JPH0627393A - 観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対物レンズの焦点位置を観察装置側で簡単に
調整することができるようにする。 【構成】 本体２を２重筒構造とし、その内筒体２Ｂの
先端部内に固体撮像素子３を組込み、外筒体２Ａと内筒
体２Ｂとの間に形成した環状の隙間１４に発光側光ファ
イバ１５の一端部を組み込む。鏡筒４をレンズ保持筒２
０と焦点調整用筒体２１とで２重筒構造とし、レンズ保
持筒２０内に対物レンズ５を組み込み、内筒体２Ｂに回
転防止用ピン１２ａ、１２ｂと長孔２３ａ、２３ｂとに
より回転を防止して嵌装する。焦点調整用筒体２１は出
射側光ファイバ２９を備え、レンズ保持筒２０に螺合に
より一体的に結合しており、連結部材６によって本体２
の前端面７に圧接固定される。連結部材６を緩めて焦点
調整用筒体２１を回転させると、その回転がピン１２
ａ、１２ｂと長孔２３ａ、２３ｂとによってレンズ保持
筒２０の光軸方向の直線運動に変換され、これによって
対物レンズ５の焦点位置を前後に調整することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型のビデオカメラや
内視鏡等に適用して好適な観察装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用機械の分野において、固体
撮像素子の発達と相俟ってビデオカメラを用いた画像認
識装置が多用されている。また、顕微鏡の分野において
もビデオカメラに拡大用対物レンズを組み込んで微小物
体を観察する応用例も多数見られる。これらの観察装置
は比較的近接した物体を観察することを主たる目的とし
ており、いずれも各々の目的に応じた照明装置を併用し
ている。例えば、画像認識装置の場合は、画像処理を行
なうために観察するエリアを均一に照明し、物体を認識
するのに十分な明るさを確保すると共に、明るさのムラ
による誤認識を防いでいる。また、拡大を目的とする顕
微鏡用途のビデオカメラの場合は、一般に観察光学系が
暗く、かつ観察物体が微小であるため微小範囲に照明光
を集光して所望の明るさを確保している。さらに、イメ
ージファイバを内蔵した内視鏡や超小型固体撮像素子に
て撮像するビデオ内視鏡の場合も通常照明のない暗い管
内や人体の内部を観察することを目的としているため、
観察するのに十分な明るさを確保し、かつ広い視野を照
明する照明装置を備えている。そして、この種の光学的
な観察装置は、近接物体を観察する場合、対物レンズを
画像伝送手段としての光ファイバもしくは固体撮像素子
と同じ光軸上で前側に配置すると共に、照明用の光学系
を目的に応じて対物レンズの近傍に設置し、物体を光フ
ァイバの端面や、固体撮像素子の撮像面等の結像面に、
対物レンズを用いて結像させている。

【０００３】対物レンズの近傍に照明光学系を備えたも
のとしては、例えば特公平４−２０６１５号「拡大撮像
装置における照明用導光装置」が知られている。この照
明用導光装置は、多数の微細な光ファイバの先端出光部
を鏡筒内にこれと同軸に円環状に配列し、この光ファイ
バから出光する光を鏡筒先端面に設けた透明な半球状の
導光キャップ内に導き、このキャップ内に導かれた光が
キャップ内で全反射を繰り返して、キャップ中央に開設
した小孔の内周面から被験体の表面に投射されるように
構成したものである。この場合、導光キャップは光学系
との関連で、小孔の部分においてキャップ外面に当接す
る被験体にピントが合うように形成されている。つま
り、上記照明用導光装置は導光キャップの球心から小孔
までの距離、すなわち半径によって焦点位置を規定する
もので、キャップを被験体に当接することで、確実に焦
点位置に被験体を設置することができる利点を有してい
る。しかしながら、このような装置においては照明範囲
が小孔の微小範囲に限定されているばかりか、焦点位置
が固定であると任意の位置に自在に観察距離を調節して
撮像することができないという欠点があった。

【０００４】そこで、焦点位置を自在に調整することが
できるようにしたものとして、例えば特公平４−２５４
号公報「内視鏡」が知られている。この内視鏡は、先端
構成部に形成された収納部に対物レンズが保持されたレ
ンズ枠を光軸方向にスライド自在に収容し、このレンズ
枠を操作ワイヤによってスライドさせる機構を採用して
焦点の位置調節を行なうように構成したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の内視鏡における焦点調節機構は、操作ワイヤの
押し引きを内視鏡の本体である操作部からの遠隔操作に
よって行なっているため対物レンズを内視鏡先端構成部
から着脱自在にして用途に応じて交換することができな
いという欠点があった。また、操作ワイヤの押し引きの
みで焦点調節を行なっているため内視鏡挿入部の曲がり
方の程度により焦点位置が変わってしまうという欠点が
あった。さらにまた、レンズ枠の外周面に形成された係
止部に操作ワイヤの連結部材を係合させる構造を採って
いるため、より小型な先端構成部を実現するためにはレ
ンズ枠の外周面に突起状に形成された係止部の近傍に照
明光学系を配設せざるを得ず、自ずから観察光学系の光
軸と偏心した構造となり、近接した物体を観察した場合
に、観察系と照明系の光軸のずれに伴う照明のムラが生
じるという欠点もあった。また、この機構にて光軸のず
れによって生じる照明ムラを解消する目的で照明系と観
察系の光軸を同軸上に形成するためには観察系の光軸か
らレンズ枠の外周面に突起状に形成された係止部上端ま
での距離を上回る半径の円周上に照明光学系を配置しな
ければならないので、外形が大きくなるという欠点をを
有している。

【０００６】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、レンズ交換が容易で種々の用途に使用することが
でき、また焦点調節を自在に行なうことができ、かつ照
明手段を備えた観察装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、物体の
画像を電気的または光学的に伝送する画像伝送手段を内
蔵する本体と、対物レンズを内蔵する鏡筒と、本体と鏡
筒を分離可能に連結する連結部材と、物体を照明する照
明光学系とを具備し、前記本体は、大径筒部と前記画像
伝送手段を収納し外周面には回転防止用ピンが一体的に
突設されて前記大径筒部の前方に突出する小径筒部とを
有し、前記鏡筒は、対物レンズを収容し外周面に雄ねじ
部と、前記本体の回転防止用ピンが挿入される軸線方向
の長孔とを有し、前記本体の小径筒部が挿入されるレン
ズ保持筒と、内周面に雌ねじ部を有しこの雌ねじ部に前
記レンズ保持筒の雄ねじ部が螺合することにより前記レ
ンズ保持筒を収納し、後端面が前記本体の大径筒部前端
面に当接されて前記連結部材により本体に接合固定され
る焦点調整用筒体とで構成されているものである。第２
の発明は、上記第１の発明において、照明光学系は、一
端が光源に接続されて他端部が前記本体の大径円筒部内
周面に沿って環状に配列され、その端面が大径円筒部の
前端面に臨む発光側光ファイバと、鏡筒の焦点調整用筒
体内に環状に配列され、その各端面が焦点調整用筒体の
端面に臨む出射側導光体とからなり、かつこの導光体
と、前記光ファイバの少なくとも先端部は画像伝送手段
および対物レンズと同軸上に配設されているものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明において、鏡筒を構成する焦点調整用筒
体の回転がこれとねじの螺合によって結合しているレン
ズ保持筒に伝達されると、レンズ保持筒は長孔と回転防
止用ピンとで回転を防止されていることで、光軸方向に
直線運動し、対物レンズの焦点位置を調節する。連結部
材は本体に鏡筒を分離可能に連結する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る観察装置の一実施
例を示す断面図、図２は同装置の外観斜視図、図３は本
体と鏡筒の分解斜視図である。本実施例は小型のビデオ
カメラに適用した例を示す。これらの図において、１は
ビデオカメラの先端部を構成する観察装置で、この観察
装置１は、画像伝送手段としての固体撮像素子３を収容
した本体２と、対物レンズ５を収容し本体２に着脱可能
に取付けられる鏡筒４と、本体２と鏡筒４を分離可能に
連結固定する連結部材６とを備えている。

【００１０】前記本体２は、大径の外筒体（大径筒部）
２Ａと、後端部が外筒体２Ａに同軸に嵌挿された小径の
内筒体（小径筒部）２Ｂとで構成されることにより２重
筒構造をなし、外筒体２Ａの前端面７に前記鏡筒４が連
結部材６によって接続固定されるようになっている。前
記外筒体２Ａは、その外周面の一部に雄ねじ部８を有
し、可撓管９を介して不図示のカメラコントローラ部に
接続されている。内筒体２Ｂは、前記外筒体２Ａの前面
側開口部から前方に突出する前端部２１０が、外筒体２
Ａ内に挿入されている後端部２１１より小径に形成され
て、その前端面中央に開設された開口部１０にカバーガ
ラス１１がはめ込まれて接着剤により固定されており、
またその内側面には前記固体撮像素子３が同じく接着剤
によって密接固定されている。固体撮像素子３には配線
１３の一端が接続されており、この配線１３の他端側は
前記可撓管９内を通ってカメラコントローラ部に接続さ
れている。また、前記前端部２１０の外周面中間部には
一対の回転防止用ピン１２ａ、１２ｂが周方向に１８０
°ずれて一体に突設されている。一方、前記後端部２１
１の外周面と前記外筒体２Ａの内周面との間には環状の
隙間１４が設けられており、この環状隙間１４には、光
源からの光を鏡筒４に配設された出射側光ファイバ２９
に導く発光側光ファイバ１５が組み込まれている。この
発光側光ファイバ１５は、直径５０μｍ程度の多数の微
細な光ファイバ群によって構成され、前記隙間１４に挿
入されている端部の先端面が前記外筒体２Ａの前端面７
と同一面を形成して外部に露呈し、他端部が一つに束ね
られて前記可撓管９内を通り不図示の光源に接続されて
いる。

【００１１】前記鏡筒４は、前記本体２と同様、レンズ
保持筒２０と、焦点調整用筒体２１とで２重筒構造を構
成しており、さらに焦点調整用筒体２１自体も２重筒構
造をなすことにより内筒２１ａと外筒２１ｂとで構成さ
れている。レンズ保持筒２０は、内部前端側開口部付近
にて前記対物レンズ５を収納保持し、外周面に雄ねじ部
２２と、前記本体２の回転防止用ピン１２ａ、１２ｂに
対応して形成された軸線方向に長い一対の長孔２３ａ、
２３ｂとを有し、前記本体２の内筒体２Ｂの小径部２１
０に摺動自在に嵌装され、かつ前記ピン１２ａ、１２ｂ
と長孔２３ａ、２３ｂにより回転を防止されている。前
記雄ねじ部２２は、レンズ保持筒２０の外周面で対物レ
ンズ５が収納されている部位に形成され、長孔２３ａ、
２３ｂは外周面後端部側に形成されてその後端が前記回
転防止用ピン１２ａ、１２ｂの挿入を可能にするためレ
ンズ保持筒２０の後端面に開放されている。前記焦点調
整用筒体２１の内筒２１ａは、外径が前記本体２の内筒
体２Ｂの大径部２１１の外径と略等しく、内径が前記レ
ンズ保持筒２０の外径と略等しいかこれより若干大きく
設定されており、内周面前端部寄りにレンズ保持筒２０
の雄ねじ部２２に螺合する雌ねじ部２４が形成されてい
る。また、この雌ねじ部２４の前方側には止め輪２５が
嵌着固定されており、これによってレンズ保持筒２０が
内筒２１ａから抜けるのを防止している。前記外筒２１
ｂは、前記外筒体２Ａの内径と略同一の内径を有し、外
周面後端部に前記連結部材６の抜けを防止する鍔部２６
と抜け止めリング２７が設けられている。前記内筒２１
ａと外筒２１ｂとの間には環状の隙間２８が形成されて
おり、この環状隙間２８には前記出射側光ファイバ２９
が組み込まれている。この出射側光ファイバ２９は、前
記発光側光ファイバ１５と共に観察装置１の照明光学系
を構成するもので、発光側光ファイバ１５と同様、直径
５０μｍ程度の多数の微細な光ファイバ群からなり、そ
の端面が環状隙間２８の両端開口部にそれぞれ臨んでい
る。そして、出射側光ファイバ２９の後端面は、前記本
体２の前端面７に鏡筒４の後端面が密接されると、光の
損失を少なくするため前記発光側光ファイバ１５の前端
面に密接される。なお、発光側光ファイバ１５の環状隙
間１４に挿入されている反光源側端部と、出射側光ファ
イバ２９は、固体撮像素子３および対物レンズ５に対し
て同軸上に配設されている。また、鏡筒４側の導光体と
しては光ファイバ２９に限らず、透明樹脂またはガラス
によって円筒状に形成され入光面と出射面を有するもの
であってもよい。

【００１２】前記連結部材６はナットからなり、前端部
内周面に突設された環状凸部６ａが前記焦点調整用筒体
２１の鍔部２６と抜け止めリング２７との間に位置され
ることにより焦点調整用筒体２１の後端部外周面に回転
自在に嵌装されており、後端部内周面に前記本体２の雄
ねじ部８に螺合する雌ねじ部３０が形成されている。本
体２と鏡筒４との連結に際しては、レンズ保持筒２０の
内部に本体２の内筒体２Ｂの小径部２１０を後方から回
転防止用ピン１２ａ、１２ｂと長孔２３ａ、２３ｂとを
一致させて嵌挿し、しかる後連結部材６を締付け方向に
回転させてその雌ねじ部３０を本体２の雄ねじ部８に螺
合し、焦点調整用筒体２１の後端面を外筒体２Ａの前端
面７と内筒体２Ｂの段差面３１に圧接することで、組付
けを完了する。

【００１３】このような構成からなる撮影装置１におい
て、物体の観察に際して対物レンズ５の焦点位置を調整
する場合は、連結部材６を若干緩めて鏡筒４を本体２に
対して回転可能な状態とし、しかる後この状態で焦点調
整用筒体２１を手で回転させればよい。すると、その回
転は雌ねじ部２４および雄ねじ部２２を介してレンズ保
持筒２０に伝達されるが、この時、レンズ保持筒２０は
回転防止用ピン１２ａ、１２ｂと長孔２３ａ、２３ｂに
よって回転を阻止されているので、外筒体２１の回転運
動がレンズ保持筒２０の光軸方向の直線運動に変換さ
れ、これによって対物レンズ５の焦点位置を前方もしく
は後方にずらすことができる。したがって、観察物体の
距離に応じて任意の位置の観察像を得ることができる。
また、観察物体に応じて異なった焦点距離の対物レンズ
と交換する場合は、連結部材６を十分に緩めて本体２と
の螺合結合関係を解除すると、鏡筒４を本体２から取り
外すことができるため、異なった焦点距離の対物レンズ
を備えた他の鏡筒と簡単に交換することができる。さら
にまた、本発明においては上記した従来の内視鏡と異な
り、対物レンズ５の焦点調整機構を構成する内筒体２０
および外筒体２１の外周の一部に突起部を設ける必要が
ないので、照明光学系を構成する発光側光ファイバ１５
および出射側光ファイバ２９を固体撮像素子３および対
物レンズ５に対して同軸上に環状に設けることができ、
その結果として装置の小型化および照明ムラのない良好
な照明を得ることができる利点を有する。

【００１４】なお、上記実施例は画像伝送手段として固
体撮像素子３を用いた場合について説明したが、これに
限らずイメージ（光）ファイバを用い、物体の画像を光
学的に伝送するようにしてもよいことは勿論である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る観察装
置は、本体と、本体に対して着脱自在に取付けられる鏡
筒とを備え、鏡筒を対物レンズを収納したレンズ保持筒
と、本体に連結部材によって連結固定される焦点調整用
筒体とで２重筒構造とし、焦点調整用筒体の回転を回転
防止用ピンと長孔とで直線運動に変換することによりレ
ンズ保持筒を光軸方向に移動させて対物レンズの焦点位
置を調整するように構成したので、焦点位置の調整が簡
単かつ容易で、観察物体の距離に応じて任意の位置の観
察像を得ることができる。また異なった焦点距離を有す
る対物レンズとの交換作業も容易で、縮小像から拡大像
まで広範囲に観察することができる。さらにまた、本発
明は照明光学系を画像伝送手段および対物レンズと同軸
上に環状に配置しているので、明るさにムラがなく、ま
た広い範囲を照明することができるなど、その効果は大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る観察装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】同装置の外観斜視図である。

【図３】本体と鏡筒の分解斜視図である。

【符号の説明】

２ 本体 ３ 固体撮像素子 ４ 鏡筒 ５ 対物レンズ ６ 連結部材 ７ 前端面 ８ 雄ねじ部 ９ 可撓管 １２ａ、１２ｂ 回転防止用ピン １５ 発光側光ファイバ ２０ レンズ保持筒 ２１ 焦点調整用筒体 ２２ 雄ねじ部 ２３ａ、２３ｂ 長孔 ２４ 雌ねじ部 ２９ 出射側光ファイバ ３０ 雌ねじ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の画像を電気的または光学的に伝送
   する画像伝送手段を内蔵する本体と、対物レンズを内蔵
   する鏡筒と、本体と鏡筒を分離可能に連結する連結部材
   と、物体を照明する照明光学系とを具備し、 前記本体は、大径筒部と前記画像伝送手段を収納し外周
   面には回転防止用ピンが一体的に突設されて前記大径筒
   部の前方に突出する小径筒部とを有し、 前記鏡筒は、対物レンズを収容し外周面に雄ねじ部と、
   前記本体の回転防止用ピンが挿入される軸線方向の長孔
   とを有し、前記本体の小径筒部が挿入されるレンズ保持
   筒と、内周面に雌ねじ部を有しこの雌ねじ部に前記レン
   ズ保持筒の雄ねじ部が螺合することにより前記レンズ保
   持筒を収納し、後端面が前記本体の大径筒部前端面に当
   接されて前記連結部材により本体に接合固定される焦点
   調整用筒体とで構成されていることを特徴とする観察装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の観察装置において、照明
   光学系は、一端が光源に接続されて他端部が前記本体の
   大径円筒部内周面に沿って環状に配列され、その端面が
   大径円筒部の前端面に臨む発光側光ファイバと、鏡筒の
   焦点調整用筒体内に環状に配列され、その各端面が焦点
   調整用筒体の端面に臨む出射側導光体とからなり、かつ
   この導光体と、前記光ファイバの少なくとも先端部は画
   像伝送手段および対物レンズと同軸上に配設されている
   ことを特徴とする観察装置。