(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
この対物光学系の結像位置に先端面を配置し、前記対物光学系から入射された光学像を基端面まで伝達するイメージガイドファイバ束と、
このイメージガイドファイバ束の基端面から出射された前記光学像の主光線を、先端面及び基端面においてその光軸に対して平行な光線とする両側テレセントリック光学系にて構成し、その先端面が前記イメージガイドファイバ束の基端面に対向して配置されるとともに、前記イメージガイドファイバ束から入射された前記光学像を基端面まで中継する中継光学系と、
この中継光学系の基端面に対向して配置され、前記中継光学系の基端面から出射された光学像を撮像する撮像面を有する固体撮像素子と、
前記イメージガイドファイバ束の基端面と前記中継光学系の先端面との距離と、この中継光学系の基端面と前記固体撮像素子の撮像面との距離とをそれぞれ調整可能にする調整手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージガイドで伝達された光学像を固体撮像素子で撮像する内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細長の挿入部を体腔内に挿入することにより、例えば体腔内臓器を観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に処置具を挿通して各種治療・処置の行える内視鏡が広く利用されている。
【０００３】
上述のように用いられる内視鏡には体腔内の観察像を挿入部内に配置したイメージガイドファイバ束によって操作部の基端部に位置する接眼部まで伝送して肉眼で直接観察する光学式の内視鏡と、挿入部の先端部にＣＣＤなどの固体撮像素子を配設し、このＣＣＤに結像した光学像を光電変換し、この光電変換して得られた画像信号を映像信号に変換し、表示装置の画面上に内視鏡画像を表示させて観察を行う電子式の内視鏡とがある。
【０００４】
イメージガイドファイバ束を用いた光学式の内視鏡は、細径化が可能であるので気管支や尿道、或いは血管内に挿通することが可能である。これに対して、電子式の内視鏡では接眼部を覗くことなく表示装置の画面上に表示される内視鏡画像を見て観察を行えるので、作業性に優れるとともに、一度に複数人で観察を行えるというメリットがある。
【０００５】
このため、光学式の内視鏡の接眼部に固体撮像素子を設けた撮像用カメラを接続して、内視鏡でとらえた光学像を撮像用カメラで撮像信号に変換して表示装置の画面上に表示させるようにした内視鏡装置も種々提案されている。しかし、光学式の内視鏡の接眼部に撮像用カメラを接続することによって、操作部の重量が重くなって、術者に負担をかけるばかりでなく、操作性が不安定になってしまうという不具合が発生する。
【０００６】
この不具合を解消するため、例えば特開平１１−２３９８３号公報には対物レンズを通過させた像をイメージガイドファイバ束で伝達し、このイメージガイドファイバ束で伝達された光学像を再結像光学系によって固体撮像素子に結像させ、ここで撮像信号に変換して画面上に表示させるようにした内視鏡のテレビカメラ装置及びその合焦方法が開示されている。
【０００７】
また、特開平１１―１５１２００号公報には同一機種の製品間においてＴＶモニタに表示される内視鏡観察画像の大きさのばらつきが小さく、安定した品質を得られる内視鏡の観察像投影部が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１１−２３９８３号公報及び特開平１１―１５１２００号公報では焦点調整する際に撮像面における像高が変化することにより再結像光学系の倍率が変化して撮像面の所定位置に像を結像させられなくなる等、調整作業が煩雑になるという不具合があった。
【０００９】
そして、この不具合の改善のため、上述した従来技術では倍率変化の小さい個所のみを調整可能としているが、このような構造によれば設計的な自由度が低くなり、その調整方法も限定されてしまう。また、倍率変化を完全に防止できるものではないため、高倍率で投影するような場合、倍率変化が無視できない程度に大きくなってしまうという欠点がある。、
また、光学繊維を束ねて形成されているイメージガイドファイバ束の端面に焦点を合わせた場合、光学繊維が網目のように画面上に映り込むこんでしまうのでこれを防止するため焦点位置を予めずらせてピントをぼかすようにしていたので、このことによっても倍率が変化してしまうという不具合があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、イメージガイドファイバ束で伝達された光学像を再結像光学系を介して固体撮像素子の撮像面に最良の状態で結像させる調整作業を容易に行える内視鏡を提供することを目的にしている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡は、挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、この対物光学系の結像位置に先端面を配置し、前記対物光学系から入射された光学像を基端面まで伝達するイメージガイドファイバ束と、このイメージガイドファイバ束の基端面から出射された前記光学像の主光線を、先端面及び基端面においてその光軸に対して平行な光線とする両側テレセントリック光学系にて構成し、その先端面が前記イメージガイドファイバ束の基端面に対向して配置されるとともに、前記イメージガイドファイバ束から入射された前記光学像を基端面まで中継する中継光学系と、この中継光学系の基端面に対向して配置され、前記中継光学系の基端面から出射された光学像を撮像する撮像面を有する固体撮像素子と、前記イメージガイドファイバ束の基端面と前記中継光学系の先端面との距離と、この中継光学系の基端面と前記固体撮像素子の撮像面との距離とをそれぞれ調整可能にする調整手段とを具備している。
【００１２】
この構成によれば、両側テレセントリック光学系で構成した中継光学系が配置されたことにより、倍率の変化を考慮することなく、中継光学系とイメージガイドファイバ束との距離及び中継光学系と固体撮像素子との内の任意の側の距離を変化させて焦点調整を行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図４は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡を説明する図、図２は撮像部本体の構成を説明する図、図３は中継ユニットの構成を説明する図、図４は撮像部本体の一組立て例を説明する図、図５は撮像部本体の他の組立て例を説明する図である。
【００１４】
図１に示すように本実施形態の内視鏡システム１は、後述する光学繊維を束ねて形成したイメージガイドファイバ束が挿通する内視鏡２と、照明光を供給する光源装置３と、後述する固体撮像素子を駆動させるとともに、この固体撮像素子で光電変換された撮像信号を所定の映像信号に変換するビデオプロセッサ４と、内視鏡画像を表示するモニタ５とで主に構成されている。
【００１５】
前記内視鏡２は、細長で可撓性を有する挿入部６と、この挿入部６の基端部に連設する操作部７と、この操作部７の基端部に配置された撮像部本体８と、前記操作部７の側方から延出する可撓性を有するユニバーサルコード９とで構成されている。
【００１６】
前記挿入部６は、例えば先端側から順に硬性の先端部６ａ，上下方向に湾曲自在な湾曲部６ｂ、可撓性を有する可撓管部６ｃを連接して構成されている。
【００１７】
前記操作部７には挿入部６内を挿通する図示しない処置具挿通チャンネルに連通する処置具挿入口７ａ、前記湾曲部６ｂを湾曲動作させるための湾曲レバー７ｂ等が設けられている。
【００１８】
前記ユニバーサルコード９の端部にはコネクタ１０が設けられており、このコネクタ１０には前記光源装置３に着脱自在に接続される照明用コネクタ１１、前記ビデオプロセッサ４に図示しない信号コードを介して電気的に接続される電気コネクタ１２等が設けられている。
【００１９】
前記内視鏡２の前記先端部６ａの先端面には光学像をイメージガイドファイバ束の先端面に結像させるための図示しない対物光学系が配置されている。このイメージガイドファイバ束は挿入部６内及び操作部７内を挿通して撮像部本体８まで延出している。
【００２０】
図２に示すように撮像部本体８は、外装を構成するカバー部材１３の内部に、前記イメージガイドファイバ束２０の基端部と、このイメージガイドファイバ束２０の基端面に対向するように一端面側を配置して、前記イメージガイドファイバ束２０で伝達された光学像を後述する固体撮像素子に中継する中継光学系（再結像光学系）である中継ユニット３０と、この中継ユニット３０の基端面側に対向するように固体撮像素子４１を配置した撮像光学ユニット４０とが設けられている。
【００２１】
前記イメージガイドファイバ束２０の基端側には細長なイメージガイドファイバ束ホルダ２１が配置されている。このイメージガイドファイバ束ホルダ２１は、イメージガイドファイバ束端部に例えば接着によって固定された金属パイプ２２にビス固定によって一体的に固定されている。
【００２２】
このイメージガイドファイバ束２０の基端部に一体なイメージガイドファイバ束ホルダ２１は、前記操作部７の基端部７ｃに螺合固定された台座２４の内周面側に配置された複数の調整部材２５ａ，２５ｂ、２５ｃ及びこれら調整部材２５ａ，２５ｂ、２５ｃのネジ部に螺合する複数の調整ネジ２６ａ，２６ｂ，…２６ｅ等によって固定配置されるようになっている。
【００２３】
前記中継ユニット３０は、前記台座２４の外周側に配置される断面形状が略凸字形状の鏡筒３１と、複数の光学レンズ３２、間隔環３３、絞り（図３の符号３６参照）をレンズ枠３４内に所定状態に配置して、入射側及び出射側から平行光線を取り出せるテレセントリック光学系を構成したレンズユニット３５とで構成され、図３に示すようにレンズ枠３４の基端側に、例えば光学レンズ３７ａ，３７ｂ及び間隔環３８ａで構成される先端ユニット３９ａや、光学レンズ３７ｃ，３７ｄ及び間隔環３８ｂで構成される先端ユニット３９ｂを組み合わせることによって所定の倍率を得られるようになっている。
【００２４】
前記鏡筒３１は、前記レンズユニット３５に対して光軸方向に進退自在であり、このレンズユニット３５と鏡筒３１とは第１調整ネジ５１によって一体的に固定されるようになっている。
【００２５】
なお、前記鏡筒３１の側面の前記調整ネジ２６ａ，２６ｂ，…２６ｅに対応する位置には、ネジ調整用の貫通孔３９が形成されており、この貫通孔３９を介して調整ネジ２６ａ，２６ｂ，…２６ｅを適宜調整することによって、イメージガイドファイバ束２０の基端面を所定位置に配置することができるようになっている。
【００２６】
前記撮像光学ユニット４０は、前記中継ユニット３０内を中継された光学像が結像する撮像面を有する固体撮像素子４１と、この固体撮像素子４１に接続され図示しないＩＣやコンデンサ等の電子部品を実装した回路基板４２と、この回路基板４２から延出する信号ケーブル４３と、前記固体撮像素子４１の前面に配置されたレンズカバー４４に一体的に固定された素子枠４５と、この素子枠４５の基端側に配置されて前記固体撮像素子４１、回路基板４２、信号ケーブル４３を保護する保護枠４６とで構成されている。
【００２７】
前記素子枠４５は、前記レンズユニット３５に対して光軸方向に進退自在であり、この素子枠４５とレンズユニット３５とは第２調整ネジ５２によって一体的に固定されるようになっている。
【００２８】
なお、前記信号ケーブル４３は、前記操作部７及びユニバーサルコード９内を挿通してコネクタ１０の電気コネクタ１２まで延出している。
【００２９】
ここで、撮像光学ユニット４０と、中継ユニット３０と、イメージガイドファイバ束２０との調整について説明する。
図４に示すようにまず中継ユニット３０の先端面とイメージガイドファイバ束２０の基端面との間に、理論値から導き出した所定寸法の絞り５５及びスペーサー５６とを配置する。そして、光学繊維の網目が映り込むことを防止するため前記スペーサー５６の中途部にピントが合うように位置調整した後、第１調整ネジ５１によってレンズユニット３５と鏡筒３１とを一体固定する。その後、前記中継ユニット３０のレンズユニット３５基端側に素子枠４５を配置し、中継ユニット３０と撮像光学ユニット４０との光軸方向の位置を変化させてピント調整を行い、第２調整ネジ５２によって素子枠４５をレンズユニット３５に一体固定する。このことによって、前記撮像光学ユニット４０と、中継ユニット３０と、イメージガイドファイバ束２０とが所望の位置に配置されて、位置調整が完了する。その後、カバー部材１３を操作部７の基端部７ｃに配置する。
【００３０】
このように、本実施形態においてはイメージガイドファイバ束の基端面と固体撮像素子の撮像面との間に、入射側及び出射側をテレセントリック光学系で所定倍率に設定した中継レンズを配置したので、倍率が変化することなく、中継レンズの入射側及び出射側に対向するイメージガイドファイバ側基端面までの光軸方向の距離及び撮像面までの光軸方向の距離を変化させて焦点調整を行うことができる。このことによって、調整作業性が大幅に向上する。
【００３１】
なお、本実施形態においては中継ユニット３０の先端面とイメージガイドファイバ束２０の基端面との光軸方向の位置調整を行った後、中継ユニット３０と撮像光学ユニット４０との光軸方向の位置調整を行うようにしているが、図５の撮像部本体の他の組立て例を説明する図に示すようにまず、中継ユニット３０と撮像光学ユニット４０との間に理論値から導き出した所定寸法のスペーサー５７を配置して中継ユニット３０と撮像光学ユニット４０との焦点調整を行った後、中継ユニット３０の先端面とイメージガイドファイバ束２０の基端面との光軸方向の位置調整を行うようにしてもよい。
【００３２】
つまり、本実施形態においては中継ユニット３０は、所定の倍率の両側テレセントリック光学系からなる構成であるので、中継ユニット３０の先端面とイメージガイドファイバ束２０の基端面との光軸方向の距離を調整して焦点調整を行えるとともに、中継ユニット３０の基端面と固体撮像素子４１の撮像面との光軸方向の距離を調整して焦点調整を行える。
【００３３】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００３４】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００３５】
（１）挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
この対物光学系の結像位置に先端面を配置し、前記対物光学系から入射された光学像を基端面まで伝達するイメージガイドファイバ束と、
このイメージガイドファイバ束の基端面から出射された前記光学像の主光線を、先端面及び基端面においてその光軸に対して平行な光線とする両側テレセントリック光学系にて構成し、その先端面が前記イメージガイドファイバ束の基端面に対向して配置されるとともに、前記イメージガイドファイバ束から入射された前記光学像を基端面まで中継する中継光学系と、
この中継光学系の基端面に対向して配置され、前記中継光学系の基端面から出射された光学像を撮像する撮像面を有する固体撮像素子と、
前記イメージガイドファイバ束の基端面と前記中継光学系の先端面との距離と、この中継光学系の基端面と前記固体撮像素子の撮像面との距離とをそれぞれ調整可能にする調整手段と、
を具備する内視鏡。
【００３６】
（２）前記調整手段は、前記中継光学系の光軸方向の配置位置を変化可能に保持する保持手段を有する付記１記載の内視鏡。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、イメージガイドファイバ束で伝達された光学像を再結像光学系を介して固体撮像素子の撮像面に最良の状態で結像させる調整作業を容易に行える内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図４は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡を説明する図
【図２】撮像部本体の構成を説明する図
【図３】中継ユニットの構成を説明する図
【図４】撮像部本体の一組立て例を説明する図
【図５】撮像部本体の他の組立て例を説明する図
【符号の説明】
８…撮像部本体
２０…イメージガイドファイバ束
３０…中継ユニット
３１…鏡筒
３４…レンズ枠
３５…レンズユニット
４０…撮像光学ユニット
４１…固体撮像素子
４５…素子枠
５１…第１調整ネジ
５２…第２調整ネジ
【図１】
0003791763.tif 000002
【図２】
0003791763.tif 000003
【図３】
0003791763.tif 000004
【図４】
0003791763.tif 000005
【図５】
0003791763.tif 000006