JPH0788078A - 内視鏡の光学系装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内視鏡の光学系を含むスコープ先端部の硬性
部の組み立てが完了した後でも、レンズ系の焦点位置の
調整が硬性部側からでき、観察深度重視および最高解像
力重視のいずれにも対応できる対物光学系を有する内視
鏡の光学系装置を提供すること。 【構成】 被検体の体腔内を観察するために光を照射す
る照明光学系８と、光が照射された観察部位から反射さ
れてきた光を集光するためのレンズ系１２を有する対物
光学系９と、この対物光学系にて収集された光から画像
を得るための撮像素子１４とをスコープ先端部に具備
し、前記対物光学系９のレンズ系１２の焦点位置をスコ
ープ先端部から調整するための手段２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡の光学系の改良
に係り、特に対物光学系のレンズ系として簡略な構造で
広い範囲の撮影ができる固定焦点型の対物光学系を用い
る場合、そのレンズ系の焦点位置の調整を可能にする内
視鏡の光学系装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡装置には、ファイバースコープ式
や電子内視鏡等があるが、図６を用いてその概略を説明
する。図６において、この内視鏡装置は、内視鏡画像を
表示するモニタ１と操作制御スイッチ等を備えた装置本
体２と被検体の体腔内に挿入して用いられるスコープ３
とを具備する。そして、このスコープ３の挿入部である
可撓管４の先端には、ＣＣＤカメラなどを含む光学系や
鉗子孔や洗浄用ノズル等を装備する硬性部５が設けられ
ている。他方、可撓管４の基端側には、スコープ３の可
撓管４の屈曲動作であるアングル操作等を行う操作部６
と、装置本体２にビデオカメラ信号を伝送するユニバー
サルコード７とが設けられている。また、可撓管４の内
側には、図示されていないが、ライトガイドファイバー
バンドルや送気チューブや送水チューブや配線用ケーブ
ルなどが組み込まれている。そして、上記硬性部５は、
通常、図７に示すように、２つの照明光学系８と１つの
対物光学系９および鉗子孔１０と２つの送気・送水孔１
１とで構成されている。

【０００３】このような内視鏡の光学系、特に対物光学
系９は、単焦点レンズタイプとズームレンズタイプに大
別される。また、単焦点レンズタイプには焦点調節型と
固定焦点型とが存在する。ズームレンズタイプと焦点調
節型単焦点レンズタイプは、手術中にスコープ３の操作
部６から倍率や焦点位置が変えられるように種々の工夫
がなされているが、いずれも構造が複雑になり、スコー
プ先端即ち硬性部５の径が大きくなったり、耐久性など
で問題があり、内視鏡の対物光学系９は未だ固定焦点型
単焦点レンズタイプが主流となっている。この固定焦点
型単焦点レンズタイプは図８に示すようになっている。
図８は、上記硬性部５の対物光学系９および鉗子孔１０
の中心を結ぶ線での切断面図を示す。図８において、符
号１０は鉗子孔であり、符号１２は対物光学系９のレン
ズ系を示す。このレンズ系１２は円筒の内に配置されて
いる。この円筒状対物レンズ系１２の後方にはプリズム
１３が配設されており、このプリズム１３で反射した光
線をＣＣＤなどの固体撮像素子１４で検知し、電気信号
に変換して配線ケーブル１５により上記ユニバーサルコ
ード７を介して装置本体２に伝送して画像化してモニタ
１に表示する。これらレンズ系１２、プリズム１３、お
よび固体撮像素子１４は、硬性部５において、金属など
からなる位置決め部材１６に正確に位置決めして設置さ
れる。その後に樹脂などからなるキャップ１７を取り付
ける。なお、符号１８はキャップ１７に設けられたカバ
ーガラスであり、符号１９は位置決め部材１６とキャッ
プ１７に係合する固定部材である。符号２０はゴムなど
からなる防水用のＯリングである。

【０００４】従来のこの種の固定焦点型単焦点レンズタ
イプは、同じレンズ系１２を用いてもＣＣＤなどの固体
撮像素子１４との距離を変えることによって、観察深度
重視タイプ、または、最高解像力重視タイプのものにで
きる。像距離（レンズと撮像面の間の距離）を短くして
やれば前者のタイプになり、逆に像距離を長くしてやれ
ば後者のタイプになる。これはユーザーの要望やその他
の必要性により決められるが、この焦点位置の調節は上
記キャップ１７を取り付ける前に完了しておかなければ
ならなかった。しかも、一旦組み立ててしまうと焦点位
置を変更することはかなりの大掛かりな作業となり、実
質的には不可能に近かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の内視鏡
の光学系装置では、その対物光学系のレンズ系を硬性部
に取り付ける際に焦点位置の調整を正確に行って組み立
てなければならず、かなり厄介な作業であるという不具
合があった。また、万が一調整不良が発生した場合、大
規模な解体作業が必要となる欠点があった。さらに、組
み立て上がった際にユーザーがその焦点位置に不満を持
っても、焦点位置の調整をできないという問題点があっ
た。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、内視鏡の光学系を含むスコープ先端
部の硬性部の組み立てが完了した後でも、レンズ系の焦
点位置の調整が硬性部側からでき、観察深度重視および
最高解像力重視のいずれにも対応できる対物光学系を有
する内視鏡の光学系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】上記の目的を達成するた
めに本発明は、内視鏡の光学系装置の構成を以下のよう
にしてレンズ系の焦点位置の調整を可能とした。即ち、
被検体の体腔内を観察するために光を照射する照明光学
系と、光が照射された観察部位から反射されてきた光を
集光するためのレンズ系を有する対物光学系と、この対
物光学系にて収集された光から画像を得るための撮像素
子とをスコープ先端部に具備し、前記対物光学系のレン
ズ系の焦点位置をスコープ先端部から調整するための手
段を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、内視鏡の光学系装置におい
て、対物光学系のレンズ系の焦点位置を調整するための
部材をスコープ先端部即ち硬性部に配設したので、この
硬性部の組み立て完了後でもレンズ系の焦点位置を調整
でき、観察深度重視および最高解像力重視のいずれのタ
イプにも対応できる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来技術において説明したものと同一部
材には同じ符号を付してある。図１は、本発明の内視鏡
の光学系装置を説明するためのものであり、基本的には
図７と同じものである。従って、図１においては、被検
体の体腔内を観察するために光を照射する２つの照明光
学系８と、光が照射された観察部位から反射されてきた
光を集光するための１つの対物光学系９と、それぞれの
光学系の出射面の中心ＣおよびＤと、鉗子孔１０および
その中心Ｅが示されている。そして、対物光学系９と鉗
子孔１０を結ぶ直線方向即ち中心Ｄおよび中心Ｅを結ぶ
線Ｌが示されている。以下の実施例では対物光学系９の
構成を説明するのに線Ｌにおける切断面図をもとに示
す。

【００１０】図２は、本発明の内視鏡の光学系装置の対
物光学系の実施例を示す図である。図２において、この
スコープ先端の硬性部５には主に鉗子孔１０と対物光学
系９が示されている。対物光学系９は、円筒の内に配置
されているレンズ系１２と、その後方のプリズム１３
と、レンズ系１２の前方にしてキャップ１７に設けられ
たカバーガラス１８から構成されている。この対物光学
系９は、照明光学系により光が照射され観察部位から反
射されてきた光を集光し、収集した光をＣＣＤなどの固
体撮像素子１４に投影する。固体撮像素子１４は光線を
検知し、電気信号に変換して配線ケーブル１５により装
置本体へ伝送する。この伝送は上記のようにユニバーサ
ルコード７を介して装置本体２に伝送して画像化してモ
ニタ１に表示する。これらレンズ系１２、プリズム１
３、および固体撮像素子１４は、硬性部５において、金
属などからなる位置決め部材１６に正確に位置決めして
設置される。その後に防水用のＯリング２０が組み込ま
れ、樹脂などからなるキャップ１７を取り付ける。最後
に、位置決め部材１６とキャップ１７に係合する固定部
材１９で固定する。この実施例では、円筒状対物レンズ
系１２の長手方向に平行に長ネジ２１を設け、この長ネ
ジ２１の先端部にウォーム歯車２２を取り付けている。
このウォーム歯車２２と係合するラック歯車２３がレン
ズ系１２の外周上長手方向に設けられており、長ネジ２
１の回転によりレンズ系１２を溝２４に沿って直線的に
移動させることができる。なお、符号２５はＯリングで
あり、気密を保つために設けられている。

【００１１】この実施例の長ネジ２１とレンズ系１２と
歯車の関係を図３に概略的に示す。図３において、長ネ
ジ２１の先端部にウォーム歯車２２が設けられ、レンズ
系１２の外周上にラック歯車２３が設けられて、これら
ウォーム歯車２２とラック歯車２３が係合している。従
って、長ネジ２１を回転させることによりレンズ系１２
をその長手方向に溝２４（図２参照）に沿って直線的に
移動させることができる。なお、この場合は、長ネジ２
１およびウォーム歯車２２を固体撮像素子１４が設置さ
れる位置より先端側の比較的空間に余裕のある部分に設
けるので、従来技術にて説明したズームレンズタイプや
焦点調節型単焦点レンズタイプのようにスコープ先端部
を太くする必要はない。

【００１２】図４は、本発明の内視鏡の光学系装置の対
物光学系の別の実施例を示す図である。図４は、その斜
視図であり、その構成は基本的には図２と同一である。
即ち、このスコープ先端の硬性部５には、２つの照明光
学系８、１つの対物光学系９、鉗子孔１０、および２つ
の送気・送水孔１１とが示されている。また、対物光学
系９は、レンズ系が内に配設されている円筒１２と、そ
の後方のプリズム１３とが示されている。照明光学系８
により光が照射され観察部位から反射されてきた光を集
光し、収集した光をこのプリズム１３を経由してＣＣＤ
などの固体撮像素子１４に投影するようになっている。
そして、この実施例では、固体撮像素子１４の撮像面と
平行、かつ、円筒状対物レンズ系１２の長手方向と垂直
な方向に長ネジ２１を設け、この長ネジ２１の先端部に
ピニオン歯車２６を設けている。このピニオン歯車２６
と係合するラック歯車２３がレンズ系１２の外周上長手
方向に設けられており、長ネジ２１の回転によりレンズ
系１２をその長手方向に直線的に移動させることができ
る。

【００１３】この実施例の長ネジ２１とレンズ系１２と
歯車の関係を図５に概略的に示す。図５において、長ネ
ジ２１の先端部にピニオン歯車２６を設け、これとレン
ズ系１２の外周上に設けられたラック歯車２３を係合さ
せる。従って、長ネジ２１を回転させることによりレン
ズ系１２をその長手方向に溝２４（図２参照）に沿って
直線的に移動させることができる。なお、この場合は長
ネジ２１は円筒状レンズ系１２の長手方向と垂直な方向
に設けなければならない。従って、硬性部５の側部にＯ
リング２５とともに設置しなければならない。設置され
る位置が空間に比較的余裕のある部分であることは図２
に示す実施例と同じである。

【００１４】このような対物光学系９を用いることによ
り、内視鏡の組み立ての完了後でも長ネジ２１を回すだ
けで焦点位置を調整することができる。一般に、レンズ
系の焦点をｆとすると、物体距離ａ（レンズと最良物点
の間の距離）と像距離ｂ（レンズと撮像面の間の距離）
との間には、１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂの関係が成立す
る。ここで最良物点とは、物が最も良く見えるところを
意味する。また、内視鏡における観察深度とほぼ同意の
レンズ系の被写界深度（ピントが合って見える範囲）
は、最良物点位置を中心に、前側深度Ｐ１

【００１５】

【数１】 後側深度Ｐ２

【００１６】

【数２】 で与えられる。ここで、δ：最小許容錯乱円径、Ｆ：レ
ンズのＦナンバー よって、同一光学系を用いた場合、δ、Ｆ、ｆが一定と
なるので、ａが大きくなれば、Ｐ1 とＰ2 の差、つまり
深度は深くなることが分かる。

【００１７】以上の理由からａを小さくすれば、最良物
点が近くなり、大きく見え高解像力が得られ、ａを大き
くすれば、最良物点が遠くなるものの、深度を深くとる
ことができる。従って、目的に応じて長ネジ２１を操作
して所望の焦点位置をもつ対物光学系９とすることがで
きるようになる。このように本発明によれば、ピントの
範囲が比較的長いこと、構造が簡単であること、などの
固定焦点型単焦点レンズタイプの特長を失うことなく、
焦点位置を変えることにより観察深度重視タイプまたは
解像力重視タイプのいずれにも対応できる。

【００１８】また、上記実施例は、レンズ系１２を固体
撮像素子１４に対して移動させ。観察深度と解像力の調
節を行えるようにしていたが、レンズ系の一部のレンズ
のみ移動可能な構造とすることによりレンズ系のズーム
倍率を調節できるようにしてもよい。

【００１９】なお、本願発明は、固体撮像素子を可撓管
の軸方向に対し垂直に配する直視タイプのスコープや、
スコープ先端の硬性部の側方部に光学系を設けた側視タ
イプのスコープにも同様に実施することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内視鏡の光
学系装置によれば、組み立てが完了した後でも対物光学
系のレンズ系の焦点位置の調整をスコープの先端部の外
側から行うことができるようにしたので、ユーザーの要
望に応じて観察深度重視タイプのものにも最高解像力重
視タイプのものにもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内視鏡の光学系装置を説明するための
図である。

【図２】本発明の内視鏡の光学系装置の対物光学系の実
施例を示す図である。

【図３】実施例の長ネジとレンズ系と歯車の関係を概略
的に示す図である。

【図４】本発明の内視鏡の光学系装置の対物光学系の別
の実施例を示す図である。

【図５】別の実施例の長ネジとレンズ系と歯車の関係を
概略的に示す図である。

【図６】内視鏡装置の概略を説明するための図である。

【図７】内視鏡装置スコープ先端部の概略を説明するた
めの図である。

【図８】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ モニタ ２ 装置本体 ３ スコープ ４ 可撓管 ５ 硬性部 ６ 操作部 ７ ユニバーサルコード ８ 照明光学系 ９ 対物光学系 １０ 鉗子孔 １１ 送気・送水孔 １２ レンズ系 １３ プリズム １４ 固体撮像素子 １５ 配線ケーブル １６ 位置決め部材 １７ キャップ １８ カバーガラス １９ 固定部材 ２０ Ｏリング ２１ 長ネジ ２２ ウォーム歯車 ２３ ラック歯車 ２４ 溝 ２５ Ｏリング ２６ ピニオン歯車

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の体腔内を観察するために光を照
   射する照明光学系と、光が照射された観察部位から反射
   されてきた光を集光するためのレンズ系を有する対物光
   学系と、この対物光学系にて収集された光から画像を得
   るための撮像素子とをスコープ先端部に具備し、前記対
   物光学系のレンズ系の焦点位置をスコープ先端部から調
   整するための手段を設けたことを特徴とする内視鏡の光
   学系装置。
2. 【請求項２】 焦点位置を調整するための手段として、
   レンズ系の移動方向と同一方向に設けられた長ネジと、
   この長ネジの先端に設置され長ネジの回転により回転す
   るウォーム歯車と、レンズ系に設置されこのウォーム歯
   車と係合し長ネジの回転によりレンズ系を直線的に移動
   させるラック歯車とを具有することを特徴とする請求項
   １に記載の内視鏡の光学系装置。
3. 【請求項３】 焦点位置を調整するための手段として、
   レンズ系の移動方向と垂直方向に設けられた長ネジと、
   この長ネジの先端に設置され長ネジの回転により回転す
   るピニオン歯車と、レンズ系に設置されこのピニオン歯
   車と係合し長ネジの回転によりレンズ系を直線的に移動
   させるラック歯車とを具有することを特徴とする請求項
   １に記載の内視鏡の光学系装置。