の開口部７８ａは、２つの照明ユニット３１が撮像ユニット３０の上下に併設された配置に対応して、上下方向の開口幅Ｗ１が左右方向の開口幅Ｗ２よりも狭い矩形の開口部となっている。【００７３】  そして、図１９に示すように、遮光絞り７８は、移動レンズ枠７０がワイド側に移動しているとき、当該移動レンズ枠７０に設けられた明るさ絞り７５を通過可能な光束の全てを通過させることが可能となっている。【００７４】  一方、図２０に示すように、遮光絞り７８は、移動レンズ枠７０がテレ側に移動しているとき、当該移動レンズ枠７０に設けられた明るさ絞り７５を通過可能な所定の光束の一部を遮光することが可能となっている。【００７５】  このような変形例においても、上述の実施形態と同様��作用効果を奏することが可能となる。【００７６】  なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。【００７７】  本出願は、２０１７年７月１２日に日本国に出願された特願２０１７−１３６４１８号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月8日(2020.1.8)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光軸方向に移動可能な移動レンズを光学系に備えた内視鏡及び撮像ユニットに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、移動レンズをテレ側に移動させて、被検体に接近させた位置にて撮像を行う場合にも撮像画像の輝度差を抑制することができる内視鏡及び撮像ユニットを提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様による内視鏡は、固定レンズと移動レンズとを含む光学系であって、第一の距離の被検体と、該第一の距離より近い第二の距離の被検体とに焦点位置を切替え可能な光学系と、前記固定レンズを保持する固定枠と、前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向へ、前記第一の距離に対応した側および前記第二の距離に対応した側とへ移動可能な移動枠と、前記光学系の明るさを決める明るさ絞りと、前記光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、被検体を照明する照明ユニットと、前記移動枠が前記第一の距離に対応した側から前記第二の距離に対応した側へ移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りと、備えたものである。
また、本発明の他態様による内視鏡は、被写体に対して光を照射する照明光学系と、固定レンズと移動レンズとを含む観察光学系であって、第一の距離と、該第一の距離より近い第二の距離と、に焦点位置を切替え可能な観察光学系と、前記固定レンズを保持する固定枠と、前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向に進退移動することで、前記第一の距離と、前記第二の距離と、に焦点位置を切替可能な移動枠と、前記観察光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、入射する光を制限するための絞りであって、前記観察光学系の明るさを決める明るさ絞りと、入射する光を制限するための絞りであって、焦点距離が前記第一の距離と、前記第二の距離と、で制限する光の量が変化させる遮光絞りと、を備え、前記遮光絞りは、光を通過させる開口部を形成する縁から前記光軸までの距離が、前記光軸を基準として、前記照明光学系が配置されている方向の距離よりも、前記照明光学系が配置されていない方向の距離の方が長いものである。
また、本発明の一態様による撮像ユニットは、固定レンズと移動レンズとを含む光学系であって、第一の距離の被検体と、該第一の距離より近い第二の距離の被検体とに焦点位置を切替え可能な光学系と、前記固定レンズを保持する固定枠と、前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向へ、前記第一の距離に対応した側および前記第二の距離に対応した側とへ移動可能な移動枠と、前記光学系の明るさを決める明るさ絞りと、前記光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、前記移動枠が前記第一の距離に対応した側から前記第二の距離に対応した側へ移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りと、を備えたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定レンズと移動レンズとを含む光学系であって、第一の距離の被検体と、該第一の距離より近い第二の距離の被検体とに焦点位置を切替え可能な光学系と、
前記固定レンズを保持する固定枠と、
前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向へ、前記第一の距離に対応した側および前記第二の距離に対応した側とへ移動可能な移動枠と、
前記光学系の明るさを決める明るさ絞りと、
前記光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、
被検体を照明する照明ユニットと、
前記移動枠が前記第一の距離に対応した側から前記第二の距離に対応した側へ移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りと、
備えたことを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記遮光絞りの開口部は、前記明るさ絞りの開口部とは異なる開口形状を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記遮光絞りの開口部は、前記光学系の近傍に併設される照明光学系が配置される方向の開口幅が、前記照明光学系が配置される方向以外の開口幅よりも小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記遮光絞りの開口部は、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形の開口部であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記一対の長辺と前記一対の短辺の配置される方向は、前記撮像素子の各辺の方向と一致していることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記遮光絞りは、前記移動枠に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記遮光絞りは、前記移動枠に保持する際の光軸周りの位置決めを行うための指標を有することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記遮光絞りは、前記固定枠に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記遮光絞りは、
光を通過させる開口部を形成する縁から前記光軸までの距離が、
前記光軸を基準として、前記照明光学系が配置されている方向の距離よりも、前記照明光学系が配置されていない方向の距離の方が長いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項１０】
被写体に対して光を照射する照明光学系と、
固定レンズと移動レンズとを含む観察光学系であって、第一の距離と、該第一の距離より近い第二の距離と、に焦点位置を切替え可能な観察光学系と、
前記固定レンズを保持する固定枠と、
前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向に進退移動することで、前記第一の距離と、前記第二の距離と、に焦点位置を切替可能な移動枠と、
前記観察光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、
入射する光を制限するための絞りであって、前記観察光学系の明るさを決める明るさ絞りと、
入射する光を制限するための絞りであって、焦点距離が前記第一の距離と、前記第二の距離と、で制限する光の量が変化させる遮光絞りと、
を備え、
前記遮光絞りは、
光を通過させる開口部を形成する縁から前記光軸までの距離が、
前記光軸を基準として、前記照明光学系が配置されている方向の距離よりも、前記照明光学系が配置されていない方向の距離の方が長い、
ことを特徴とする内視鏡。
【請求項１１】
前記遮光絞りは、前記移動枠に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡。
【請求項１２】
前記遮光絞りは、前記移動枠に保持する際の光軸周りの位置決めを行うための指標を有することを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡。
【請求項１３】
前記遮光絞りは、前記固定枠に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡。
【請求項１４】
固定レンズと移動レンズとを含む光学系であって、第一の距離の被検体と、該第一の距離より近い第二の距離の被検体とに焦点位置を切替え可能な光学系と、
前記固定レンズを保持する固定枠と、
前記移動レンズを保持し、前記光学系の光軸方向へ、前記第一の距離に対応した側および前記第二の距離に対応した側とへ移動可能な移動枠と、
前記光学系の明るさを決める明るさ絞りと、
前記光学系によって形成された被写体像から映像信号を生成する撮像素子と、
前記移動枠が前記第一の距離に対応した側から前記第二の距離に対応した側へ移動したときに前記明るさ絞りを通過可能な所定の光束の一部を遮光する遮光絞りと、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項１５】
前記遮光絞りの開口部は、前記明るさ絞りの開口部とは異なる開口形状を有することを特徴とする請求項１４に記載の撮像ユニット。
【請求項１６】
前記遮光絞りの開口部は、前記光学系の近傍に併設される照明光学系が配置される方向の開口幅が、前記照明光学系が配置される方向以外の開口幅よりも小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１５に記載の撮像ユニット。
【請求項１７】
前記遮光絞りの開口部は、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形の開口部であることを特徴とする請求項１６に記載の撮像ユニット。
【請求項１８】
前記一対の長辺と前記一対の短辺の配置される方向は、前記撮像素子の各辺の方向と一致していることを特徴とする請求項１７に記載の撮像ユニット。
【請求項１９】
前記遮光絞りは、前記移動枠に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像ユニット。
【請求項２０】
前記遮光絞りは、前記移動枠に保持する際の光軸周りの位置決めを行うための指標を有することを特徴とする請求項１９に記載の撮像ユニット。
【請求項２１】
前記遮光絞りは、前記固定枠に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像ユニット。
【国際調査報告】
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