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WO2001041631A1 - Dispositif de prises de vues destine a un endoscope - Google Patents

Dispositif de prises de vues destine a un endoscope Download PDF

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WO2001041631A1
WO2001041631A1 PCT/JP2000/006605 JP0006605W WO0141631A1 WO 2001041631 A1 WO2001041631 A1 WO 2001041631A1 JP 0006605 W JP0006605 W JP 0006605W WO 0141631 A1 WO0141631 A1 WO 0141631A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
endoscope
frame
airtight
imaging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2000/006605
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yutaka Tatsuno
Fuminori Tanahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP35058199A external-priority patent/JP3560884B2/ja
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to US09/890,175 priority Critical patent/US6805665B1/en
Priority to DE10084189T priority patent/DE10084189T1/de
Publication of WO2001041631A1 publication Critical patent/WO2001041631A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163Optical arrangements
    • A61B1/00188Optical arrangements with focusing or zooming features
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device for an endoscope, which is mounted on an endoscope and capable of performing autoclave sterilization with an imaging device incorporated therein.
  • Such endoscope imaging devices include a focus lens for forming an optical image from an endoscope eyepiece, and a CCD or the like for capturing an optical image formed by the focus lens.
  • An image sensor is provided, and in order to obtain a good optical image, the distance between the focus lens and the image sensor is adjusted in the optical axis direction (focus adjustment mechanism).
  • focus adjustment mechanism it is necessary to perform alignment (eccentricity adjustment mechanism) between the image sensor and the focal lens in the direction of eccentricity, that is, in the direction perpendicular to the optical axis.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-87110 discloses that an adapter having a built-in image-forming optical system and a camera head having a built-in image pickup device have a separate structure, a focus adjusting mechanism and an eccentricity adjusting mechanism. Devices that adjust various optical systems, such as, have been proposed.
  • the imaging apparatus for an endoscope described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-87110 requires a focus adjustment mechanism and an eccentricity adjustment mechanism. It was difficult to hermetically seal the movable parts of these adjustment mechanisms.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-250840 discloses a focus adjustment method corresponding to autoclave sterilization and an endoscope having means for driving an electric optical diaphragm device.
  • An imaging device has been proposed.
  • the endoscope imaging device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-2580803 does not allow steam to enter between the adapter and the camera head.
  • the endoscope was used again after the sterilization was completed, the two had to be combined, which was troublesome. If this is neglected, there is a risk that the residual vapor between the two will condense and the optical image will be blurred.
  • the optical diaphragm unit which is effective for improving the observation depth of the optical image from the endoscope eyepiece 13 with a small observation depth, has a rotary drive structure, but the optical diaphragm unit is downsized.
  • a lens is built into this rotary drive structure.
  • the camera head itself needs to be enlarged, and another focus adjustment lens must be provided between the optical diaphragm unit and the image sensor.
  • the fitting length in the optical axis direction must be increased. There is a problem that if the length is set to suppress the inclination, it will become very large. More optical Since the airtight connector for the throttle unit is provided, there has been a problem that the structure is complicated, the size is increased, and the cost is increased.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-19795 proposes an apparatus in which a lens and an image pickup element are integrated, and focus is adjusted by driving the lens with a magnet.
  • the imaging apparatus for an endoscope described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-19795 cannot adjust the eccentricity after assembling the hermetically sealed body, and has a magnetic coupling force. Since there is a limit to this (to increase this force, it is necessary to increase the length of the pair of magnets and the length between the NS poles and increase the number of pairs of magnets). Then, the frictional resistance of the sliding surface increases, so that clearance between the lens barrel and the fixed frame is required. In this case, the clearance is used as the observation image. As a countermeasure against this, a method of urging with an elastic member is known, but the coupling force of the magnet is required accordingly. As a result, there arises a problem that the eccentricity of the optical image cannot be suppressed.
  • the imaging device for an endoscope described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-2505803, at the time of autoclave sterilization, the adapter and the camera head are removed, sterilization is performed, and sterilization is completed.
  • the imaging device for an endoscope is used again later, the two must be connected, so that the handling is complicated.
  • the optical aperture unit has a rotation drive structure that incorporates a lens for miniaturization, if this lens is to be moved, a mechanism for moving the optical aperture unit in the direction of the optical axis inside the optical aperture unit is required. It is necessary to provide a separate focusing lens between the optical stop unit and the image sensor, and to reduce the inclination of the lens by adjusting the fitting length in the optical axis direction.
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and it is possible to carry out autoclave sterilization as it is without removing an optical element, an imaging element, etc., and it is easy to handle and airtight. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an endoscope imaging apparatus which enables the position adjustment of the imaging element with respect to the optical element. Disclosure of the invention
  • a first endoscope imaging device includes: an optical element that forms an optical image; an image sensor that photoelectrically converts the optical image; and at least the optical element and the image sensor. And an image sensor driving means that can adjust the position of the image sensor with respect to the optical element from the outside of the hermetic seal.
  • a second endoscope imaging apparatus is the first endoscope imaging apparatus, wherein the imaging element driving unit is an eccentricity adjustment unit with respect to an optical axis of the optical element.
  • a third endoscope imaging apparatus is the first endoscope imaging apparatus, wherein the imaging element driving means is a focal point adjustment means for the optical element and the imaging element in a direction of an optical axis. It is characterized by.
  • the fourth imaging device for an endoscope is the imaging device for a third endoscope, wherein an imaging surface of the imaging device is disposed substantially at an intermediate position of a fitting length of a frame holding the imaging device in an optical axis direction. It is characterized by having been established.
  • the imaging element driving unit is an adjustment unit that adjusts a rotation direction of the optical element around an optical axis. I do.
  • At least the optical element and the imaging element are housed in the hermetic sealing body, and position adjustment such as eccentricity adjustment and focus adjustment with respect to the optical element of the imaging element is performed from outside the hermetic sealing body. Since autoclaving is performed, autoclave sterilization can be performed without removing the optical element and the imaging element, and the position of the imaging element with respect to the optical element can be adjusted while maintaining airtightness.
  • FIG. 1 is an external view illustrating an entire configuration of an endoscope system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging device (television camera).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the vicinity of the imaging element viewed from the endoscope side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging device (television camera) according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging apparatus (television camera) according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a camera head having a built-in CCD, which does not hold an imaging optical system, according to the fifth embodiment.
  • Fig. 7 is a cross-sectional view c- VII-VII in Fig. 6.
  • FIG. 8 shows an imaging device for an endoscope (television camera) according to the sixth embodiment. Sectional drawing which shows the structure of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of an endoscope imaging apparatus (television camera) according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a camera adapter.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of an endoscope imaging apparatus (television camera) according to a modification.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an imaging device for an endoscope according to the eighth embodiment.
  • FIG. 1 is an external view illustrating an entire configuration of an endoscope system including the first embodiment
  • FIG. 2 is a view of the first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging device (television camera)
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the vicinity of the imaging device in FIG. 2 as viewed from the endoscope. Note that, in FIG. 2, the moving part is drawn shifted in the upper and lower cross sections.
  • the endoscope system 1 supplies an endoscope 2, a television camera 3 as an endoscope imaging device detachable from the endoscope 2, and illumination light to the endoscope 2.
  • a camera control unit (abbreviated as CCU) 5 for performing signal processing for the TV camera 3 and a monitor 6 for displaying a video signal output from the CCU 5.
  • the endoscope 2 includes an elongated insertion portion 11, a large-diameter grip portion 12 continuously provided at a rear end of the insertion portion 11, and a contact formed at a rear end of the grip portion 12. It has an eye 13 and a base provided on the side of the gripping part 12.
  • the light guide cable 15 is connected, and the connector 16 provided at the end of the light guide cable 15 can be detachably connected to the light source device 4.
  • the connector 16 of the light guide cable 15 By connecting the connector 16 of the light guide cable 15 to the light source device 4, white light from a lamp (not shown) in the light source device 4 is irradiated on the end face of the light guide, and the light guide 4 The transmitted illumination light is supplied to the light guide in the endoscope 2 and is emitted forward from the illumination window at the distal end of the insertion section 11 to illuminate the subject.
  • the illuminated subject With the illumination light emitted from the illumination window, the illuminated subject is formed into an image by an objective lens (not shown) provided at the distal end, and the formed image is formed by the relay optical system on the eyepiece 13 side. To be magnified through an eyepiece.
  • a television camera 3 is detachably attached to the eyepiece 13.
  • the television camera 3 has a built-in solid-state image sensor (hereinafter abbreviated as CCD) 36 as an imaging means.
  • the CCD 36 is connected to a signal cable 9 (internal signal line) extending from the television camera 3. Thus, it is connected to the CCU 5 via a connector 10 that is detachable from the CCU 5.
  • the signal cable 9 transmits a CCD drive signal from a CCD driver (not shown) in the CCU 5 and applies the signal to the CCD 36 so that the signal photoelectrically converted by the CCD 36 is read.
  • the signal is generated by a video signal generation circuit (not shown) inside the CCU 5, and an optical image is displayed on the display surface of the monitor 6.
  • the television camera 3 has a camera head 3a having an airtight interior so as to be autoclavable, and a heat-resistant and And a cable section 9b that can be auto-creped with signal lines.
  • the camera head section 3 a is detachably connected to an endoscope eyepiece section 13 of the endoscope 2 by a connection section 21.
  • the connection part 21 has a ventilation hole 22 for ventilating the endoscope 2 and is connected to the first exterior member 23.
  • the first exterior member 23 is connected to the signal cable 9 via the second exterior member 24.
  • An annular elastic member 25 is provided between the first exterior member 23 and the second exterior member 24 by pressure contact, and furthermore, the second exterior member 24 and the signal cable 9 are connected to each other. Between them, an annular elastic member 26 is also pressed and provided to ensure watertightness in the TV camera 3.
  • a first airtight frame 27 is connected to the inside of the first exterior member 23 so that the optical window 28 is airtight.
  • a second hermetic frame 29 is hermetically joined to the first hermetic frame 27.
  • the connection between the first hermetic frame 27 and the optical window 28 or the second hermetic frame 29 is performed by incorporating an optical system, an imaging element, and the like, which will be described later, followed by high-frequency soldering, laser welding, and TIG welding. Airtightly joined by resistance welding.
  • the first hermetic frame 27, the optical window 28, the second hermetic frame 29, and the components are connected as an airtight seal.
  • an airtight space 55 By securing an airtight space 55 by each joining method, it is possible to adjust the position of the image sensor with respect to the optical element described later in an airtight configuration that reliably prevents vapor infiltration due to autoclave sterilization It has a configuration.
  • a contact pin 30 made of a metal conductor is sintered and bonded around a glass body 31 to form an airtight connector 32.
  • Each wire rod 33 from the signal cable 9 is connected to the hermetic connector 32 so as to be connected to the CCU 5.
  • an imaging optical system 34 as an optical element for forming an optical image from the endoscope 2 and a file unit 35 are provided inside the first airtight frame 27.
  • a CCD 36 is provided along the optical axis from the connection 21.
  • a rod lens having an arbitrary refractive index is provided between the optical window 28 and the imaging optical system 34.
  • an optical diaphragm unit 38 having mechanically driven blades is disposed, and an end surface portion is provided on an optical outer frame 39.
  • optical aperture unit 38 may be configured so that adjustment of brightness and shooting depth is unnecessary if unnecessary.
  • the optical outer frame 39 is screwed into the first hermetic frame 27 with a ring 41 or is fixedly abutted by bonding.
  • the optical outer frame 39 has a focus adjusting groove 42 formed in the optical axis direction, and the fixed element frame 44 can be finely adjusted in the optical axis direction by using the focus adjusting screw 43 as a guide. It is arranged.
  • the fixed element frame 44 is provided with an actuator 45 that is movable in a direction perpendicular to the optical axis.
  • the drive signal lines of the optical aperture unit 38 and the actuator 45 are connected to predetermined positions of the contact pins 30 of the second hermetic frame 29.
  • the rear surface of the CCD 36 is connected to a predetermined position of the contact pin 30 of the second hermetic frame 29 via a substrate 47 and a connector 48 on which the lead 46 of the CCD 36 is put together. ing.
  • the CCD 36 includes a first element movable frame 51 constituting its own package or a second element movable frame 52 surrounding the first element movable frame 51.
  • Exercise akuchiyue 4 5 a, akuchi Yue is in contact with movable body 53a and movable body 53b of 45b.
  • the first element movable frame 51 has two opposing sides (left and right ends in the figure) slidably fitted to the second element movable frame 52, and abuts on the movable body 53a.
  • an elastic body 54a is provided so as to be sandwiched between the first element movable frame 51 and the second element movable frame 52.
  • the second element movable frame 52 is fitted on the inner wall surface of the fixed element frame 44 so as to be slidable in the same direction as the moving direction of the actuator 45 b, and the second element An elastic body 54b is arranged between the movable frame 52 and the fixed element frame 44 on the side opposite to the contact surface of the movable body 53b.
  • the sides of the second element movable frame 52 that are in contact with the actuator 45 are at least movable members 53 a and 53 b corresponding to the moving range of the second element movable frame 52.
  • the fixed element frame 44 also has at least movable holes 53a and 53b.
  • the outer periphery of the fixed element frame 44 is fitted to the outer optical frame 39.
  • the television camera 3 is assembled using the adjustment mechanism of the CCD 36 configured as described above.
  • the airtight space 55 is formed by the optical window 28, the first hermetic frame 27, the second hermetic frame 29, the contact pins 30, and the joining methods for connecting the respective components. Is secured.
  • the other end of the signal cable 9 was inserted into the second external member 24 holding the annular elastic member 26 from the endoscope side, and the signal cable 9 was further protected.
  • the sheath 9a is also passed through from the endoscope side.
  • the tip of the first hermetic frame 27 is placed inside the first exterior member 23 that holds the annular elastic member 25, from the first exterior member 23. Insert until it touches.
  • the periphery of the optical window 28 of the first airtight frame 27 and the first exterior member 23 are sealed with an adhesive or the like as necessary.
  • the second exterior member 24 is pushed into the outside of the first exterior member 23, and the sheath 9a is further pushed into the second exterior member 24 to a predetermined position. .
  • the signal cable 9 is connected to the CCU 5, and the endoscope 2 is used.
  • the light source device 4 is connected to the endoscope 2 via the light guide cable 15, the CCU 5 and the monitor 6 are connected, and these are activated.
  • a subject is illuminated via the light guide cable 15 and the endoscope 2 is subjected to a known operation to observe the subject to obtain an optical image.
  • the observation image from the endoscope 2 has the optical window 28 of the endoscope imaging device, the imaging optical system 34, and various optical devices through the eyepiece 13 of the endoscope.
  • the light passes through the filter unit 35 and is transmitted to the CCD 36.
  • the CCD 36 converts the optical image of the object into an electric signal, and the electric signal is transmitted to the CCU 5 by a signal cable 9, and the CCU 5 converts the electric signal into a video signal capable of displaying the electric signal.
  • the monitor 6 receives the video signal and displays the image of the subject.
  • the focus for the optical image from the endoscope eyepiece 13 is related
  • the optical aperture unit is determined at the same time as the outline is determined by the mechanical dimensions of the components
  • the actuator 45 is built in the CCU 5 or a separate actuator control means (not shown) provided separately. Can be adjusted by arbitrarily adjusting in the vertical and horizontal directions.
  • the imaging optical system 34 and the optical outer frame 39, the optical outer frame 39 and the fixed element frame 44, and the optical outer frame 39 The clearance between the first airtight frame 27 and the first airtight frame 27 can be given a margin, and the yield is improved because dimensional accuracy is not required.
  • the optical aperture unit 38 as a motorized optical aperture mechanism is built-in, adjusting the distance between the imaging optical system 34 and the CCD 36 allows the user to adjust the focus with the depth improvement effect of the optical aperture. Becomes unnecessary.
  • a rod lens 37 having a predetermined refractive index is provided between the optical window 28 and the imaging optical system 34, the endoscope eyepiece 13 and the first exterior member 23 can be connected.
  • the space between them can be secured, the optical iris can be arranged at the optimal pupil position, the fixing method can be simple and strong, and the ventilation capacity by the air hole between the endoscope 2 and the TV camera 3 can be improved. Can be improved.
  • One It can be used and can be reduced in cost, size, and weight.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an imaging device for an endoscope (television camera) according to a second embodiment of the present invention.
  • the moving part is drawn by shifting the upper and lower cross sections.
  • the eccentricity adjustment mechanism by Actuyue 45 is used as the image pickup device driving means.
  • the eccentricity adjustment is performed by an eccentricity adjusting screw, and a focus adjusting mechanism is used as an image sensor driving means.
  • the other configuration is the same as that of FIG. 2, and therefore the description is omitted, and the same configuration is denoted by the same reference numeral.
  • a CCD 36 is arranged at the end of the optical image passing through the imaging optical system 34.
  • the periphery of the CCD 36 is housed in a movable frame 102 provided with a predetermined eccentricity adjusting mechanism, and four sides around the CCD 36 are screw-engaged with the movable frame 102.
  • the eccentricity adjusting screw 103 is adjusted so that the center of the CCD 36 coincides with the center of the optical image from the endoscope eyepiece 13 in a predetermined position, basically in dimensions. Has become.
  • a filter unit 104 composed of an infrared cut filter or the like is provided on the front surface of the moving frame 102.
  • a driving body 105 is disposed on the outer peripheral side of the moving frame 102, and the driving body 105 is connected to a fixed body 106 fixed to the inner peripheral side of the airtight frame 101. It is configured to be movable in the optical axis direction between them.
  • the drive signal of the driver 105 is connected to a predetermined position of a contact pin 30 provided on the second hermetic frame 29 via a driver signal line, and is built in the CCU 5 or separately. Is electrically connected to a control circuit (not shown) provided with You. Signal input to the control circuit is performed by a switch provided at an arbitrary position (not shown).
  • the endoscope imaging device is connected and fixed to the endoscope eyepiece unit 13 via the connection unit 21 to use the endoscope 2. I do.
  • the observation image from the endoscope 2 has the optical window 28 of the endoscope imaging device, the imaging optical system 34, and various optical filters through the eyepiece 13 of the endoscope. After passing through the filter unit 104, it is transmitted to the CCD 36.
  • the focal point of the television camera 100 is adjusted.
  • the driving body 105 is arbitrarily moved in the optical axis direction between the stationary body 106 and the fixed body 106 by an electric signal via a control circuit by a switch (not shown), and a moving frame inside the airtight space 55 is provided.
  • the body 102 and the CCD 36 are moved and adjusted in the optical axis direction.
  • the center of the CCD 36 can be placed approximately at the center (ideal position) of the optical image from the endoscope eyepiece 13 by adjustment during assembly.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging apparatus (television camera) according to a third embodiment of the present invention.
  • the moving part is drawn by shifting the upper and lower cross sections.
  • the configuration is such that the actuator 45 or the driving body 105 is controlled by using an electric signal for the imaging device driving means.
  • the imaging device for an endoscope according to the present embodiment has a configuration in which focus is manually adjusted using a magnet as an imaging device driving unit.
  • the other configuration is the same as that of FIG. 2 and thus the description is omitted, and the same configuration is denoted by the same reference numeral.
  • the exterior member 1 1 1 to which the connecting portion 2 1 of the TV camera 1 10 as the endoscope imaging device according to the present embodiment is fixed has a non-magnetic property so as not to affect the magnetic force acting on the driver 105.
  • An airtight frame 1 1 2 formed of a body is screwed through a screw 1 1 3.
  • a magnet groove 114 having a whole circumference or a predetermined length is formed in the circumferential direction, and at least one magnet 115 is provided.
  • a rotation restricting groove 116 having a predetermined length is provided separately from the magnet groove 114, similarly to the magnet groove 114.
  • the outer surface of the airtight frame 112 is covered with a focusing ring 117 including the magnet 115.
  • a groove 118 is formed in the optical axis direction.
  • stoppers 1 19 fitted into the respective grooves. 20
  • the outer member 1 2 1 has reached the anti-bending 1 2 2 to protect the signal cable 9 through the outer member 1 2 1.
  • Said A vertical elastic member 123 connects the exterior member 111, the exterior member 122, and the focusing ring 117 to each other in a watertight manner.
  • the exterior member 120 and the exterior member 121 are watertightly connected by the annular elastic member 124.
  • the open end of the hermetic frame 112 on the signal cable 9 side is air-tightly joined to the hermetic frame 125.
  • a hermetic contact is formed by sintering a glass body 127 around the contact pins 126.
  • a projection 128 is provided on the signal cable 9 side of the airtight frame 125 in the optical axis direction so as to surround the contact pin 126, and is connected to the shield frame 125.
  • a board 1 32 is a contact pin
  • a connector 13 3 of the SMD type which is fixed to 1 2 6 by soldering, is provided, and each harness 1 3 4 extended from the signal cable 9 and a board are provided.
  • An optical window 28 is hermetically bonded to the connection portion 21 side of the hermetic frame 112, and a rod lens 1336 is disposed inside the optical window 28.
  • An optical aperture unit 38 is disposed near the signal cable 9 side of the rod lens 1336 so that the aperture blade is located at this position.
  • An imaging optical system 34 is built in the optical aperture unit 38, and is attached to the airtight frame 1 1 2 through the optical outer frame 1 3 7 in the optical axis direction, the circumferential direction, and the like. The fitting is fixed.
  • a magnetic field disposed on the airtight frame 1 12 is provided.
  • an inner magnet receiving groove 1 38 is formed in the circumferential direction.
  • a cam ring 13 9 is disposed between the hermetic frame 11 and the optical element frame 13 so as to be rotatable in the circumferential direction.
  • the cam ring 13 includes the magnet
  • a magnet positioning hole 140 is formed at a position opposite to 1 15. By holding the magnet 141 in the magnet positioning hole 140, a closed magnetic flux circuit is formed between the pair of magnets 115 and 141.
  • a cam groove having a predetermined lead angle is formed in the vicinity of the CCD 36 in the optical axis direction, and a cam pin 14 3 locked on the image sensor frame 14 2 is formed in the cam groove.
  • the cam pin 144 also fits in a straight groove 144 formed in the optical outer frame 135 in the optical axis direction.
  • the TV camera 110 After assembling the TV camera 110 configured as described above, the TV camera 110 is connected and fixed to the endoscope eyepiece 13 via the connecting portion 21, and the endoscope 2 is used. I do.
  • the observation image from the endoscope 2 has the optical window 28 of the endoscope imaging device, the imaging optical system 34, and various optical filters through the eyepiece 13 of the endoscope. After passing through the filter 35, the light is transmitted to the CCD 36. At this time, the focal point for the optical image from the endoscope eyepiece 13 is roughly determined by the mechanical dimensions of the components involved, and at the same time, the optical aperture of the optical aperture unit 38 is changed to the CCD. It is ensured by driving with the brightness signal from 36. Next, the focus of the television camera 110 is adjusted.
  • the stopper 1 19 and the magnet 1 15 rotate while the stopper 1 19 contacts the rotation restricting groove 1 16.
  • the magnet 141 having the closed magnetic flux circuit formed with the magnet 115 rotates by the magnetic force in accordance with the movement of the magnet 115.
  • the cam ring 13 9 rotates, and the mating cam pin 14 3 is inserted into the optical element frame 13 Move in the optical axis direction along 1 4 4.
  • the image sensor frame 144 and the CCD 36 inside the hermetic space 55 surrounded by the hermetic frame 1 1 2 and the hermetic frame 1 2 5 Can be adjusted.
  • the television camera 110 as the endoscope imaging apparatus of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
  • the eccentricity of the CCD 36 can be adjusted in advance, so that the eccentricity of the desired level can be suppressed.
  • the television camera as the endoscope imaging device is a combination of the television cameras according to the first to third embodiments described above.
  • an image pickup device driving unit an endoscope image pickup device having both an eccentricity adjusting mechanism by an actuator 45 and a focus adjusting mechanism by a driver 105 or an actuator
  • Other configurations are the same as those shown in FIGS. 2 to 5, and thus the description of the configuration and operation will be omitted.
  • the effects of the imaging device for an endoscope according to the present embodiment include, in addition to the effects of the imaging devices for an endoscope according to the above-described first to third embodiments, eccentricity adjustment and focus adjustment. After assembly, the user can arbitrarily adjust the image sensor. (Fifth embodiment)
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a camera head having a built-in CCD, which does not hold an imaging optical system
  • FIG. -It is a VII sectional view.
  • the moving part is drawn by shifting the upper and lower cross sections.
  • the television camera as the endoscope imaging device has an optical adapter (see FIG. 2) that has a built-in imaging optical system and is connected to the endoscope eyepiece 13 (see FIG. 2). (Not shown) and the camera head 2 ⁇ 0 with a built-in CCD 36 etc., which is an image sensor, and the imaging surface 209 of the CCD 36 is held with this CCD 36 held. It is a frame that moves in the direction of the optical axis, and is arranged almost at the middle of the fitting length of the image sensor frame 208 so that various optical systems such as the focus adjustment mechanism can be adjusted from outside without contact. It was made.
  • the camera head 200 and an optical adapter are screwed together via a camera mount 201 provided on the front of the camera head 200, and the endoscope eyepiece 13
  • the optical axis of the optical image from the optical adapter is matched with the optical adapter and the camera head 200.
  • the mount 201 is fixed to the outer periphery of the front end of an airtight frame 202 made of a non-magnetic material.
  • An optical window 203 made of a heat-resistant optical material such as a sapphire is joined to a front end face of the airtight frame 202 facing the endoscope in a state of maintaining airtightness.
  • a hermetic connector 204 is joined to the rear end of the hermetic frame 202 in a state where the hermetic connector is kept airtight.
  • a plurality of contact pins 205 which are conductors, maintain a hermetic state by sintering a glass body 206 with the hermetic connector 204 around the periphery. It is connected to the other contact pins 205 while ensuring insulation.
  • the airtight frame 202 is formed in a tubular shape, and the front and rear ends are closed by the optical window 203 and the hermetic connector 204 while keeping the airtight.
  • An airtight space 55 is formed inside 202.
  • a guide groove 2 13 having a predetermined width is formed in the outer peripheral surface of the hermetic frame 202 along the circumferential direction without penetrating the hermetic frame 202.
  • a rectangular magnet 2 15 polarized in the radial direction is movably mounted in the guide groove 2 13 along the guide groove 2 13.
  • An outer ring 2 17 for focus adjustment is provided on the outer periphery of the airtight frame 202 so as to be allowed to rotate in the circumferential direction.
  • the upper end projecting from the guide groove 2 13 of the magnet 2 15 is engaged with a concave linear key groove 2 16 formed along the optical axis direction on the inner diameter surface of 7. Accordingly, when the outer ring 2 17 is rotated, the magnet 2 15 rotates in the same direction along the guide groove 2 13 in accordance with the rotation of the outer ring 2 17.
  • annular elastic member 225 is provided between the airtight frame 202 and the outer ring 217 so as to be watertight and to generate an appropriate rotation torque of the outer ring 217. I have.
  • an inner ring 218 is slidably mounted along the inner peripheral surface of the airtight frame 202 inside the airtight frame 202.
  • the front and rear end faces of the inner ring 210 are formed in the optical axis direction by the front end face 226 of the airtight frame 202 and the holding ring 219 fixed to the rear side. Movement is regulated.
  • the distance between the front end face 2 26 and the outer ring 2 19 is slightly longer than the width of the inner ring 2 18, so that the inner ring 2 18 rotates. Is held on the inner periphery of the hermetic frame 202 in a state where it is allowed.
  • the inner ring 218 has a magnet 220 having the same shape as the magnet 215.
  • the magnet 220 is opposed to the magnet 215 with a thin portion 222 formed on the hermetic frame 202 interposed therebetween.
  • the helicopter cam is located at a position where the inner ring 218 does not interfere with the magnet 220 (in the figure, the position facing the magnet 220 with the axis center interposed). Grooves 2 21 are drilled. A cam pin 2 2 3 is passed through the cam groove 2 2 1. The lower end of the cam pin 223 is engaged with a straight groove 215 formed on the inner peripheral surface of the airtight frame 202 without penetrating the outer periphery. The rectilinear grooves 2 14 are formed along the optical axis direction, and allow the cam pins 223 to move in the optical axis direction and restrict the movement in the shaft circumferential direction.
  • the two magnets 2 15 and 220 form a closed magnetic flux circuit with the thin portion 222 interposed therebetween, and are magnetically connected to each other.
  • An imaging element frame 208 is inserted through the inner periphery of the inner ring 218.
  • a sliding surface 208a is formed which is in sliding contact with the inner peripheral surface of the inner ring 218, and the outer peripheral surface between the two sliding surfaces 208a is formed.
  • the surface is opposed to the inner ring 218 in a non-contact state.
  • the distance between the two sliding surfaces 208a is referred to as a fitting length.
  • the tip of a cam pin 223 projecting from the cam groove 221 is engaged with and fixed to the imaging element frame 208. Therefore, when the inner ring 2 18 was rotated, the cam pin 2 23 inserted in the cam groove 2 21 was pressed, and this cam pin 2 23 was formed on the inner periphery of the airtight frame 202. It moves in the optical axis direction along the straight grooves 2 1 4. As a result, the image sensor frame 208 fixing the tip of the cam pin 222 moves forward and backward in the optical axis direction.
  • the image sensor frame 208 holds, in order from the front, a filer unit 206 composed of an infrared light filter and the like, and a CCD 36 in order, and an imaging surface of the CCD 36. 209 is arranged almost in the middle of the fitting length of the image sensor frame 209 Have been.
  • the CCD 36 has its contact point 210 electrically connected to the hermetic connector 204 via the flexible board 211 and to the signal cable 9 via the harness 212.
  • a compression coil spring 2 27 is interposed between the front end face of the image pickup element frame 208 and the front end face portion 2 26 of the airtight frame 202 as shown in FIG.
  • a rear cover 228 is provided between the airtight frame 202 and the signal cable 9 so as to cover the signal cable 9 and the harness 212. It is connected watertight.
  • the television camera After assembling a television camera as an endoscope imaging device by attaching the camera head 200 configured as described above to an optical adapter (not shown), the television camera is connected to the endoscope eyepiece unit 13. Fix and adjust the focus of the TV camera when using the endoscope.
  • the magnets 220 are magnetically coupled to each other with the thin portion 222 formed on the airtight frame 202 being followed by the magnets 210 in the same direction. Since the magnet 220 is fitted to the inner ring 2 18, the rotation of the outer ring 2 17 is transmitted to the rotation of the inner ring 2 18. Is done.
  • the cam pin 223 engaged in the cam groove 221 formed in the inner ring 218 is pressed.
  • the rear end of the cam pin 2 23 is located on the inner periphery of the airtight frame 202 in the optical axis direction.
  • the cam pin 2 23 is restricted in the optical axis direction by the rotation of the inner ring 2 18 because it is engaged in the rectilinear groove 2 14 formed along the axis. Move along.
  • the imaging element frame 208 fixed to the upper end of the cam pin 222 moves forward and backward in the optical axis direction
  • the CCD 360 accommodated in the airtight space 55 of the airtight frame 202 is formed.
  • the focus adjustment for the optical image can be performed by moving the device forward and backward in a non-contact state from the outside.
  • the imaging element frame 208 when the imaging element frame 208 is moved in the optical axis direction by the cam pin 222, the cam pin 222 is pressed by the cam groove 222, and the imaging element frame 208 is inner ringed. Since a slight frictional force is generated when sliding on the inner peripheral surface of the 218, the sliding surfaces formed on the inner peripheral surface of the inner ring 218 and both ends of the image sensor frame 209 The image sensor frame 208 itself tends to be slightly tilted (shifted) with respect to the optical axis due to the influence of the light intensity between 8a and 8a.
  • the imaging element frame 208 has an inner peripheral surface of the inner ring 218 and a sliding surface 208 a formed before and after the inner peripheral surface of the inner ring 218 slidably in contact with the inner peripheral surface. Therefore, the frictional force is minimized, and the imaging surface 209 of the CCD 36 is illuminated through the center of the mating length where the amount of displacement of the imaging element frame 208 is the smallest. Since it is disposed at the intersection of the line segment perpendicular to the axis and the optical axis, that is, almost at the middle of the fitting length, the amount of tilt can be minimized.
  • a TV camera as an endoscope imaging device is separated into a camera head 200 and an optical adapter, so that any imaging optical system (magnification, zoom, presence / absence of optical aperture unit, etc.) Optical system).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an endoscope imaging apparatus (television camera) according to a sixth embodiment of the present invention. Note that, in FIG. 8, the moving part is depicted as being shifted in the vertical section. The same components as those in FIGS. 2 and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • an eccentricity adjustment mechanism is used as an imaging element driving means, and the CCD 36 housed in the airtight frame is hermetically sealed.
  • the eccentricity of the optical image is adjusted by moving the optical system in a direction perpendicular to the optical axis in the space.
  • the CCD 36 can be moved in the optical axis direction.
  • the imaging optical system 34 disposed on the side of the endoscope eyepiece 13 inside the hermetic frame 25 1 of the television camera 250 as the endoscope imaging device according to the present embodiment.
  • the rear end face of the optical outer frame 25 2 arranged on the outer periphery constitutes the front end face section 26, and the front end face section 2 26 and, on the rear side, the inner peripheral face of the hermetic frame 25 2.
  • the inner ring 218 is interposed between the fixed ring 219 and the fixed ring 219 in such a manner that only the movement in the rotational direction is allowed.
  • an outer member 25 3 for fixing the connecting portion 21 is attached to the outer periphery of the front end of the airtight frame 25 2, and the rear end of the outer member 25 3 and the step portion of the airtight frame 25 1
  • An outer ring 2 17 for focus adjustment is disposed between the first and second rings so that rotation in the circumferential direction is permitted.
  • the operation at the time of the focus adjustment obtained by rotating the outer ring 2 17 of the television camera 250 is the same as that of the fifth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-0 239 797 discloses that a camera head having a built-in imaging optical system and a camera head having a built-in image pickup device is provided as a separate structure, and a focus adjustment mechanism and eccentricity are provided.
  • An imaging device for an endoscope that adjusts various optical systems such as an adjustment mechanism has been proposed.
  • the detachable and connectable camera pads and camera heads are uniquely advantageous.
  • the eccentricity adjustment mechanism and the focus adjustment mechanism are provided while ensuring resistance to rave sterilization, one of the two adjustment mechanisms is built into the camera adapter and the other is built into the camera head. Both mechanisms are expensive because the costly mechanisms are allocated to camera adapters and camera heads.
  • an imaging device for an endoscope proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-0666675
  • a camera adapter equipped with an electric circuit and a camera head equipped with an imaging element are used.
  • An endoscope imaging device has been proposed.
  • the imaging device for an endoscope proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-066725 has the focus adjustment mechanism while being resistant to autoclave sterilization, Since there is no eccentricity adjustment mechanism, eccentricity of the endoscope image may occur. If a mechanism for moving the imaging optical system built in the airtight frame in the direction perpendicular to the optical axis is provided, a path connecting the inside and the outside is formed in the airtight frame, and a complete It was difficult to ensure airtightness.
  • an endoscope imaging apparatus that can divide a camera head, can transmit and receive signals from both units in a connection, and can prevent image eccentricity.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of an endoscope imaging apparatus (television camera) according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X--X of FIG. 9
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the imaging device for an endoscope (television camera).
  • the moving part is depicted as being shifted in the upper and lower cross sections.
  • a television camera 300 as an imaging device for an endoscope includes an imaging optical system 301 for imaging an optical image emitted from the endoscope 2.
  • Camera adapter 302 and a camera head with a built-in CCD 36, which is an image sensor for capturing the formed optical image and converting it into an electric signal. It is mainly composed of 3 0 3.
  • the configuration of the camera head 303 will be described.
  • a camera housing 304 which is a frame of the camera head 303, is formed in a substantially cylindrical shape in the air, and a camera adapter 304 is provided on the inner periphery of the front end of the camera housing 304.
  • a threaded portion 305 for threading with is formed.
  • a substantially cylindrical sleeve 303 is fitted inside the camera housing 304 so as to be slidable in the optical axis direction, and a CCD 36 and the like are built inside the sleeve 304.
  • the airtight unit 307 is housed. Inside the airtight unit 307, in addition to the CCD 36, an optical filter group 308 and a flexible substrate 309 are accommodated.
  • a glass frame 311 is fitted on the front end side of the airtight unit housing 310, which is the main body of the airtight unit 307, and is brazed, welded, adhered, screwed using a metal seal, or the like. Airtightly joined.
  • the glass frame 311 is fitted with a high heat-resistant cover glass 312 formed of sapphire or the like, and is airtightly joined by brazing or the like.
  • the rear end of the airtight unit housing 310 is fitted with a lid 313 to cover the entire rear end.
  • the lid 3 13 and the airtight unit housing 3 10 are airtightly bonded in the same manner as when the glass frame 311 is bonded, whereby the rear end of the airtight unit 3 ⁇ 7 is closed. Hermetically sealed.
  • the front end side and the rear end side of the airtight unit 307 are airtightly sealed, and the airtight unit 307 is configured.
  • a contact pin 314 for outputting an electric signal from the CCD 36 to the outside of the airtight unit 307 penetrates through the lid 313.
  • the gap between the contact pin 314 and the lid 313 is hermetically sealed by sintering the glass material 315.
  • the contact pins 314 are connected to the flexible board 309 on the inner side of the airtight unit 307.
  • a substrate 316 is fixed outside the lid 313 with a spacer in between.
  • the contact The pins 314 are connected to the board 316, and a harness group 317 extends from the board 316 to the rear end side.
  • the harness group 3 17 further extends from the rear end side of the camera head 303 to constitute the signal cable 9.
  • two flat portions 318 opposing the optical axis in a plane perpendicular to the optical axis are paired, that is, four flat portions 3 are provided.
  • a pair of flat portions 318 is formed above and below the plane of the paper, and a pair of flat portions 318 are formed on the left and right.
  • V-shaped V-shaped grooves 319 each having a V-shape in a plane including the optical axis are formed in the two pairs of opposed flat portions 318 respectively.
  • one V-groove 319 formed in, for example, an upward direction in a plane perpendicular to the optical axis is compared with the other V-grooves 3 19
  • Threads 320 are formed at the positions of the sleeves 303 corresponding to the positions of the two pairs of V grooves 319 opposed to each other.
  • the two ends of the two pairs of adjusting screws 3 2 1 that are screwed into the thread 3 2 0 of the sleeve 3 0 6 penetrate from the outer circumference to the inner circumference and protrude inside the sleeve 3 0 6.
  • Each of the V-grooves 3 19 is in contact with the front end side slope.
  • a step is formed in which the outer diameter of the airtight unit housing 310 becomes smaller.
  • a contact surface 323 is formed on the front end side of the unit housing 310 to be in contact with a contact surface 3222 of a sleeve 360 described later.
  • the inner surface of the sleeve 303 is formed with a step portion having a small diameter toward the front end side. At this step portion, the inner surface of the sleeve 300 faces the rear end side and has the contact surface 3 facing the rear end side.
  • a contact surface 3 2 2 that abuts 2 3 is formed. These abutment surfaces 3 2 2,
  • the airtight unit 3 07 is prevented from moving to the front end side.
  • the adjusting screw 3 21 is tightened, the adjusting screw 3 21 is pressed against the front end side of the V-groove 3 19, and the airtight unit housing 310 is brought into contact with the adjusting screw 3 21 and the contact surface. It is sandwiched between 3 2 and 2.
  • the contact surfaces 3 2 2 and 3 2 3 are formed by surfaces substantially perpendicular to the optical axis, and even if the airtight unit 3 ⁇ 7 is moved in the eccentric direction, the airtight unit 3 It is configured so that it does not incline.
  • An inward flange 324 is formed on the distal end surface of the sleeve 306, and this inward flange 324 covers a part of the front end surface of the airtight unit 307. ing.
  • a 0-ring 325 is provided between the rear end face of the inward flange 32 and the airtight unit 307 so that even if the airtight unit 307 moves in the eccentric direction. Airtightness is maintained.
  • the two pairs of the adjusting screws 3 21 facing each other are a pair of adjusting screws 3 2 1 facing each other around the optical axis in a plane perpendicular to the optical axis. It consists of 2 1.
  • one set is referred to as a first set and the other set is referred to as a second set.
  • the surface perpendicular to the optical axis thus, the direction connecting the first set of two adjustment screws 3 21 is called a first direction, and the direction connecting the second set of two adjustment screws 3 21 is called a second direction.
  • the adjusting screw 3221 is disposed so that the first direction and the second direction are orthogonal to each other. Therefore, if the first set of two adjustment screws 3 2 1 is loosened so as not to open the gap with the airtight unit 3 07, the second set of 2 adjustment screws 3 2 1 By loosening one of the adjustment screws 3 21 and tightening the other adjustment screw 3 21, the airtight unit 3 07 can be moved in the second direction. Similarly, the airtight unit 307 can be moved in the first direction. As described above, the airtight unit 300 is sleeved by the adjusting screw 321, which is provided on the sleeve 300, and the V groove 319 formed in the airtight unit 3 ⁇ 7. It is configured so that the position can be adjusted in the eccentric direction with respect to 6.
  • One cam pin 328 is fixed to the outer periphery of the sleeve 306 separately from the adjustment screw 321.
  • the camera housing 304 has a first cam groove 329 extending in the optical axis direction for forcibly guiding the cam bin 328, and the cam pin 328 is provided with a first cam. It penetrates the groove 329 and projects outside the camera housing 304.
  • a focus ring 330 is rotatably mounted on the outer periphery of the camera housing 304.
  • Each end face of the focus ring 330 has a small gap with respect to the abutting face 331 of the camera housing 304 and the front end face 333 of the outer cover 332 covering the outer periphery. It is sandwiched and prevents the focus ring 330 from moving in the longitudinal direction.
  • a 0-ring 334 is provided between the inner peripheral surface of the focus ring 330 and the outer peripheral surface of the camera housing 304 to keep the camera housing 304 watertight.
  • One ring 335 is housed inside the focus ring 330, and a fixed screw 3 provided on the focus ring 330 is provided.
  • a spiral second cam groove 337 is formed in the ring 335, and the cam pin 328 penetrates through the first cam groove 329 of the camera housing 304 and projects to the outside. Is further fitted in the second cam groove 3 3 7.
  • the cam pin 328 When the focus ring 330 is rotated, the cam pin 328 receives a force due to the second cam groove 337 of the ring, but the second cam groove 337 is helical. However, the direction of the force is distributed in the rotation direction and the longitudinal direction. However, since the movement in the rotation direction is blocked by the first cam groove 329, the cam pin 328 is forcibly guided in the longitudinal direction, and the airtight unit 307 is moved in the optical axis direction. Is moved to adjust the focus.
  • the adapter housing 340 which is the frame of the camera adapter 302, is formed in a substantially cylindrical shape in the air, and the outer periphery of the rear end of the adapter housing 340 is screwed to the camera head 303. Screw portion 341 is formed.
  • a mount portion 342 which can connect to the endoscope 2 having a different eyepiece configuration, is physically fixed.
  • the imaging optical system 301 including a plurality of lenses is housed inside the adapter housing 340.
  • the adapter housing 340 corresponds to the airtight unit 307 inside the camera head 303, and the opening at both ends is provided with a force bar glass 340 by the same means as the airtight unit 307. 3 are hermetically bonded.
  • the endoscope 2 is used by being connected and fixed to the endoscope eyepiece 13.
  • the camera adapter 302 and the camera head 303 are connected via the screwing portion 341 to assemble the TV camera 300, and the eyepiece 13 of the endoscope 2 is assembled. Attach it to the mounting section 3 4 2. Connect the signal cable 9 to the CCU 5, activate the endoscope, and display the image of the subject on the monitor 6.
  • the airtight unit in the camera head 303 as follows. Adjust the eccentricity of contact 307.
  • the first set of two adjusting screws 3 21 is loosened so that the gap with the airtight unit 307 is hardly empty. Since the first set of adjustment screws 3 2 1 has been loosened, the fixed position of the airtight unit 3 07 can be moved in the second direction by the second set of adjustment screws 3 2 1 Consequentlys Here, of the two sets of two adjustment screws 3 21, one of the two adjustment screws 3 2 1 is loosened and the other adjustment screw 3 2 1 is tightened, whereby the second airtight unit 3 07 Adjust the direction fixing position. At this time, since the first set of adjustment screws 3 21 is loosened so that there is almost no gap with the airtight unit 3 07, the adjustment screw 32 1 in the second direction is being adjusted while adjusting the fixed position in the second direction.
  • the resulting displacement of the fixed position in the first direction is small.
  • the operation of the first set of adjustment screws 3 21 and the operation of the second set of adjustment screws 3 2 1 are switched to operate in the first direction of the airtight unit 3 07.
  • the fixed position of the can be adjusted.
  • the airtight unit 30 is provided. Move 7 in the eccentric direction to adjust the fixed position.
  • the focus ring 330 When the image displayed on the monitor 6 is out of focus, the focus ring 330 is rotated in order to adjust the focus.
  • the second cam groove 337 of the ring 33 fixed integrally with the focus ring 330 rotates.
  • the cam pins 328 fitted in both grooves of the first cam groove 329 formed in the camera housing 304 are forcibly guided and moved in the optical axis direction.
  • the airtight unit 307 to which is fixed moves in the optical axis direction, and the CCD 36 in the airtight unit 307 moves in the optical axis direction to adjust the focus. Thereby, the defocus of the image of the subject displayed on the monitor 6 is eliminated.
  • the camera adapter 302 is inexpensive.
  • the airtight unit 307 in the camera head 303 is a focus adjustment mechanism that can move only in the optical axis direction without rotating, so that the image of the optical image does not rotate. It can be adjusted well.
  • a frame-shaped adapter housing 4 1 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape. Inside the adapter housing 401, a substantially cylindrical sleeve 4002 is provided. Are slidably fitted in the optical axis direction. Inside the sleeve 402, an airtight unit 403 containing the imaging optical system 301 is housed.
  • the configuration of the hermetic unit 403 for hermetic sealing and the configuration for fixing it so that its position can be adjusted in a direction perpendicular to the optical axis are the same as those described with reference to FIG. After assembling the thus-configured TV camera, the endoscope 2 is used by connecting and fixing it to the endoscope eyepiece 13.
  • an airtight unit incorporating the imaging optics system 301 Move 4 0 3 in the direction perpendicular to the optical axis and fix it. The procedure is the same as that described in FIG.
  • the eccentricity adjustment mechanism and the focus adjustment mechanism are provided on the camera adapter 400 side, so that the camera head 303 is provided on the camera head side. Does not require an adjustment mechanism, so that the camera head 303 can be inexpensive.
  • the camera head can be made inexpensive, and can be used for various procedures in the medical field.
  • a connector is provided for each of the camera adapter 302 having the electric circuit of the television camera 300 described in FIG. 9 and the camera adapter 302, and signals are transmitted and received between the two units by this connector.
  • An imaging device for an endoscope which can be performed and can prevent image eccentricity will be described with reference to FIGS.
  • the television camera 500 as an imaging device for an endoscope incorporates an imaging optical system 501 for imaging an optical image emitted from the endoscope 2 in the same manner as described with reference to FIG. And a camera adapter 503 incorporating a CCD 36 which is an image sensor for capturing the optical image formed and converting it into an electric signal.
  • the optical image of mirror 2 is visualized.
  • a driving signal for dimming which represents the average brightness, is output from the CCU 5.
  • the generated drive signal is transmitted to the camera head 503 via the signal cable 9 and stored in the camera adapter 502 via the harness 504 in the camera head 503.
  • the amount of light entering from the endoscope 2 side is adjusted by changing the aperture of the aperture blades 505 of the iris drive unit 5111 so that an optical image with appropriate brightness can be obtained. Automatic adjustment is possible.
  • a mounting portion 507 for fixing the endoscope 2 is provided, and the eyepiece of the endoscope 2 is provided.
  • a first cover glass 509 is hermetically fixed to an opening on the optical axis 0 facing the eyepiece window 508.
  • the lens frame 510 on which the imaging optical system 501 is mounted so that the center thereof is located on the inner optical axis ⁇ hermetically sealed with the first force bar glass 509 is provided. Is provided.
  • a ring-shaped iris drive unit 511 is attached to an outer peripheral position of the lens frame 510 in the adapter housing 506, and the iris drive unit 511 is mounted.
  • a drive signal to a drive mode (not shown) in (3), the aperture amount of the aperture blades 505 is varied so that the amount of light incident on the imaging optical system 501 can be adjusted.
  • One end of a harness 5122 is connected to the iris drive unit 5111, and the other end of the harness 5122 is airtightly fixed to the rear end of the adapter housing 506. It is connected to the contact pin 5 14 fixed to the plug 5 13.
  • the first plug 5 13 has a second cover glass 5 15 hermetically attached to a circular opening at the rear end of the adapter housing 506, and is concentric with the second cover glass 5 15.
  • a plurality of contact pins 514 are hermetically fixed to the surrounding ring-shaped portion by a glass hermetic sealing portion 516. That is, each contact pin 5 1 4 is inserted through a hole larger than its diameter.
  • the molten glass is poured into a hole around the molten glass and hermetically sealed to form a glass hermetic sealing portion 516.
  • the center portion is formed by the optical path and the periphery thereof is formed by the contact pins 514, so that the outer diameter of the optical adapter unit 502 is made compact.
  • the camera housing 52 ⁇ that forms the camera head 503 has a cylindrical shape with the rear side tapered, and has a cylindrical inside with a socket 52 1 and contact pins 52 2 inside. There is a first reception vessel 5 2 3 of shape.
  • a substantially cylindrical sleeve 524 is fitted inside the first receptacle 523 so as to be slidable in the optical axis direction, and a CCD 36 and the like are provided inside the sleeve 524.
  • An airtight unit 5 25 with a built-in is housed. The details of the configuration of these sleeves 524 and the airtight unit 525 are the same as those described in FIG.
  • a third plug 52 6 made of metal is hermetically attached to the opening at the rear end of the airtight unit 52 5, and the contact plug 5
  • Reference numeral 27 denotes a glass hermetic sealing portion 528, and the contact pins 527 are hermetically mounted so as to protrude into and out of the third plug 526. Then, inside the airtight unit 525, the contact pin 527 is connected to the lead 535 on the back surface of the CCD 36 by a harness 529, and outside the airtight unit 525, the flexible board is connected. 530 is connected to the contact pin 527 of the airtight unit 525 and to the connector 530. Connector 5 3 1 is the second plug 5
  • the contact pin 5 2 2 at the rear end of the first receptacle 5 2 3 and the signal cable 9 are connected by a harness 504, and when the camera adapter 502 is connected, the first receptacle is connected.
  • the iris drive signal is It is transmitted to the iris drive unit 5 1 1.
  • a watertight 0-ring 537 is inserted into the flange 536 formed at the front end of the sleeve 5224 and the front end of the airtight unit 5225, respectively, and the camera housing 5
  • the TV camera 500 After assembling the TV camera 500 configured as described above, the TV camera 500 is connected and fixed to the endoscope eyepiece unit 13 and the endoscope 2 is used.
  • the camera adapter 502 has no focus adjustment or eccentricity adjustment, and there is no path between the outside and the inside of the adapter housing 506, so more autoclave sterilization
  • the camera adapter 502 and the camera head 503 can transmit and receive or relay electric signals while maintaining airtightness corresponding to an auto crepe.
  • the central part of the television camera 500 can be made up of an optical system passage and the periphery thereof can be made up of contact pins, so that the outer diameter of the camera adapter 502 can be made compact.
  • the airtight unit 525 for accommodating the imaging optical system 501 in the center and a mechanism for adjusting the eccentricity of the airtight unit 525 together with the first receptacle. Since the inner circumference of the evening vehicle 52 3 is slidable, the outer diameter can be made compact.
  • FIG. 13 shows an eighth embodiment.
  • the endoscope 2 and the endoscope imaging device 3 of the first embodiment are integrated into a single endoscope imaging device.
  • the configurations of various devices connected to the endoscope imaging device are the same as in the first embodiment.
  • the following points are cited as background problems of the present embodiment as specific problems according to the present invention.
  • an electronic endoscope in which a solid-state imaging device such as a CCD is arranged at the distal end of an endoscope insertion portion.
  • a solid-state imaging device such as a CCD
  • an objective at the distal end of the insertion portion is used.
  • the optical system used has an angle of view that is constant at an angle of, for example, 30, 70, or 90 degrees with respect to the axial direction of the insertion section.
  • the operator rotates the insertion portion to secure a necessary image.
  • the relative relationship between the operator and the monitor may be broken each time the rotation operation is performed, and the orientation may not be provided.
  • the surgeon regards the solid-state imaging device as the camera head up direction that holds the camera up direction.
  • SW is an indicator of the upward direction.
  • the up direction of the solid-state image sensor and the up direction of the camera head must be aligned.
  • a surgical endoscope system is required to be at least sterilizable as described in the first embodiment.
  • the optical system is required to have an airtight structure that does not allow vapor to enter to prevent condensation. Therefore, when a solid-state image sensor is provided at the tip of the insertion part, the solid-state image sensor is The image element needs to be placed in an airtight space. At this time, it is necessary to rotate the solid-state imaging device with respect to the objective optical system without a mechanical contact structure. At the same time, the relative position of the solid-state image sensor must always be fixed with respect to the exterior of the camera head. A means for adjusting the positional relationship is required separately.If this is realized, for example, with an endoscope imaging device with an outer diameter of 4 mm, the size and complexity of the device will be increased, and operability will deteriorate. This leads to higher manufacturing costs.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the concept of the endoscope imaging apparatus of the present invention.
  • the endoscope imaging device 601 is roughly classified into an insertion portion 602, a grip portion 603, and a cable portion 604 in appearance.
  • the insertion portion 602 is covered with an outer frame 605, and a contact portion between the airtight frame 606 and the outer frame 605 is formed as a welded portion 607 on the inner peripheral side of the outer frame 605. Fixed.
  • the inner diameter of the outer frame 605 and the outer diameter of the airtight frame 606 are different in size, and a gap formed between them is filled with a light guide 608 made of an optical fiber, and a light guide is provided.
  • Reference numeral 608 protrudes as a light guide cable 610 via a base 609 and is connected to a light source device (not shown).
  • a cover window 6 1 1 is air-tightly joined to the end of the airtight frame 6 0 6 by soldering, and a contact pin 6 1 for making an electrical contact is provided at the opposite end extending inside the grip 6 3.
  • the objective optical system 616 including the prism unit 615 is provided.
  • the inside of the airtight frame 606 is provided with a CCD frame 617 rotatable with respect to the longitudinal axis of the insertion portion 602 with respect to the airtight frame 606, and the front end of the CCD frame 617 at the input side.
  • the CCD 618 is fixed to the objective optical system 616 at a predetermined distance and angle. From the CCD 618, the signal line 619 including the drive circuit built in the input section extends along the insertion section while being electrically connected to the contact pin 612 of the airtight connector 613. Connected.
  • a plurality of rare-earth magnets A620 such as neodymium magnets and samarium-cobalt magnets, are fixed to the outer peripheral side located in the inner space of the grip portion of the CCD frame 617, and the airtight frame 60 A magnet B 621 of the same kind is fixed inside the grip portion 603 so as to form a pair via 6, and a non-contact magnetic coupling is established with the magnet A 620.
  • At least one switch button 622 serving also as an indicator for indicating the UP direction of the endoscope imaging device 601 is disposed on the outside of the gripper 603, and a switch 623 inside the switch button 622.
  • the switch base substrate 624 on which is mounted is fixed to the holding portion 603.
  • the switch 623 is electrically connected from the switch base substrate 624 to the flexible substrate 625 or the contact pin 612 of the airtight connector 613 via a harness.
  • the end of the cable portion 604 is connected to the outside of the airtight connector 613 by a contact pin 612, and the cable portion 604 is a sealing member 6 made of an elastic material between the cable portion 604 and the grip portion 603. Watertightness is secured by 26.
  • a grip part exterior member 627 is connected, to which a pray stop 628 is connected.
  • a slip ring (not shown) is inserted before and after the airtight connector 6 13, and the relative rotation of the signal line 6 19, the cable section 6 04 and the air tight connector 6 13 can be freely adjusted. It is also possible.
  • the cable section 6 0 4 If it is allowed to rotate during use, a split spring may be provided only between the signal line 6 19 and the airtight connector 6 13.
  • the UP direction of the grip portion 63 may be made clear by the overall shape or the uneven shape of the appearance in addition to the switch 62.
  • the subject image illuminated by the light illuminated from the light guide cable passes through the cover window, and forms an image with the CCD through the objective optical system.
  • photoelectric conversion is performed, and the video signal passes through a signal line as an electric signal, and is sent to a CCU (not shown) via a hermetic connector and a cable section.
  • the operator needs to rotate the visual field direction (the direction of arrow A in the figure) of the objective optical system at the distal end of the entrance section with respect to the axis of the entrance section.
  • the visual field direction the direction of arrow A in the figure
  • the outer frame and the airtight frame rotate with respect to the grip, and the view direction of the objective optical system rotates.
  • the CCD frame and the CCD are positioned relative to the gripper (in this case, UP direction) does not change.
  • the UP direction of the grip is also transmitted to the hand and fingertip as a feel of the switch position without visual confirmation.
  • the orientation of the CCD in the UP direction is determined by the UP direction of the gripping part, which is different from the conventional circular scope and camera head separate system that the operator is familiar with. It is possible to construct a rotation mechanism for the objective optical system by using a CCD with advanced operation methods. In other words, only the objective optical system should be used with the CCD's UP direction always matching the UP direction of the gripper. Can be rotated.
  • the camera head shown in FIGS. 5, 9, and 12 may have an imaging surface of an image sensor similar to the camera head shown in FIG. Alternatively, it may be arranged at or near the center of the fitting length of the element frame that is movable in the optical axis direction so that the focus can be adjusted.
  • An image sensor that photoelectrically converts the optical image
  • a hermetically sealed body including at least the optical element and the imaging element therein;
  • Image sensor driving means for arbitrarily adjusting the position of the image sensor with respect to the optical element from outside the hermetic sealing body;
  • An imaging device for an endoscope comprising:
  • Additional Item 2 The imaging device for an endoscope according to Additional Item 1, wherein the imaging device driving unit is an eccentricity adjusting unit with respect to an optical axis of the optical element.
  • Additional Item 3 The imaging device for an endoscope according to Additional Item 1, wherein the image pickup device driving unit is a focus adjusting unit of the optical element and the image pickup device in a direction of an optical axis.
  • Additional Item 5 The endoscope imaging device according to Additional Item 3, wherein the focus adjusting means is a magnet provided in a pair inside and outside of the hermetic sealing body.
  • Additional Item 6 The imaging for an endoscope according to Additional Item 3, wherein the imaging surface of the image sensor is disposed substantially at the middle of the fitting length of the frame holding the image sensor in the optical axis direction. apparatus.
  • the imaging device provided on the hermetic sealing body which forms an endoscope image and converts the image into an electric signal by photoelectric conversion, is provided by an imaging device driving unit with respect to the optical image from the optical device.
  • the optical element is optically adjusted in the hermetically sealed body, and the imaging surface of the imaging element is disposed substantially at the middle of the fitting length of the frame holding the imaging element, so that the imaging element is held.
  • the imaging surface is provided at the position where the gap generated by the fitting gap between the frame and the outer frame that holds the frame in a sliding position is the smallest.
  • Japanese Patent Publication No. 4-587753 discloses a frame in which a pair of turns around an imaging surface of an imaging element is formed as a center of rotation. Further, a technology has been disclosed in which the position in the optical axis direction can be adjusted. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-28992 25 discloses that A technology has been disclosed in which a lens barrel is placed over a camera so that the lens barrel can be moved arbitrarily in the optical axis direction.
  • a turning cylinder is provided on a unit cylinder that supports the image pickup device to enable tilt adjustment, but fine adjustment of the optical system is possible. Even so, there is no structure in which the operator can arbitrarily adjust the imaging device itself. In addition, the intrusion of high-pressure steam during autoclave sterilization cannot be prevented.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-17955 discloses that a lens and an image sensor are integrated and stored in an airtight frame, and the lens is externally mounted using a magnet. A technology for performing focus adjustment by driving is disclosed. According to this prior art, since the lens and the imaging device are housed in the hermetic frame, high-pressure steam does not enter the hermetic frame even if autoclave sterilization is performed as it is.
  • an optical element for storing an endoscope image and an imaging element for photoelectrically converting the endoscope image are arranged in a hermetically sealed body that can reliably prevent intrusion of high-pressure steam during crepe sterilization.
  • an imaging device for an endoscope that can adjust the position of an imaging element with respect to an optical element in a state where the image quality is ensured, and can suppress the tilt of the imaging element without performing special adjustment.
  • Endoscope imaging that includes a camera adapter that is detachably connected to the endoscope and has a built-in optical system, and a power camera that has a built-in imaging optical system that includes a solid-state imaging device.
  • a camera adapter that is detachably connected to the endoscope and has a built-in optical system
  • a power camera that has a built-in imaging optical system that includes a solid-state imaging device.
  • the optical system and the imaging optical system are hermetically sealed in at least two airtight units, and are housed by covering at least one of these airtight units around the outer periphery of the airtight unit.
  • An imaging device for an endoscope comprising: an airtight unit fixed so as to be adjustable in a direction perpendicular to an optical axis; and a sleeve slidable in the optical axis direction on the inner peripheral surface of the frame.
  • the head is detachably connected to the endoscope and can be separated and connected to a power camera adapter with a built-in motorized optical system and a camera with a built-in imaging optical system including a solid-state imaging device.
  • System and at least the imaging optical system
  • the two airtight units are hermetically sealed, and one of the airtight units has an airtight hermetic connector on the end face on the separation connection side, and the other airtight unit is formed in a hollow cylindrical shape around the outer circumference.
  • Endoscope imaging device having a waterproof connector
  • a sleeve capable of covering the outer periphery of the airtight unit and fixing the airtight unit so that the position of the airtight unit can be adjusted in a direction perpendicular to the optical axis and sliding the inner peripheral surface of the waterproof connector in the optical axis direction.
  • An airtight unit in which two pairs of flat portions facing each other around the optical axis in a plane perpendicular to the optical axis are formed on the outer periphery, and grooves formed in the flat portions, respectively.
  • the additional item 7 or 8 wherein the hermetic unit includes at least one of an imaging optical system, a variable power optical system, and various kinds of files. Endoscope imaging device.
  • the endoscope imaging apparatus according to Additional Item 7 or 8, wherein the airtight unit includes at least one of a solid-state imaging device and various types of phenols.
  • the airtight unit includes a motorized optical system that electrically drives the optical system, such as an auto iris unit, an auto focus unit, a power focus, and a power zoom.
  • the present invention it is possible to adjust the position of the imaging element with respect to the optical element in a state where airtightness is ensured in an airtightly configured sealing body that reliably prevents vapor infiltration by autoclave sterilization. It can be.

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Description

明 細
内視鏡用撮像装置 技術分野
本発明は、 内視鏡に装着され、 撮像素子を内蔵したままの状態でォ一 トクレーブ滅菌を行うことの可能な内視鏡用撮像装置に関する。 背景技術
近年、 光学像を リ レーレンズなどで光学的に手元側まで伝送する光学 式の内視鏡を使用する場合、 この内視鏡で得た光学像をモニタに表示し たり画像記録装置に蓄積するなどのために、 この光学像を撮像して電気 信号に変換する内視鏡用撮像装置が広く用いられる。
このような内視鏡用撮像装置は、 内視鏡接眼部からの光学像を結像す るための焦点レンズと、 この焦点レンズで結像した光学像を撮像するた めの C C Dなどの撮像素子とを備えており、 光学像を良好に撮像するた めに焦点レンズと撮像素子との位置合わせには、 撮像素子と焦点レンズ との光軸方向の距離の位置合わせ (焦点調整機構)、 撮像素子と焦点レ ンズとの偏心方向すなわち光軸に垂直な方向の位置合わせ (偏心調整機 構) 等が必要である。
例えば日本国特開平 2 — 8 7 1 1 0号公報には、 結像光学系を内蔵す るアダプタと撮像素子とを内蔵するカメラへッ ドを別体構造にし、 焦点 調整機構や偏心調整機構等の各種光学系の調整を行う ものが提案されて いる。
ところで、 近年では内視鏡用撮像装置を滅菌するために、 高圧水蒸気 中に滅菌対象物を一定時間放置するオー トク レープ滅菌と呼ばれる方法 が安価な滅菌方法として用いられている。 内視鏡用撮像装置にォ一 トク レ一ブ滅菌に対する耐性を持たせるためには、 焦点レンズや撮像素子を 気密封止する必要がある。
しかしながら、 上記日本国特開平 2 — 8 7 1 1 0号公報に記載の内視 鏡用撮像装置は、焦点調整機構や偏心調整機構を設ける必要があるため、 オー トクレーブ滅菌に対する耐性を有しつつこれらの調整機構の可動部 分における気密封止を行うことが困難であった。
そこで、 例えば日本国特開平 1 0— 2 5 8 0 3 4号公報には、 ォ一 ト クレーブ滅菌に対応した焦点調整方法、 及び電動の光学絞り装置を駆動 する手段を有した内視鏡用撮像装置が提案されている。
しかしながら、 上記日本国特開平 1 0— 2 5 8 0 3 4号公報に記載の 内視鏡用撮像装置は、 アダプタとカメラへッ ド間に浸入する蒸気を避け るため、 オートクレープ滅菌時にアダプタとカメラへッ ドとを外して滅 菌を行い、 滅菌終了後再び内視鏡用撮像装置を使用するときには両者を 結合しなければならず煩雑であった。 も し、 これを怠ると両者の間の残 留蒸気が結露し、 光学像がぼけてしまう虞れが生じる。
また、 観察深度の浅い内視鏡接眼部 1 3からの光学像の観察深度向上 に有効な光学絞りユニッ トは、 回転駆動構造を有しているが、 該光学絞 りユニッ トを小型化するために、 レンズをこの回転駆動構造に内蔵して いる。 このため、 レンズを移動しょう とすると、 光学絞りユニッ ト全体 を大型化するかレンズの直径 (有効径) を一段と小さ く し、 光学絞りュ ニッ ト内部で光軸方向への移動機構を設けるか、 またはカメ ラへッ ド自 体を大きく し、 光学絞りユニッ ト と撮像素子との間に別の焦点調整レ ン ズを設ける必要があり、 この場合光軸方向の嵌合長をレ ンズの傾きを抑 える長さにすると、 非常に大きくなる、 といった問題がある。 更に光学 絞りュニッ ト用の気密コネクターを設けるため、構造が複雑、 大型化し、 コス 卜アップとなる問題があった。
これに対し、 日本国特開平 1 0 — 1 7 9 5 0 5号公報では、 レンズと 撮像素子とを一体化し、 磁石でレンズを駆動して焦点調整を行うものが 提案されている。
しかしながら、 上記日本国特開平 1 0— 1 7 9 5 0 5号公報に記載の 内視鏡用撮像装置は、 気密封止体を組立後に偏芯調整を行うことができ ず、 また磁気連結力には限界があるので (この力を大きくするには対に なる磁石のそれそれ N S両極間の長さを大き く したり、 対になる磁石の 数を増やす必要がある)、 この力量を対策すると摺動面の摩擦抵抗が増 大するのでレンズ鏡筒と固定枠とのク リアランスが必要になる。 これは ク リアランスの分が観察画像のガ夕となる。 この対策として弾性部材で 付勢するものが公知であるが、 その分更に磁石の結合力が必要となる。 結果、 光学像の偏芯を抑えられない問題が生じる。
上記日本国特開平 1 0— 2 5 8 0 3 4号公報に記載の内視鏡用撮像装 置では、 ォ一トクレーブ滅菌時にアダプタとカメラへッ ドとを外して滅 菌を行い、 滅菌終了後再び内視鏡用撮像装置を使用するときには両者を 結合しなければならないため、 取扱が煩雑であった。 また、 光学絞りュ ニッ トは、 小型化のためにレンズを内蔵する回転駆動構造を有している ため、 このレンズを移動しょうとすると、 光学絞りユニッ ト内部で光軸 方向への移動機構を設けるか、 またはカメラヘッ ド自体を大き く し、 光 学絞りュニッ 卜 と撮像素子との間に別の焦点調整レンズを設ける必要が あり、この場合光軸方向の嵌合長をレンズの傾きを抑える長さにすると、 非常に大き く なるといった問題や、 更に光学絞りユニッ ト用の気密コネ クタ一を設けるため、 構造が複雑、 大型化し、 コス トアップとなる問題 があった。 一方、 上記日本国特開平 1 0— 1 7 9 5 0 5号公報に記載の内視鏡用 撮像装置では、 気密封止体を組立後に偏芯調整を行うことができず、 ま た磁気連結力には限界があるので、 この力量を対策すると摺動面の摩擦 抵抗が増大するのでレンズ鏡筒と固定枠とのク リ アランスが必要とな り、 その分観察画像のガ夕となる。 この対策と して弾性部材で付勢する と、 その分更に磁石の結合力が必要となり、 光学像の偏芯を抑えられな い問題が生じる。
本発明は、 これらの事情に鑑みてなされたものであり、 光学素子、 撮 像素子等を取り外すことなく そのままオー トク レープ滅菌を行うことが 可能で、 取扱性が良く、 しかも気密を保持した状態で光学素子に対する 撮像素子の位置調整を可能とする内視鏡用撮像装置を提供することを目 的とする。 発明の開示
前記目的を達成するため、 本発明による第 1の内視鏡用撮像装置は、 光学像を形成する光学素子と、 前記光学像を光電変換する撮像素子と、 少なく とも前記光学素子と前記撮像素子とを内部に含む気密封止体と、 この気密封止体の外部から、 前記撮像素子を前記光学素子に対し、 任意 に位置調整可能とする撮像素子駆動手段とを具備したこ とを特徴とす る。
第 2の内視鏡用撮像装置は、 第 1の内視鏡用撮像装置において、 前記 撮像素子駆動手段は、 前記光学素子の光軸に対する偏芯調整手段である ことを特徴とする。
第 3の内視鏡用撮像装置は、 第 1の内視鏡用撮像装置において、 前記 撮像素子駆動手段は、 前記光学素子と前記撮像素子との光軸方向への焦 点調整手段であることを特徴とする。 第 4の内視鏡用撮像装置は、 第 3の内視鏡用撮像装置において、 前記 撮像素子の撮像面を該撮像素子を保持する枠体の光軸方向の嵌合長の略 中間に配設したことを特徴とする。
第 5の内視鏡用撮像装置は、 第 1の内視鏡用撮像装置において、 前記 撮像素子駆動手段は前記光学素子の光軸を中心とする回転方向への調整 手段であることを特徴とする。
このよう な構成では、 気密封止体内に、 少なく とも光学素子と撮像素 子とを収容し、 気密封止体の外部から、 撮像素子の光学素子に対する、 偏芯調整、 焦点調整等の位置調整を行うようにしたので、 光学素子、 撮 像素子等を取り外すことなく そのままオー トクレープ滅菌を行うことが 可能で、 しかも気密を保持した状態で光学素子に対する撮像素子の位置 調整が可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 第 1実施の形態に係り、 内視鏡システムの全体構成を説明す る外観図。
図 2は、 内視鏡用撮像装置 (テ レ ビカメ ラ) を説明する断面図。
図 3は、 撮像素子近傍を内視鏡側から見た説明図。
図 4は、 第 2実施の形態に係り、 内視鏡用撮像装置 (テ レ ビカメ ラ) を説明する断面図。
図 5は、 第 3実施の形態に係り、 内視鏡用撮像装置 (テ レ ビカメ ラ を説明する断面図。
図 6は、 第 5実施の形態に係り、 結像光学系を保持しない、 C C Dを 内蔵したカメラへッ ドの断面図。
図 7は、 図 6の VII— VII断面図 c
図 8は、 第 6実施の形態に係り、 内視鏡用撮像装置 (テレビカメラ) の構成を示す断面図。
図 9は、 第 7実施の形態に係り、 内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) の構成を示す断面図。
図 1 0は、 図 9の X— X断面図。
図 1 1は、 カメラアダプタの構成を示す断面図。
図 1 2は、 変形例による内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) の構成を 示す断面図。
図 1 3は、 第 8実施の形態に係り、 内視鏡用撮像装置を説明する断面 図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第 1実施の形態)
図 1ないし図 3は本発明の第 1実施の形態に係り、 図 1 は第 1実施の 形態を備えた内視鏡システムの全体構成を説明する外観図、 図 2は第 1 実施の形態の内視鏡用撮像装置 (テレビカメラ) を説明する断面図、 図 3は図 2の撮像素子近傍を内視鏡側から見た説明図である。 尚、 図 2で は移動する部分を上下の断面でずら して描いてある。
図 1 に示すように内視鏡システム 1は、 内視鏡 2、 及びこの内視鏡 2 に着脱自在の内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラ 3 と、 内視鏡 2に 照明光を供給する光源装置 4 と、 テレ ビカメ ラ 3に対する信号処理を行 うカメラコン ト ロールユニッ ト ( C C Uと略記する。) 5 と、 この C C U 5から出力される映像信号を表示するモニタ 6 とから構成される。 前記内視鏡 2は、 細長な挿入部 1 1 と、 この揷入部 1 1 の後端に連設 された太径の把持部 1 2 と、 この把持部 1 2の後端に形成された接眼部 1 3 と、 前記把持部 1 2の側部に設けた口金とを有し、 この口金にはラ ィ 卜ガイ ドケーブル 1 5が接続され、 このライ トガイ ドケーブル 1 5の 末端に設けたコネクタ 1 6 を光源装置 4に着脱自在で接続することがで きる。
前記ライ 卜ガイ ドケーブル 1 5のコネクタ 1 6 を光源装置 4に接続す ることによって、 光源装置 4内の図示しないランプによる白色光がライ トガイ ドの端面に照射され、 このライ トガイ ドによ り伝送された照明光 は、 内視鏡 2内のライ 卜ガイ ドに供給され、 挿入部 1 1の先端部の照明 窓から前方に出射され、 被写体を照明する。
前記照明窓から出射された照明光によ り、 照明された被写体は先端部 に設けられた図示しない対物レンズによって結像され、 結像された像は リ レー光学系により接眼部 1 3側に伝送され、 接眼レンズを介して拡大 観察できるようになつている。
前記接眼部 1 3には、 テレビカメラ 3が着脱自在で装着される。 この テレビカメラ 3は、 撮像手段として固体撮像素子 (以下、 C C Dと略記) 3 6を内蔵し、 この C C D 3 6は、 このテレビカメラ 3から延出された 信号ケーブル 9 (内の信号線) によ り C C U 5 に着脱自在のコネクタ 1 0を介して C C U 5に接続されている。
前記信号ケ一ブル 9は、 C C U 5内の図示しない C C D ドライバから の C C D ドライ ブ信号を伝送し、 C C D 3 6に印加することによ り、 こ の C C D 3 6で光電変換された信号が読み出され、 この信号は C C U 5 内部の図示しない映像信号生成回路によ り映像信号が生成され、 モニタ 6の表示面に光学像を表示する。
次に図 2 を用いて本発明の内視鏡用撮像装置と してのテレ ビカメラ 3 の具体的な構造を説明する。
このテレビカメラ 3は、 ォ一トクレーブ可能に内部が気密構造にされ たカメラヘッ ド部 3 aと、 このカメラヘッ ド部 3 aの後端に耐熱性、 及 び耐蒸気性を有する外装、 信号線によ りオー トクレープ可能にしたケー ブル部 9 bとから構成される。
前記カメラヘッ ド部 3 aは、 前記内視鏡 2 の内視鏡接眼部 1 3 に接続 部 2 1 によって着脱自在に接続される。 この接続部 2 1は、 前記内視鏡 2 との間の換気を行う換気孔 2 2 を有し、 第 1の外装部材 2 3に接続さ れている。 この第 1の外装部材 2 3は、 第 2の外装部材 2 4を介し、 信 号ケーブル 9 に接続されている。 前記第 1の外装部材 2 3 と第 2の外装 部材 2 4 との間には、 環状弾性部材 2 5が圧接されて設けられ、 更に前 記第 2の外装部材 2 4 と信号ケーブル 9 との間には、 環状弾性部材 2 6 が同じく圧接されて設けられていて、 テレビカメラ 3内の水密を確保し ている。
前記第 1の外装部材 2 3の内側には、 第 1の気密枠体 2 7が光学窓 2 8を気密にするように接続されている。 この第 1の気密枠体 2 7には、 第 2の気密枠体 2 9が気密に接合されている。 前記第 1の気密枠体 2 7 と光学窓 2 8または第 2の気密枠体 2 9 との接続は、 後述の光学系、 撮 像素子などを組み込んだ後、 高周波半田、 レーザー溶接、 T I G溶接、 抵抗溶接等で気密に接合される。
本実施の形態のテレビカメラ 3では、 気密封止体と して、 この第 1の 気密枠体 2 7、 光学窓 2 8、 第 2 の気密枠体 2 9、 及び各構成部材間を 接続する各接合法による気密空間 5 5 を確保することによ り、 確実にォ 一トクレーブ滅菌による蒸気浸入を防ぐ気密に構成した状態で、 後述の 光学素子に対して撮像素子の位置調整を可能とする構成と している。 前記第 2の気密枠体 2 9 には、 金属導電体で形成された接点ピン 3 0 が周囲をガラス体 3 1で焼結結合され、 気密コネクタ 3 2 を形成してい る。 この気密コネクタ 3 2 には、 信号ケ一ブル 9からの各々の線材 3 3 が接続されていて、 前記 C C U 5に接続されるようになつている。 前記第 1の気密枠体 2 7の内部には、 内視鏡 2からの光学像を結像す る光学素子と しての結像光学系 3 4、 フ ィ ル夕ュニッ ト 3 5を介し C C D 3 6が光軸に沿って接続部 2 1 より配設されている。 前記光学窓 2 8 と結像光学系 3 4 との間には、 例えば任意の屈折率を持つロ ッ ドレンズ
3 7 を入れて接続部 2 1 と第 1 の外装部材 2 3 を固定する嵌合部の長 さ、 接続部 2 1の換気空間を大き く構成することができる。
前記結像光学系 3 4の外周には、 例えば電動駆動する機械式の羽根を 持った光学絞りユニッ ト 3 8が配設されていて、 光学外枠 3 9に端面部
4 ◦で当接するようにビスにて固定されている。 尚、 この光学絞りュニ ッ ト 3 8は、 明るさや撮影深度の調整が不要なら無くす構成としても良 い。
前記光学外枠 3 9は、第 1の気密枠体 2 7にリ ング 4 1 にてねじ込み、 または接着によ り当接固定されている。 また、 前記光学外枠 3 9は、 光 軸方向に焦点調整溝 4 2が形成されていて、 焦点調整ネジ 4 3をガイ ド にして固定素子枠 4 4が、 光軸方向に微調整可能に配設されている。 この固定素子枠 4 4には、 光軸に直交方向に移動可能なァクチユエ一 夕 4 5が設けられている。 前記光学絞りュニッ 卜 3 8、 及びァクチユエ 一夕 4 5 の駆動用信号線は、 前記第 2 の気密枠体 2 9 の接点ピン 3 0の 所定の位置に接続されている。
前記 C C D 3 6 の裏面には、 C C D 3 6のリー ド 4 6をまとめた基板 4 7、 コネクタ 4 8を介し、 第 2の気密枠体 2 9の接点ピン 3 0の所定 の位置に接続されている。
次に、 図 3を参照して C C D 3 6の調整機構の構成を説明する。
前記 C C D 3 6は、 それ自体のパッケージを構成する第 1の素子可動 枠 5 1、 またはこれを囲む第 2の素子可動枠 5 2の上下、 左右それそれ の一辺を各辺に対し直角方向に運動するァクチユエ一夕 4 5 a, ァクチ ユエ一夕 4 5 bの可動体 5 3 a、 可動体 5 3 bと接触している。 前記第 1の素子可動枠 5 1は、 相対する 2辺 (図中では左右端) を前記第 2の 素子可動枠 5 2 に摺動可能に嵌合し、 前記可動体 5 3 aと当接しない対 辺側には弾性体 5 4 aを該第 1の素子可動枠 5 1 と第 2の素子可動枠 5 2 との間に挟み込むように配設されている。
前記第 2の素子可動枠 5 2は、 前記ァクチユエ一夕 4 5 bの移動方向 と同方向に摺動可能に前記固定素子枠 4 4の内壁面に嵌合していて、 該 第 2の素子可動枠 5 2 と固定素子枠 4 4 との間には、 前記可動体 5 3 b の当接面とは対辺側に弾性体 5 4 bが配設されている。 また、 この第 2 の素子可動枠 5 2の前記ァクチユエ一夕 4 5 と接する辺は、 少なく とも 該第 2の素子可動枠 5 2の移動範囲分の可動体 5 3 a , 可動体 5 3 bの 逃げ孔が設けられていて、固定素子枠 4 4にも少なく とも可動体 5 3 a, 可動体 5 3 bの逃げ孔が空いている。 固定素子枠 4 4は、 その外周を光 学外枠 3 9に嵌合している。
このように構成した C C D 3 6の調整機構を用いてテレビカメラ 3を 組み立てる。
焦点調整ネジ 4 3を緩めて、 固定素子枠 4 4、 及び C C D 3 6 を移動 し、 結像光学系 3 4に対する位置を前記光学外枠 3 9に光軸方向に形成 された焦点調整ネジ 4 3に沿って予め調整する。 その後、 光学外枠 3 9 を第 1の気密枠体 2 7に係止し、 各線材を接続後、 第 1の気密枠体 2 7 と第 2の気密枠体 2 9 を気密に接合し、 組み立てる。
前記光学窓 2 8、 第 1 の気密枠体 2 7、 第 2 の気密枠体 2 9、 接点ピ ン 3 0、 及び各構成部材の間を接続する各接合法によ り、 気密空間 5 5 が確保される。
次に信号ケーブル 9の他端を、 環状弾性部材 2 6 を保持する第 2の外 装部材 2 4に内視鏡側より挿通させ、 更に信号ケーブル 9 を保護するた めのシース 9 aについても内視鏡側よ り揷通させる。 そして、 前記光学 窓 2 8側よ り、 環状弾性部材 2 5 を保持する第 1 の外装部材 2 3の内部 に、 前記第 1の気密枠体 2 7の先端が前記第 1の外装部材 2 3に当接す るまで、 挿入する。 前記前記第 1の気密枠体 2 7の光学窓 2 8の周囲と 第 1の外装部材 2 3 とは、 必要に応じて接着剤などでシールされる。 そ の後、 前記第 2の外装部材 2 4を前記第 1の外装部材 2 3の外側に押し 込み、 更に前記シース 9 aをこの第 2の外装部材 2 4に対して所定の位 置まで押し込む。
上述のように組み立てたテレ ビカメラ 3を内視鏡接眼部 1 3に接続部 2 1 を介して接続固定した後、 信号ケーブル 9 を C C U 5 に接続し、 内 視鏡 2 を使用する。
先ず、 内視鏡 2 にライ トガイ ドケーブル 1 5 を介して光源装置 4を接 続し、 C C U 5 とモニタ 6 とを接続し、 これらを起動する。
前記ライ トガイ ドケ一ブル 1 5を介して被写体を照明し、 内視鏡 2に 公知の操作を施してこの被写体を観察し、 光学像を得る。
内視鏡 2からの観察像は、 内視鏡の接眼部 1 3を介して内視鏡用撮像 装置の光学窓 2 8、 結像光学系 3 4、 各種の光学フ ル夕を持ったフ ィ ル夕ユニッ ト 3 5 を通過し、 C C D 3 6に伝達される。 この C C D 3 6 は、 被写体の光学像を電気信号に変換し、 この電気信号は、 信号ケ一ブ ル 9 によ り C C U 5に伝送され、 この C C U 5は電気信号を表示可能な 映像信号に変換し、 この映像信号を受けてモニタ 6が被写体の映像を表 示する。
こ こで、 モニタ 6に表示される被写体の映像の表示位置がずれたり、 映像が欠けて しまうなど画像偏心がある場合は、 上述したように偏心調 整を行う。
このとき、 内視鏡接眼部 1 3からの光学像に対する焦点は、 関係する 構成部品の機械的な寸法によ り概略が決まると同時に光学絞りュニッ ト
3 8の光学絞りを C C D 3 6からの明るさに関する信号によ り駆動する ことで確保される。
次に、ばらつきを生じる内視鏡接眼部 1 3からの光学像の中心に対し、 ァクチユエ一夕 4 5を C C U 5に内蔵、 または、 別体に設けた図示しな ぃァクチユエ一夕制御手段により駆動し、 上下、 左右方向に任意に合わ せ込むことで調整することが可能である。
上述した本実施の形態の内視鏡用撮像装置としてのテレ ビカメラ 3に よれば、 以下の効果を得ることが可能である。
1 ) 高圧水蒸気滅菌可能で、 且つ、 少なく とも組み合わされる内視鏡 ごとに生じる内視鏡接眼部 1 3からの光学像の偏芯調整を空気接触の無 い、 気密に封止された空間内で調整可能である。
2 ) テレビカメラ 3を組み立てた後の偏芯調整が可能なことから、 結 像光学系 3 4 と光学外枠 3 9、 光学外枠 3 9 と固定素子枠 4 4、 光学外 枠 3 9 と第 1の気密枠体 2 7 とのク リアランスは、 余裕を持たせること が可能で寸法精度も必要ない分歩留ま りが向上する。 また、 電動光学絞 り機構と しての光学絞りユニッ ト 3 8 を内蔵するため、 結像光学系 3 4 と C C D 3 6の距離を調整すれば光学絞りによる深度向上効果でユーザ 一の焦点調整が不要となる。
3 ) 光学窓 2 8 と結像光学系 3 4の間に所定の屈折率を持つロ ッ ドレ ンズ 3 7をおけば、 内視鏡接眼部 1 3 と第 1の外装部材 2 3 との間の空 間が確保でき、 最適な瞳位置に光学絞り を配置可能で、 固定方法を簡単 且つ強固にでき、 あわせて内視鏡 2 とテレビカメラ 3 との間の空気孔に よる換気能力を向上できる。
4 ) 光学絞りユニッ ト 3 8が無く とも所定の光学調整のなされた内視 鏡、 または焦点調整機構を持った内視鏡との組み合わせでは、 問題なく
1つ 使用可能で、 且つコス トダウン、 小型化、 軽量化が可能である。
(第 2実施の形態)
図 4は本発明の第 2実施の形態に係る内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) を説明する断面図である。 尚、 図 4では移動する部分を上下の断面 でずら して描いてある。
第 1実施の形態による内視鏡用撮像装置と してのテ レ ビカメ ラ 3で は、 撮像素子駆動手段と してはァクチユエ一夕 4 5 による偏芯調整機構 であるが、 本実施の形態による内視鏡用撮像装置では、 偏芯調整は偏芯 調整ビスによつて行い、撮像素子駆動手段としては焦点調整機構である。 それ以外の構成は図 2 と同様であるので説明を省略し、 同一構成には同 じ符号を付して説明する。
内視鏡用撮像装置としてのテレ ビカメ ラ 1 0 0の気密枠体 1 0 1内部 には、 結像光学系 3 4を通った光学像の先に C C D 3 6が配設されてい る。 この C C D 3 6は、 その周囲を所定の偏芯調整機構を備えた移動枠 体 1 0 2に収納され、 該 C C D 3 6の周囲の 4辺を移動枠体 1 0 2 にネ ジ係合される偏芯調整ビス 1 0 3にて所定の位置、 基本的には寸法上内 視鏡接眼部 1 3からの光学像の中心に C C D 3 6の中心が合致するよう に調整されるようになっている。
前記移動枠体 1 0 2の前面には、 赤外カッ ト フ ィルタ等で構成される フ ィ ル夕ュニッ ト 1 0 4が配設されている。 この移動枠体 1 0 2の外周 側には、 駆動体 1 0 5が配設され、 駆動体 1 0 5は気密枠体 1 0 1の内 周側に固定された固定体 1 0 6 との間で光軸方向に移動可能に構成され ている。
前記駆動体 1 0 5の駆動信号は、 駆動体信号線を経由して第 2の気密 枠体 2 9 に設けられた接点ピン 3 0の所定の位置に接続され、 C C U 5 に内蔵または別体の設けられた図示しない制御回路に電気的に接続され る。 制御回路への信号入力は、 図示しない任意の位置に設けたスィ ッチ によ り行う。
このように構成したテレ ビカメラ 1 0 0を組み立てた後、 該内視鏡用 撮像装置を内視鏡接眼部 1 3に接続部 2 1 を介して接続固定して、 内視 鏡 2を使用する。
内視鏡 2からの観察像は、 内視鏡の接眼部 1 3を介して内視鏡用撮像 装置の光学窓 2 8、 結像光学系 3 4、 各種の光学フ ィ ル夕を持ったフ ィ ル夕ユニッ ト 1 0 4を通過し、 C C D 3 6 に伝達する。
次に、 テレ ビカメ ラ 1 0 0の焦点を調整する。
図示しないスィ ッチによ り制御回路を経由し電気信号にて駆動体 1 0 5を固定体 1 0 6 との間で光軸方向に任意に動かし、 気密空間 5 5の内 部の移動枠体 1 0 2、 C C D 3 6を光軸方向に移動調整される。
上述した本実施の形態の内視鏡用撮像装置と してのテレビカメラ 1 0 0によれば、 以下の効果を得ることが可能である。
1 ) 内視鏡の観察光学系の焦点が未調整 (例えば異なる製造元の内視 鏡を使用する場合) であっても、 任意に焦点調整が気密空間 5 5内で可 能である。
2 ) 光学像が暗く、 光学絞りユニッ ト 3 8が作動しない (効果が得ら れない) 条件でも任意の焦点が得られる。
3 ) 回転機構を有する光学絞りュニッ ト 3 8内の結像レンズを動かそ う とするとュニッ 卜自体を大型化するか、 レンズの直径 (有効径) を小 さ くする必要が生じるが C C D 3 6 を動かすため設計、 形状が有利にな る。
4 ) C C D 3 6の中心を組立時の調整で略内視鏡接眼部 1 3からの光 学像の中心 (理想位置) に置く ことが可能である。
5 ) 観察深度向上効果を得る光学絞りュニッ 卜 3 8を無くす構成とし ても、 任意の焦点調整が可能なため、 焦点が合わず使用できないという ことが無く、 コス ト削減となる。
(第 3実施の形態)
図 5は本発明の第 3実施の形態に係る内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) を説明する断面図である。 尚、 図 5では移動する部分を上下の断面 でずら して描いてある。
第 1実施の形態、 及び第 2実施の形態による内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメラ) では、 撮像素子駆動手段に電気信号を用いてァクチユエ一夕 4 5 または駆動体 1 0 5 を制御する構成としているが、 本実施の形態に よる内視鏡用撮像装置では、 撮像素子駆動手段として、 磁石を用いて手 動で焦点調整を行う構成と している。 それ以外の構成は図 2 と同様であ るので説明を省略し、 同一構成には同じ符号を付して説明する。
本実施の形態による内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラ 1 1 0の 接続部 2 1 を固定した外装部材 1 1 1 には、 駆動体 1 0 5 に作用させる 磁力に影響しないよう、 非磁性体から形成されている気密枠体 1 1 2が ねじ部 1 1 3 を介して螺合されている。 この気密枠体 1 1 2の外周面に は、 全周または所定の長さの磁石溝 1 1 4が円周方向に形成され、 少な く とも一つの磁石 1 1 5が配設される。 また、 気密枠体 1 1 2の外周面 には、 磁石溝 1 1 4と同様に所定の長さの回転規制溝 1 1 6が磁石溝 1 1 4 とは別に設けられている。
更に、 気密枠体 1 1 2の外表面には、 前記磁石 1 1 5を含めてフォー カス リ ング 1 1 7が覆っている。 このフォーカス リ ング 1 1 7の内径に は、 光軸方向にス ト ツバ係合溝 1 1 8が形成されている。 このス ト ッパ 係合溝 1 1 8 と前記回転規制溝 1 1 6 との間には、 それそれの溝に嵌合 するス ト ッパ 1 1 9が配設されていて、 外装部材 1 2 0、 外装部材 1 2 1 を絰て信号ケーブル 9 を保護する折れ止め 1 2 2に達している。 前記 外装部材 1 1 1 と外装部材 1 2 ◦ とフ ォーカス リ ング 1 1 7 との間に は、 璟状弾性部材 1 2 3 にて水密に接続されている。 また、 外装部材 1 2 0 と外装部材 1 2 1 との間も同様に環状弾性部材 1 2 4によって水密 に接続されている。
前記気密枠体 1 1 2の信号ケーブル 9側の開口端部は、 気密枠体 1 2 5 に気密に接合される。 この気密枠体 1 2 5 の中央部には、 接点ピン 1 2 6 によって周囲をガラス体 1 2 7で焼結した気密接点を構成してい る。 また、 気密枠体 1 2 5 の信号ケーブル 9側には、 接点ピン 1 2 6を 囲む形で光軸方向に突起 1 2 8が設けられ、 シール ド枠 1 2 9に接続さ れる。
この接続は、 電気的にも同通状態を保ち、 シール ド枠 1 2 9は信号ケ 一ブル 9の端部の総合シール ド 1 3 0の折り返し部分で電気的に接続さ れる。 信号ケーブル 9 とシール ド枠 1 2 9、 シール ド枠 1 2 9 と外装部 材 1 2 1のそれそれの間は、 環状弾性部材 1 3 1、 折れ止め 1 2 2によ つて水密に保たれようになっている。
前記気密枠体 1 2 5の信号ケーブル 9側には、 基板 1 3 2が接点ピン
1 2 6 に半田で固定されて例えば、 S M Dタイ プのコネクタ 1 3 3が配 設されていて、 信号ケーブル 9から伸長された各ハーネス 1 3 4 と基板
1 3 5、 コネクタ 1 3 3を介して接続されている。
前記気密枠体 1 1 2 の接続部 2 1側には、 光学窓 2 8が気密に接合さ れ、 光学窓 2 8の内側にはロ ッ ドレンズ 1 3 6が配される。 ロ ッ ドレン ズ 1 3 6の信号ケーブル 9側近傍には、 この位置に絞り羽根が位置する ように光学絞りュニッ ト 3 8が配置される。 この光学絞りュニ 'ソ ト 3 8 の内部には、 結像光学系 3 4が内蔵され、 光学外枠 1 3 7 を介して気密 枠体 1 1 2 に光軸方向、 円周方向それそれに対し嵌合固定される。
前記光学外枠 1 3 7の外周面には、 前記気密枠体 1 1 2 に配された磁 石 1 1 5 に呼応する位置に内磁石受け溝 1 3 8が円周方向に形成されて いる。 前記気密枠体 1 1 2 と光学素子枠 1 3 7 との間には、 カム リ ング 1 3 9が円周方向に回動可能に配設され、 該カム リ ング 1 3 9 には前記 磁石 1 1 5 と相対する位置に磁石位置決め孔 1 4 0が形成されている。 この磁石位置決め孔 1 4 0に磁石 1 4 1 を保持することによって、 前記 一対の磁石 1 1 5 と磁石 1 4 1 との間で閉磁束回路を形成するようにな つている。
前記カム リ ング 1 3 9は、 光軸方向の C C D 3 6の近傍に所定のリー ド角のカム溝が形成され、 撮像素子枠 1 4 2 に係止されたカムピン 1 4 3がカム溝に嵌合する。 前記カムピン 1 4 3は、 前記光学外枠 1 3 7に 光軸方向に形成された直進溝 1 4 4にも嵌合する。
このように構成したテレビカメラ 1 1 0を組み立てた後、 該テレビ力 メラ 1 1 0を内視鏡接眼部 1 3に接続部 2 1 を介して接続固定して、 内 視鏡 2を使用する。
内視鏡 2からの観察像は、 内視鏡の接眼部 1 3を介して内視鏡用撮像 装置の光学窓 2 8、 結像光学系 3 4、 各種の光学フ ィ ル夕を持ったフ ィ ル夕ュ二 'ソ ト 3 5 を通過し、 C C D 3 6 に伝達する。 このとき、 内視鏡 接眼部 1 3からの光学像に対する焦点は、 関係する構成部品の機械的な 寸法によ り概略が決まると同時に光学絞りュニ 'ソ ト 3 8の光学絞りを C C D 3 6からの明るさに関する信号によ り駆動することで確保される。 次に、 テレ ビカメ ラ 1 1 0の焦点を調整する。
前記フォーカス リ ング 1 1 7を回転させるとス ト ッパ 1 1 9、 及び磁 石 1 1 5 が回転規制溝 1 1 6 にス ト ツパ 1 1 9 が当接する間を回転す る。 そして、 磁石 1 1 5 との間で閉磁束回路が形成された磁石 1 4 1が 磁力によ り磁石 1 1 5の動きに合わせ回転する。 このとき、 カム リング 1 3 9が回転し、 嵌合するカムピン 1 4 3を光学素子枠 1 3 7の直進溝 1 4 4に沿って光軸方向に移動させる。 この結果、 気密枠体 1 1 2、 気 密枠体 1 2 5で囲まれた気密空間 5 5の内部の撮像素子枠 1 4 2 、 C C D 3 6を光軸中心に回転させること無く光軸方向に調整可能となる。 上述した本実施の形態の内視鏡用撮像装置と してのテレ ビカ メ ラ 1 1 0によれば、 以下の効果を得ることが可能である。
1 ) C C D 3 6を動かす手段に電気信号を用いず、 カメラコン ト口一 ルユニッ ト ( C C U ) 5への制御回路が不要になる等、 コス トが削減さ れる。
2 ) 第 1実施の形態のァクチユエ一夕 4 5に比較し、 精度が問われな いので組立が容易になる。
3 ) 摺動時の摩擦抵抗を下げるためのク リアランスを広げてもそれに 合わせて C C D 3 6の偏芯調整があらかじめ可能なため所望するレベル の偏芯量に押さえられる。
(第 4実施の形態)
本実施の形態による内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラは、 前記 した第 1実施の形態〜第 3実施の形態によるテレビカメラを組合せたも のである。 例えば撮像素子駆動手段と しては、 ァクチユエ一夕 4 5 によ る偏芯調整機構、 及び駆動体 1 0 5による焦点調整機構の両機構を備え た内視鏡用撮像装置または、 ァクチユエ一夕 4 5 による偏芯調整機構、 及び磁石 1 1 5 を用いて手動で焦点調整を行う焦点調整機構の両機構を 備えた内視鏡用撮像装置である。 それ以外の構成は図 2ないし図 5 と同 様であるので構成、 及び作用の説明を省略する。
本実施の形態による内視鏡用撮像装置の効果としては、 前記した第 1 実施の形態〜第 3実施の形態による内視鏡用撮像装置の効果に加え、 確 実に偏芯調整と焦点調整を組立後、 使用者が任意に撮像素子の調整が可 能となる。 (第 5実施の形態)
図 6、 及び図 7は本発明の第 5実施の形態に係り、 図 6は結像光学系 を保持しない、 C C Dを内蔵したカメラへッ ドの断面図であり、 図 7は 図 6の VII — VII 断面図である。 尚、 図 6では移動する部分を上下の断 面でずら して描いてある。
本実施の形態による内視鏡用撮像装置と してのテレ ビカメ ラは、 結像 光学系を内蔵すると共に内視鏡接眼部 1 3 (図 2参照) に接続される光 学アダプタ (図示せず) と、 撮像素子である C C D 3 6等を内蔵する力 メラヘッ ド 2 ◦ 0 とを別体構造にすると共に、 C C D 3 6の撮像面 2 0 9を、 この C C D 3 6を保持した状態で光軸方向へ移動する枠体である 撮像素子枠 2 0 8の嵌合長のほぼ中間に配設して、 焦点調整機構等の各 種光学系の調整を外部から非接触状態で行えるようにしたものである。 カメラヘッ ド 2 0 0 と光学アダプタ (図示せず) とは、 カメラへッ ド 2 0 0の前面に設けられたカメラマウン 卜 2 0 1 を介して螺合され、 内 視鏡接眼部 1 3 (図 2参照) からの光学像の光軸を光学アダプタとカメ ラへッ ド 2 0 0 とで一致させるように構成されている。
前記マウン ト 2 0 1は、 非磁性体製の気密枠体 2 0 2の前端外周に固 定されている。 又、 前記気密枠体 2 0 2 の内視鏡側に対向する前端面に はサフアイァ等の耐熱光学素材で形成された光学窓 2 0 3が気密を保持 した状態で接合されている。
又、 前記気密枠体 2 0 2 の後端には、 ハーメチックコネクタ 2 0 4が 気密を保持した状態で接合されている。 このハーメチックコネクタ 2 0 4には、 導電体である複数の接点ピン 2 0 5がその周囲をハ一メチック コネクタ 2 0 4 との間にガラス体 2 0 6 を焼結することで気密状態を保 持すると共に、 他の接点ピン 2 0 5 と絶縁を確保した状態で接合されて いる。 気密枠体 2 0 2は筒状に形成されており、 前後端が光学窓 2 0 3、 ハ ーメチックコネクタ 2 0 4によ り気密を保持した状態で閉塞されている ため、 気密枠体 2 0 2の内部には気密空間 5 5が形成される。
又、 前記気密枠体 2 0 2の外周面には、 円周方向に沿って所定幅のガ イ ド溝 2 1 3が気密枠体 2 0 2を貫通すること無く形成されており、 こ のガイ ド溝 2 1 3に、 半径方向に分極した矩形の磁石 2 1 5がガイ ド溝 2 1 3 に沿って移動自在に装着されている。
又、 前記気密枠体 2 0 2の外周に、 フォーカス調整用のアウターリ ン グ 2 1 7が、 円周方向への回動が許容された状態で配設されており、 こ のアウターリ ング 2 1 7の内径面に光軸方向に沿って形成された凹状の 直線キー溝 2 1 6に、 磁石 2 1 5のガイ ド溝 2 1 3から突出する上端が 係合されている。 従って、 アウターリ ング 2 1 7を回動させると、 磁石 2 1 5が、 アウターリ ング 2 1 7の回動に合わせて、 前記ガイ ド溝 2 1 3に沿い同方向へ回動する。
尚、 前記気密枠体 2 0 2 とアウターリ ング 2 1 7 との間には、 環状弾 性部材 2 2 5が水密、 且つ、 アウターリ ング 2 1 7の適度な回転トルク を生じるように設けられている。
又、 気密枠体 2 0 2内に、 イ ンナーリ ング 2 1 8が気密枠体 2 0 2の 内周面に沿って摺動自在に装着されている。 このイ ンナ一リ ング 2 1 8 の前後端面が、 前記気密枠体 2 0 2の前端面部 2 2 6 と後部側に固定さ れているォサェリ ング 2 1 9 とによ り、 光軸方向への移動が規制されて いる。 尚、 前端面部 2 2 6 とォサェリ ング 2 1 9 との間の距離は、 イ ン ナーリ ング 2 1 8の幅よ り も若干長く形成されているため、 イ ンナ一リ ング 2 1 8は回転が許容された状態で気密枠体 2 0 2の内周に保持され ている。
このイ ンナーリ ング 2 1 8には前記磁石 2 1 5 と同形状の磁石 2 2 0 が嵌合されており、 この磁石 2 2 0が気密枠体 2 0 2 に形成されている 薄肉部 2 2 2を挟んで前記磁石 2 1 5に対設されている。
又、 イ ンナ一リ ング 2 1 8の前記磁石 2 2 0 と干渉しない位置 (図に おいては磁石 2 2 0に対して軸中心を挾んで対向する位置) に、 ヘリ力 ル状のカム溝 2 2 1が穿設されている。 このカム溝 2 2 1 にはカムピン 2 2 3が揷通されている。 このカムピン 2 2 3の下端が、 気密枠体 2 0 2の内周面に、 外周に貫通することなく形成された直進溝 2 1 4に係入 されている。 この直進溝 2 1 4は、 光軸方向に沿って形成されており、 カムピン 2 2 3の光軸方向への移動を許容し、 軸周方向への移動を規制 するものである。
前記両磁石 2 1 5, 2 2 0は、 薄肉部 2 2 2を挟んで閉磁束回路を形 成しており、 互いに磁気的に連結されている。
前記イ ンナ一リ ング 2 1 8の内周には、 撮像素子枠 2 0 8が挿通され ている。 この撮像素子枠 2 0 8の前後端部に、 イ ンナリング 2 1 8の内 周面に摺接する摺動面 2 0 8 aが形成されており、 この両摺動面 2 0 8 a間の外周面は、 イ ンナーリ ング 2 1 8に対して非接触状態で対設され ている。 尚、 両摺動面 2 0 8 a間の距離を嵌合長と称する。
前記撮像素子枠 2 0 8に前記カム溝 2 2 1から突出するカムピン 2 2 3の先端が係入され、 固定されている。 従って、 イ ンナーリ ング 2 1 8 を回転させると、 カム溝 2 2 1 に挿入されているカムピン 2 2 3が押圧 され、 このカムピン 2 2 3が気密枠体 2 0 2の内周に形成された直進溝 2 1 4 に沿って光軸方向へ移動する。 その結果、 このカムピン 2 2 3の 先端を固定する撮像素子枠 2 0 8が光軸方向へ進退動作する。
前記撮像素子枠 2 0 8には、 前方から、 赤外力 ッ ト フィル夕等で構成 されるフ ィル夕ユニッ ト 2 0 7、 C C D 3 6が順に保持されており、 C C D 3 6の撮像面 2 0 9が撮像素子枠 2 0 8の嵌合長のほぼ中間に配設 されている。
前記 C C D 3 6は、 その接点 2 1 0をフレキシブル基板 2 1 1 を介し てハーメチックコネクタ 2 0 4に電気的に接続され、 ハーネス 2 1 2を 経由して信号ケーブル 9に接続されている。
この場合、 前記撮像素子枠 2 0 8の前端面と気密枠体 2 0 2の前端面 部 2 2 6 との間に、 図 6に示すように圧縮コイルばね 2 2 7を介装し、 撮像素子枠 2 0 8を光軸方向の一方へ常時付勢することで、 前記撮像素 子枠 2 ◦ 8のガ夕を更に低減することができる。
又、 前記気密枠体 2 0 2の信号ケーブル 9側には、 信号ケーブル 9、 ハーネス 2 1 2 を覆うようにリアカバ一 2 2 8が気密枠体 2 0 2、 信号 ケーブル 9 との間でそれそれ水密に接続されている。
このように構成されたカメラへッ ド 2 0 0を図示しない光学アダプタ に取り付けて内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラを組み立てた後、 該テレビカメラを内視鏡接眼部 1 3に接続固定して、 内視鏡を使用する 際に該テレビカメラの焦点を調整する。
前記アウターリ ング 2 1 7を回転させると、 その内周に連設されてい る磁石 2 1 5が気密枠体 2 0 2の外周に形成されたガイ ド溝 2 1 3に沿 つて同方向へ回動される。
このとき、 磁石 2 1 5に対して、 気密枠体 2 0 2に形成された薄肉部 2 2 2を挟んで磁気的に結合されている磁石 2 2 0力 同方向へ追従動 作する。 この磁石 2 2 0は、 イ ンナーリ ング 2 1 8に嵌合されているの で、 ァゥ夕一リ ング 2 1 7の回動がイ ンナ一リ ング 2 1 8の回動へと伝 達される。
イ ンナーリ ング 2 1 8が回動すると、 このイ ンナーリ ング 2 1 8に穿 設されているカム溝 2 2 1 に係入されているカムピン 2 2 3が押圧され る。 このカムピン 2 2 3の後端は、 気密枠体 2 0 2の内周に光軸方向に 沿って形成された直進溝 2 1 4に係入されているため、 回転方向への移 動が規制され、 従ってカムピン 2 2 3はィ ンナーリ ング 2 1 8の回動に より、 光軸方向に沿って移動する。
その結果、 このカムピン 2 2 3の上端に固定されている撮像素子枠 2 0 8が光軸方向へ進退動作するため、 気密枠体 2 0 2の気密空間 5 5に 収納されている C C D 3 6を外部から非接触状態で進退動作させること で、 光学像に対する焦点調整を行うことができる。
ところで、 カムピン 2 2 3 により撮像素子枠 2 0 8を光軸方向へ移動 させる際に、 カムピン 2 2 3 がカム溝 2 2 1に押圧され、 又撮像素子枠 2 0 8がイ ンナ一リ ング 2 1 8の内周面を摺動する際に若干の摩擦力が 生じるため、 イ ンナ一リ ング 2 1 8の内周面と撮像素子枠 2 0 8の両端 に形成した摺動面 2 0 8 aとの間のガ夕の影響で、 撮像素子枠 2 0 8 自 体が光軸に対して若干の傾き (あおり) が生じ易くなる。
この場合、 本実施の形態では、 撮像素子枠 2 0 8は、 イ ンナーリ ング 2 1 8の内周面に対して、 その前後に形成した摺動面 2 0 8 aが摺接さ れているだけであるため、 摩擦力が最小となり、 しかも、 C C D 3 6の 撮像面 2 0 9が、 撮像素子枠 2 0 8の変位量 (ガ夕) の最も少ない、 嵌 合長の中心を通って光軸に直角な線分と光軸との交点、 すなわち、 嵌合 長のほぼ中間に配設されているため、 最小限のあおり量とすることがで きる。
このように、 本実施の形態の内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラ によれば、 以下の効果を得ることが可能である。
1 ) 内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラをカメラへッ ド 2 0 0 と 光学アダプタとに別体と したことで、 任意の結像光学系 (倍率、 ズーム、 光学絞りュニッ 卜の有無等の光学系) と組合せることが可能である。
2 ) 気密空間が小さ くなる分、 圧力 (環境) 変化に対しての強度を確 保することができる。
3 ) 光学絞りユニッ ト 3 8 と離れた位置に磁石が置かれるので、 光学 絞りュニッ 卜 3 8の駆動機構への磁力の影響を考慮する必要が無い。
4 ) C C D 3 6の撮像面 2 0 9が撮像素子枠 2 0 8のあおりに対し、 最も変位量の小さい、 嵌合長の中間を通る面、 或いはその近傍に配設さ れているため、あおりによる偏芯の影響を最小限に抑えることができる。 (第 6実施の形態)
図 8は本発明の第 6実施の形態による内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) を説明する断面図である。 尚、 図 8では、 移動する部分を上下断面 でずら して描いてある。 又、 図 2、 図 6 と同一構成部分については、 同 一の符号を付して説明を省略する。
第 1実施の形態による内視鏡用撮像装置 (テレ ビカメ ラ) では、 撮像 素子駆動手段と して偏芯調整機構を用い、 気密枠体内に収容されている C C D 3 6 を気密に封止された空間内で光軸に直交する方向へ移動させ ることで、 光学像に対する偏芯調整を行うようにしているが、 本実施の 形態による内視鏡用撮像装置では、 第 5実施の形態で説明した焦点調整 機構を用い、 C C D 3 6を光軸方向へ移動可能にしたものである。
本実施の形態による内視鏡用撮像装置と してのテレビカメラ 2 5 0の 気密枠体 2 5 1 内部の内視鏡接眼部 1 3側に配設された結像光学系 3 4 の外周に配設されている光学外枠 2 5 2の後端面が前端面部 2 2 6を構 成し、 この前端面部 2 2 6 と、 その後方で、 気密枠体 2 5 2の内周面に 固定されているォサェリ ング 2 1 9 との間に、 イ ンナ一リ ング 2 1 8が 回転方向への移動のみが許容された状態で介装されている。 従って、 ィ ンナ一リ ング 2 1 8の内周に摺接されている、 C C D 3 6等を保持する 撮像素子枠 2 0 8の前端面と光学外枠 2 5 1 の前端面部 2 2 6 との間 に、 撮像素子枠 2 0 8を光軸方向の一方へ常時付勢する圧縮コイルばね 2 2 7が介装されている。
又、 気密枠体 2 5 2の先部外周に、 接続部 2 1 を固定する外装部材 2 5 3が装着され、 この外装部材 2 5 3の後端と、 気密枠体 2 5 1の段部 との間に、 フォーカス調整用のアウターリ ング 2 1 7が周方向への回動 が許容された状態で配設されている。
尚、 テレビカメラ 2 5 0のアウターリ ング 2 1 7 を回動して得られる 焦点調整時の動作については、 第 5実施の形態と同様であるため、 ここ での説明は省略する。
このように本実施の形態によれば、第 5実施の形態による効果に加え、 以下に示す効果を得ることができる。
1 ) 撮像素子枠 2 0 8、 イ ンナ一リ ング 2 1 8に回り対偶を形成する 必要がなく、 この両部材 2 0 8 , 2 1 8の加工が容易になる。 又、 モニ 夕一画像を所望の偏芯、 あおり量に、 特別の調整を行うことなく、 抑え ることができる。
2 ) 回り対偶を撮像素子枠 2 0 8、 イ ンナ一リ ング 2 1 8に形成する 必要がないため、 光軸に対する経方向の大きさを小型化することができ る。
3 ) 撮像素子枠 2 0 8のあおりの調整に拘わらず、 術者が気密枠体 2 5 1の焦点を調整することが可能で、 操作性がよい。
4 )撮像素子枠 2 0 8を弾性部材を用いることなく、 ガ夕による偏芯、 あおりを抑えることができる。
尚、 本発明は上述した各実施の形態に限るものではなく、 各実施の形 態等を部分的等で組み合わせる等して構成される実施の形態等も、 本発 明に属することは云うまでもない。
(第 7実施の形態)
(技術的背景) 一般に医療分野では、 様々な手術内容に合わせて内視鏡や撮像装置の 使用法に対応すべく 内視鏡接眼部のアタ ッチメ ン ト形状や光学系の倍 率、 各種フィルタ、 その他必要とされる機構を適宜備えた撮像装置が要 望されている。 こう した要望に答えるひとつの手段と して撮像装置 を、 撮像素子を内蔵するカメラへッ ドと結像光学系を内蔵するカメラァ ダブ夕とに分割して、 比較的高価なュニッ トを少品種且つ共通な仕様に まとめ、 比較的廉価なュニッ 卜に各手技内容に個別で必要とされる仕様 を絞って盛り込み多機種化と して、 双方を組み換えることで様々な手技 内容に対応している。 この場合、 ユーザーは、 前述の手技内容別のュニ ッ トを多機種必要とする為、 このュニッ トは可能な限り廉価であること が必要である。
例えば日本国特開平 1 0 — 0 2 3 5 9 7号公報には、 結像光学系を内 蔵するアダプタと撮像素子とを内蔵するカメラへッ ドを別体構造にし、 焦点調整機構や偏心調整機構等の各種光学系の調整を行う内視鏡用撮像 装置が提案されている。
しかしながら、 上記日本国特開平 1 0— 0 2 3 5 9 7号公報で提案さ れている内視鏡用撮像装置では分離、 接続可能なカメラァダブ夕とカメ ラへッ ドはそれそれ才一 トク レーブ滅菌に対する耐性を確保しつつ、 且 つ偏心調整機構、 及び焦点調整機構を備えているものの、 2つの調整機 構は、 一方をカメラアダプタに内蔵して、 他方をカメラへッ ドに内蔵す るといった具合にコス 卜のかかる機構をカメラアダプタ、 カメラヘッ ド に振り分けているので、 双方ともに高価であった。
これに対し、 日本国特開平 0 9 _ 0 6 6 7 2 5号公報で提案されてい る内視鏡用撮像装置では、 電気回路を備えたカメラアダプタと撮像素子 を備えたカメラへッ ドとをオー トクレーブ可能な気密構造部分を有する ように分割可能にし、 両ユニッ トの信号の送受をコネクタにて行う、 内 視鏡用撮像装置が提案されている。
(課題)
しかしながら、 上記日本国特開平 0 9 — 0 6 6 7 2 5号公報で提案さ れている内視鏡用撮像装置では、 オー トクレープ滅菌に対する耐性を有 しつつ焦点調整機構を備えているものの、偏心調整機構を有しておらず、 内視鏡画像の偏心が発生する恐れがあった。 仮に、 気密にしている枠体 内に内蔵する結像光学系を光軸と垂直方向に移動する為の機構を設ける と気密の枠体に内部と外部をつなぐ経路が形成されてしまい、 完全な気 密を確保することが困難であった。
(目的)
そこで、 オー トクレープ滅菌に対する耐性を有しつつ、 カメラヘッ ド とアダプタのどちらか多機種化が必要なュニッ トを廉価にすることがで きると共に、 電気回路を備えたカメラアダプタと撮像素子を備えたカメ ラへッ ドを分割可能で、 両ュニッ トの信号の送受をコネク夕にて行うこ とができて、 画像偏心を防止することのできる内視鏡用撮像装置を提供 する。
(具体例)
図 9は本発明の第 7実施の形態による内視鏡用撮像装置 (テレビカメ ラ) の構成を示す断面図、 図 1 0は図 9の X— X断面図、 図 1 1はカメ ラアダプタの構成を示す断面図、 図 1 2は内視鏡用撮像装置 (テレビ力 メラ) の変形例を示す断面図である。 尚、 図 9、 図 1 1、 及び図 1 2で は移動する部分を上下の断面でずら して描いてある。
図 9 に示すように、内視鏡用撮像装置と してのテレビカメラ 3 0 0は、 内視鏡 2から出射される光学像を結像するための結像光学系 3 0 1 を内 蔵するカメラアダプタ 3 0 2 と、 この結像した光学像を撮像して電気信 号に変換するための撮像素子である C C D 3 6 を内蔵するカメラへッ ド 3 0 3 とから主に構成される。 先ず、 カメラヘッ ド 3 0 3の構成を説明 する。
前記カメラヘッ ド 3 0 3の枠体であるカメラハウジング 3 0 4は、 中 空で略円筒形に形成されており、 このカメラハウジング 3 0 4の前端部 内周には、 前記カメラアダプタ 3 0 2 と螺合するための螺合部 3 0 5が 形成されている。 前記カメラハウジング 3 0 4の内側には、 略円筒形の ス リーブ 3 0 6が光軸方向に摺動可能に内嵌されており、 このス リーブ 3 0 6内側には C C D 3 6等を内蔵する気密ュニッ 卜 3 0 7が収容され ている。 この気密ユニッ ト 3 0 7の内部には、 C C D 3 6の他に、 光学 フィルタ群 3 0 8、 フ レキシブル基板 3 0 9が収容されている。
前記気密ュニッ ト 3 0 7の本体である気密ュニッ トハウジング 3 1 0 の前端側には、 ガラス枠 3 1 1が嵌合し、 ろう付け、 溶接、 接着、 メタ ルシールを用いたネジ締結等により気密に接合されている。 このガラス 枠 3 1 1 には、 サフアイャ等で形成された高耐熱性のカバーガラス 3 1 2が嵌合し、 ろう付け等によ り気密に接合されている。 気密ュニッ トハ ウジング 3 1 0の後端側は、 蓋体 3 1 3が嵌合して後端側の全面を塞い でいる。 蓋体 3 1 3 と気密ュニッ トハウジング 3 1 0 とは、 前記ガラス 枠 3 1 1 を接合した場合と同様に気密に接合され、 これによ り気密ュニ ッ ト 3 ◦ 7の後端側が気密封止される。 以上によ り、 気密ュニッ ト 3 0 7の前端側と後端側が気密封止され、気密ュニッ ト 3 0 7が構成される。 前記蓋体 3 1 3には、 C C D 3 6からの電気信号を気密ュニッ ト 3 0 7の外部へ出力するための接点ピン 3 1 4が貫通している。 前記接点ピ ン 3 1 4 と蓋体 3 1 3 との隙間は、 ガラス材 3 1 5を焼結することによ り気密封止されている。 この接点ピン 3 1 4は、 気密ュニッ ト 3 0 7内 部側においてフレキシブル基板 3 0 9 と接続している。 前記蓋体 3 1 3 の外側には、 スぺーサを挟んで基板 3 1 6が固定されている。 前記接点 ピン 3 1 4は、 この基板 3 1 6 と接続し、 この基板 3 1 6から後端側へ は、 ハーネス群 3 1 7が延出している。 このハーネス群 3 1 7は、 更に カメラヘッ ド 3 0 3の後端側から延出して前記信号ケーブル 9を構成し ている。
前記気密ュニッ 卜 3 0 7の外周には、 光軸に垂直な面内において光軸 を中心に対向する 2 ケ所の平面部 3 1 8を 1対として 2 ケ所、 つま り 4 ケ所の平面部 3 1 8が例えば、 紙面の上下に 1対の平面部 3 1 8、 及び 左右に 1対の平面部 3 1 8が形成されている。 この対向する 2対の平面 部 3 1 8には、 光軸を含む面内における形状が V字状の V溝 3 1 9がそ れそれ形成されている。
前記対向する 2対の平面部 3 1 8の内、 光軸に垂直な面内の例えば上 方向に形成されている 1個の V溝 3 1 9は、 他の V溝 3 1 9に比べて光 軸に垂直な面内の長さを短く形成することによ り、 例えば上方向を識別 するための指標としている。 前記対向する 2対の V溝 3 1 9の位置に対 応するス リーブ 3 0 6の位置には、 それそれネジ溝 3 2 0が形成されて おり、 先尖りの調整ビス 3 2 1がこれらのネジ溝 3 2 0に螺合しつつス リーブ 3 0 6の外周から内周へ貫通してス リーブ 3 0 6 の内側に突出 し、 対向する 2対の調整ビス 3 2 1の先端は、 前記 V溝 3 1 9の前端側 斜面にそれそれ当接している。 この対向する 2対の調整ビス 3 2 1 によ つて気密ュニッ ト 3 0 7を挟持することによ り、 気密ュニッ ト 3 0 7は 偏心方向の位置が固定される。
前記気密ュニッ トハウジング 3 1 0の V溝 3 1 9 よ りも前端側には、 この気密ュニッ トハウジング 3 1 0の外径が小径となる段部が形成され ており、 この段部において気密ュニッ 卜ハウジング 3 1 0の前端側に面 して後述するス リーブ 3 0 6の当接面 3 2 2 に当接する当接面 3 2 3が 形成されている。この当接面 3 2 3に対応する光軸方向の位置において、 ス リーブ 3 0 6の内面が前端側へ小径となる段部が形成されており、 こ の段部においてス リーブ 3 0 6の内面には後端側に面して前記当接面 3
2 3に当接する当接面 3 2 2が形成されている。これらの当接面 3 2 2、
3 2 3によ り、 気密ュニッ ト 3 0 7は、 前端側への移動を阻まれている。 前記調整ビス 3 2 1 を締め付けると、 前記調整ビス 3 2 1は前記 V溝 3 1 9の前端側に押し付けられ、 気密ュニッ トハウジング 3 1 0は前記調 整ビス 3 2 1 と前記当接面 3 2 2 との間に挟持される。 これによ り、 気 密ユニッ ト 3 0 7の光軸方向への位置が固定される。 当接面 3 2 2、 3 2 3は、 光軸に略垂直な面により形成されており、 気密ュニッ ト 3 ◦ 7 を偏心方向に移動させても、 気密ュニッ ト 3 0 7は光軸に対して傾斜し ないように構成されている。
前記ス リ一ブ 3 0 6の先端面には、 内向きフランジ 3 2 4が形成され ており、 この内向きフラ ンジ 3 2 4は前記気密ュニッ ト 3 0 7の前端面 の一部を覆っている。 この内向きフラ ンジ 3 2 4の後端面と気密ュニッ 卜 3 0 7 との間は、 0 リ ング 3 2 5が配設されており、 気密ュニヅ ト 3 0 7が偏心方向に移動しても気密が保たれる。
前記ス リーブ 3 0 6の内周と気密ュニッ ト 3 0 7の外周との間には、 気密ュニッ ト 3 0 7が偏心方向に移動できる移動スペース 3 2 6 があ り、 この移動スペース 3 2 6の範囲で偏心調整を行う ことができる。 気 密ュニッ ト 3 0 7の前端付近、 及び前記 V溝 3 1 9のやや後端側の外周 には、 それぞれ〇 リ ング 3 2 7を設け、 前記移動スペース 3 2 6におけ る水密を保っている。
前記対向する 2対の前記調整ビス 3 2 1は、 光軸に垂直な面内におい て光軸を中心として対向する 1対の調整ビス 3 2 1 を 1組と して 2組の 調整ビス 3 2 1 によ り構成されている。 ここで便宜的に、 一方の組を第 1の組と呼び、 他の 1組を第 2の組と呼ぶ。 また、 光軸に垂直な面にお いて、第 1の組の 2個の調整ビス 3 2 1 を結ぶ方向を第 1の方向と呼び、 第 2の組の 2個の調整ビス 3 2 1 を結ぶ方向を第 2の方向と呼ぶ。
前記調整ビス 3 2 1は、 第 1の方向と第 2の方向とが直交するように 配設されている。 従って、 第 1の組の 2個の調整ビス 3 2 1 を気密ュニ ッ ト 3 0 7 との隙間が開かない程度に緩めれば、 第 2の組の 2個の調整 ビス 3 2 1の内一方の調整ビス 3 2 1 を緩めて他方の調整ビス 3 2 1 を 締め付けることによ り、 気密ュニッ ト 3 0 7を第 2の方向に移動させる ことができる。 同様にして気密用ュニッ 卜 3 0 7を第 1の方向に移動さ せることもできる。 以上述べたように、 スリーブ 3 0 6に配設した調整 ビス 3 2 1 と気密ュニッ 卜 3 ◦ 7に形成された V溝 3 1 9 によ り気密ュ ニッ ト 3 0 7をス リーブ 3 0 6に対して偏心方向に位置調整可能に構成 されている。
前記ス リーブ 3 0 6の外周には、 前記調整ビス 3 2 1 とは別に 1つの カムピン 3 2 8が固定されている。 カメラハウジング 3 0 4には、 この カムビン 3 2 8を強制的に案内するための光軸方向に延びた第 1 カム溝 3 2 9が形成されており、 前記カムピン 3 2 8は、 第 1カム溝 3 2 9を 貫通し、 カメラハウジング 3 0 4の外側へ突出している。
前記カメラハウジング 3 0 4の外周には、 フォーカスリ ング 3 3 0が 回動可能に設置されている。 このフォーカス リ ング 3 3 0両端面は、 そ れそれカメラハウジング 3 0 4の突き当て面部 3 3 1、 外周を覆う外装 カバー 3 3 2の前端面部 3 3 3 に対し微少な隙間を有して挟まれてお り、 フォーカス リ ング 3 3 0の長手方向への移動を防止している。 また、 フォーカス リ ング 3 3 0の内周面とカメラハウジング 3 0 4の外周面の 間には、 0 リ ング 3 3 4を設け、 カメラハウジング 3 0 4内の水密を保 つている。 このフォーカス リ ング 3 3 0の内側には、 1つのリ ング 3 3 5が収容されており、 フォーカス リ ング 3 3 0に設けられた固定ビス 3 3 6にてフォーカス リ ング 3 3 0 と前記リ ング 3 3 5 を固定している。 前記リ ング 3 3 5には、螺旋状の第 2カム溝 3 3 7が形成されており、 カメラハウジング 3 0 4の第 1カム溝 3 2 9を貫通して外部に突出する カムピン 3 2 8が更に第 2カ厶溝 3 3 7内にはめ込まれている。
前記フオーカス リ ング 3 3 0を回動させると、 リ ングの第 2カム溝 3 3 7により、 前記カムピン 3 2 8が力を受けるが、 第 2カム溝 3 3 7は、 螺旋状であるので、 その力の方向は、 回動方向と長手方向に分散される。 しかし、 第 1 カム溝 3 2 9によって回動方向への移動は阻まれているの で、 カムピン 3 2 8は、 強制的に長手方向に案内され、 気密ユニッ ト 3 0 7が光軸方向への移動を行い焦点調整がなされる。
次に、 カメラアダプタ 3 0 2を説明する。
カメラアダプタ 3 0 2の枠体であるアダプタハウジング 3 4 0は、 中 空で略円筒形に形成されており、 該アダプタハウジング 3 4 0の後端部 外周にはカメラヘッ ド 3 0 3 と螺合するための螺合部 3 4 1が形成され ている。
前記カメラアダプタ 3 0 2の前端部には、 異なる接眼部構成を有する 内視鏡 2 をそれそれ接続可能なマウン ト部 3 4 2がー体的に固定されて いる。 このアダプタハウジング 3 4 0の内部には、 前記したように複数 のレンズからなる結像光学系 3 0 1が収納されている。 前記アダプタハ ウジング 3 4 0は、 前記カメラヘッ ド 3 0 3の内部の気密ュニッ ト 3 0 7に相当し、 両端の開口部には気密ュニッ ト 3 0 7 と同様の手段にて力 バーガラス 3 4 3が気密に接合されている。
このように構成したテレビカメラ 3 0 0を組み立てた後、 内視鏡接眼 部 1 3に接続固定して、 内視鏡 2 を使用する。
先ず、 カメラァダプタ 3 0 2 とカメラヘッ ド 3 0 3 とを螺合部 3 4 1 を介して接続しテレビカメラ 3 0 0を組み立て、 内視鏡 2の接眼部 1 3 にマウン ト部 3 4 2によって取り付ける。 信号ケーブル 9 を C C U 5に 接続し、 内視鏡を起動してモニタ 6で被写体の映像を表示する。
ここで、 モニタ 6 に表示される被写体の映像の表示位置がずれたり、 映像が欠けて しまうなど画像偏心がある場合は、 次のように前記カメラ へッ ド 3 0 3内の気密ュニ 'ソ ト 3 0 7の偏心調整を行う。
まず、 第 1の組の 2個の調整ビス 3 2 1 を気密ュニッ ト 3 0 7 との隙 間がほとんど空かない程度に緩める。 第 1の組の調整ビス 3 2 1 を緩め たので、 第 2の組の調整ビス 3 2 1 によ り気密ュニッ ト 3 0 7の固定位 置を第 2の方向へ移動させることができる状態となる。 ここで、 第 2の 組の 2個の調整ビス 3 2 1の内、 一方の調整ビス 3 2 1を緩め他方の調 整ビス 3 2 1 を締め付けることにより、 気密ュニッ 卜 3 0 7の第 2方向 の固定位置を調整する。 この際、 第 1の組の調整ビス 3 2 1は、 気密ュ ニッ ト 3 0 7 との隙間がほとんど空かないように緩めてあるため、 第 2 の方向の固定位置を調整している途中に生じる第 1の方向の固定位置の ずれは、 少なくて済む。 次に、 第 1の組の調整ビス 3 2 1 に対する操作 と第 2の組の調整ビス 3 2 1 に対する操作とを入れ替えて操作すること によ り、 気密ユニッ ト 3 0 7の第 1の方向の固定位置を調整することが できる。 このように、 光軸に垂直な面内で直交する第 1の方向、 及び第 2の方向に気密ュニッ ト 3 0 7の固定位置を調整する操作を交互に行う ことによって、 気密ユニッ ト 3 0 7を偏心方向に移動させて固定位置を 調整する。 以上の操作によ り、 モニタ 6 に表示される光学像の画像偏心 がなく なる。
また、 モニタ 6 に表示される映像の焦点があっていない場合、 焦点調 整を行う ためにフ ォーカス リ ング 3 3 0を回動させる。 このフ ォーカス リング 3 3 0を回動させると、 前記フォーカス リ ング 3 3 0 と一体的に 固定されている リ ング 3 3 5の第 2 カム溝 3 3 7が回動するこ とによ り、 カメラハウジング 3 0 4に形成された第 1 カム溝 3 2 9の両溝に嵌 まっているカムピン 3 2 8が強制的に光軸方向に案内されて移動し、 こ のカムピン 3 2 8が固定されている気密ュニッ ト 3 0 7が光軸方向に移 動し、 この気密ュニッ ト 3 0 7内の C C D 3 6が光軸方向に移動して焦 点調整される。 これによ り、 モニタ 6 に表示される被写体の映像の焦点 ずれがなくなる。
これによ り、 カメラヘッ ド 3 0 3側に偏心調整機構、 及び焦点調整機 構を備えたことで、 カメラアダプタ 3 0 2側には調整機構を設ける必要 がなく、 カメラアダプタ 3 0 2を廉価にすることができる。 また、 カメ ラアダプタ 3 0 2に倍率の異なるレンズを収容したものや、 内視鏡への 接続機構が異なるマウン 卜を設けたもの等、 多機種のカメラアダプタ 3 0 2を廉価にすることができ、 医療分野におけるさまざまな手技にも対 応することができる。 更に、 カメラへッ ド 3 0 3内の気密ュニッ 卜 3 0 7は、 回動することなく、 光軸方向にのみ移動可能な焦点調整機構であ るので、 光学像の映像が回転することなく良好に調整可能とすることが できる。
次に、 図 9で説明したカメラへッ ド 3 0 3側に設けた偏心調整、 旦っ 焦点調整可能な構成を、 カメラアダプタ 3 0 2側に設けたものを図 1 1 を用いて説明する。
カメラアダプタ 4 0 0には、 枠体であるアダプタハウジング 4 ◦ 1が 中空で略円筒形に形成されており、 このアダプタハウジング 4 0 1の内 側には、 略円筒形のス リーブ 4 0 2が光軸方向に摺動可能に内嵌されて いる。 このス リーブ 4 0 2の内側には、 結像光学系 3 0 1 を内蔵する気 密ユニッ ト 4 0 3が収容されている。 尚、 この気密ユニッ ト 4 0 3の気 密化の構成、 及び光軸と垂直な方向に位置調整可能に固定するための構 成は、 図 9で説明したのと同様である。 このように構成したテレ ビカメ ラを組み立てた後、 内視鏡接眼部 1 3 に接続固定して、 内視鏡 2を使用する。
ここで、 モニタ 6 に表示される被写体の映像の表示位置がずれたり、 映像が欠けて しまうなど画像偏心、 及び焦点調整がある場合は、 結像光 学系 3 0 1 を内蔵する気密ュニッ ト 4 0 3を光軸と垂直方向に移動し、 固定する。 その手順は、 図 9で説明したのと同様である。
これによ り、 図 9で説明したテレビカメラ 3 0 0の効果に加えて、 力 メラアダプタ 4 0 0側に偏心調整機構、 及び焦点調整機構を備えたこと で、 カメラヘッ ド 3 0 3側には、 調整機構を設ける必要がなく、 カメラ ヘッ ド 3 0 3を廉価にすることができる。 また、 カメラヘッ ド 3 0 3に 各種異なる光学フ ィル夕を収容したものや、 外観形状が異なるものや、 周辺機器を遠隔操作するために必要な各種スィ ツチを内蔵したもの等、 多機種のカメラへッ ドを廉価にすることができ、 医療分野におけるさま ざまな手技にも対応することができる。
次に、 図 9で説明したテレビカメラ 3 0 0の電気回路を備えたカメラ アダプタ 3 0 2、 及びカメラアダプタ 3 0 2 にそれそれコネクタを設け て、 このコネクタにより両ュニッ 卜の信号の送受を行うことができて、 画像偏心を防止することができる内視鏡用撮像装置を図 1 2を用いて説 明する。
内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラ 5 0 0は、 図 9で説明したの と同様に、 内視鏡 2から出射される光学像を結像するための結像光学系 5 0 1 を内蔵するカメラアダプタ 5 0 2 と、 この結像した光学像を撮像 して電気信号に変換するための撮像素子である C C D 3 6 を内蔵する力 メラヘッ ド 5 0 3 とから主に構成され、 内視鏡 2の光学像を映像化して いる。 図 9で説明したテレビカメラ 3 0 0 とは、 以下の点が異なる。 前記 C C U 5内から輝度の平均的な明るさを表す調光用の駆動信号が 生成され、 この駆動信号は、 信号ケーブル 9 を介してカメラヘッ ド 5 0 3に伝達され、 このカメラへッ ド 5 0 3内のハーネス 5 0 4を経てカメ ラアダプタ 5 0 2内に収納されたアイ リス駆動ュニッ 卜 5 1 1 に入力さ れる。 このアイ リス駆動ュニ 'ソ ト 5 1 1 の持つ絞り羽根 5 0 5の開口量 を可変して内視鏡 2側から入射する光量を調整し、 適切な明るさの光学 像となるように自動調整可能となっている。
前記カメラアダプタ 5 0 2 を形成するほぼ円筒形状のアダプタハウジ ング 5 0 6の前端には、 内視鏡 2 を固定するマウン ト部 5 0 7が設けら れ、 内視鏡 2の接眼部の接眼窓 5 0 8に対向する光軸 0上の開口部分に は第 1のカバ一ガラス 5 0 9が気密的に固定されている。 この第 1の力 バーガラス 5 0 9で気密的に封止されたその内側の光軸〇上にその中心 が位置するように結像光学系 5 0 1が取り付けられたレンズ枠 5 1 0が 設けられている。
また、 前記アダプタハウジング 5 0 6内でレンズ枠 5 1 0の外周位置 には、 リ ング状のアイ リス駆動ュニッ ト 5 1 1が取り付けられ、 このァ ィ リス駆動ュニ 'ソ ト 5 1 1 における図示しない駆動モ一夕に駆動信号に 印加することによ り絞り羽根 5 0 5の開口量を可変して結像光学系 5 0 1 に入射される光量を調整できるようにしている。 このアイ リス駆動ュ ニ ヅ ト 5 1 1 には、 ハーネス 5 1 2の一端が接続され、 ハーネス 5 1 2 の他端はアダプタハウジング 5 0 6の後端に気密的に固定された第 1の ブラグ 5 1 3に固定した接点ピン 5 1 4に接続されている。
この第 1 プラグ 5 1 3は、 アダプタハウジング 5 0 6の後端の円形開 口に第 2カバ一ガラス 5 1 5が気密的に取り付けられ、 この第 2カバ一 ガラス 5 1 5 と同心でその周囲のリ ング形状部分には複数の接点ピン 5 1 4がガラスハーメチック封止部 5 1 6で気密的に固定されている。 つ ま り、 各接点ピン 5 1 4は、 その直径よ りも大きな孔に貫通するように 配置された状態で、 溶融したガラスをその周囲の孔に流し込んで気密的 に封止してガラスハーメチック封止部 5 1 6 を形成している。 このよう に、 中心部を光学系通路、 その周辺を接点ピン 5 1 4でと りま く構成に して、 光学アダプタュニッ ト 5 0 2の外径をコ ンパク 卜にしている。 一方、 カメラヘッ ド 5 0 3を構成するカメラハウジング 5 2 ◦は、 後 方側をテーパ状に細く した円筒形状で、 その内側にはソケッ ト 5 2 1、 及び接点ピン 5 2 2からなる略円筒形の第 1 レセプ夕クル 5 2 3が設け られている。
前記第 1 レセプ夕クル 5 2 3の内側には、 略円筒形のス リーブ 5 2 4 が光軸方向に摺動可能に内嵌されており、 ス リーブ 5 2 4内側には C C D 3 6等を内蔵する気密ュニッ ト 5 2 5が収容されている。 これらス リ —ブ 5 2 4、 及び気密ュニッ ト 5 2 5の構成の詳細は、 図 9で説明した のと同様である。
また、 気密ュニッ ト 5 2 5の後端の開口は、 金属製の第 3のプラグ 5 2 6が気密的に取り付けられ、 この第 3のプラグ 5 2 6にも接点ビン 5
2 7がガラスハーメチック封止部 5 2 8で接点ピン 5 2 7が第 3のブラ グ 5 2 6の内外に突出するように気密的に取り付けられている。そして、 気密ュニッ 卜 5 2 5の内部では、 接点ピン 5 2 7は C C D 3 6の裏面の リー ド 5 3 5 とハーネス 5 2 9で接続され、 気密ュニッ ト 5 2 5の外部 では、 フレキシブル基板 5 3 0が気密ュニッ ト 5 2 5の接点ピン 5 2 7 とコネクタ 5 3 1 に接続されている。 コネクタ 5 3 1は、 第 2 プラグ 5
3 2 と第 2 レセプ夕クル 5 3 3からなり、 第 2プラグ 5 3 2の後端部は 信号ケーブル 9 を構成するハーネス 5 3 4 と接続されている。
また、 第 1 レセプ夕クル 5 2 3の後端部の接点ピン 5 2 2 と信号ケ一 ブル 9は、 ハーネス 5 0 4にて接続されており、 カメラアダプタ 5 0 2 接続時は第 1 レセプ夕クル、 第 1 プラグを経由してアイ リス駆動信号が アイ リス駆動ユニッ ト 5 1 1 に伝達される。 なお、 ス リーブ 5 2 4の外 周面と第 1 レセプタクル 5 2 3の内周面との間、 第 1 レセプ夕クル 5 2 3の外周面とカメラハウジング 5 2 0の内周面との間、 更にス リーブ 5 2 4の前端部に形成されたフランジ部 5 3 6 と気密ュニッ 卜 5 2 5 の前 端部にそれぞれ水密用 0 リ ング 5 3 7が介挿され、 カメラハウジング 5
2 0内部の水密を確保している。
このように構成したテレビカメラ 5 0 0を組み立てた後、 内視鏡接眼 部 1 3に接続固定して、 内視鏡 2 を使用する。
ここで、 モニタ 6に表示される被写体の映像の表示位置がずれたり、 映像が欠けてしまうなど画像偏心、 及び焦点調整がある場合は、 図 9で 説明したのと同様である。
これにより、 図 9で説明した内視鏡用撮像装置としてのテレビカメラ
3 0 0の効果に加えて、 カメラアダプタ 5 0 2は、 焦点調整や偏心調整 を持たず、 アダプタハウジング 5 0 6 に外部と内部に通ずる経路を形成 することがないので、 よ りオートクレープ滅菌に必要な気密を確保する ことができると共にカメラアダプタ 5 0 2、及びカメラへッ ド 5 0 3は、 それそれオー トクレープに対応できる気密を保ちつつ、 且つ電気信号の 送受或いは中継ができる。 また、 テレ ビカ メ ラ 5 0 0 の中心部を光学系 通路、 その周辺を接点ピンでと り ま く構成にして、 カメラアダプタ 5 0 2の外径をコンパク 卜にできる。 更に、 カメラへヅ ド 5 0 3 においても 中心部に撮像光学系 5 0 1 を収納する気密ュニッ ト 5 2 5 と、 この気密 ュニッ 卜 5 2 5 を偏心調整するための機構を共に第 1 レセプ夕クル 5 2 3の内周を摺動可能に構成しているので、 外径をコンパク 卜にすること ができる。
(第 8実施の形態)
第 8の実施形態を図 1 3に示す。 この実施の形態は、 第 1実施の形態の内視鏡 2 と内視鏡用撮像装置 3 を一体化し、 一つの内視鏡用撮像装置として構成している。 内視鏡用撮 像装置に接続される各種装置の構成は第 1の実施形態に同じである。 本実施の形態の背景と して以下の点が本発明に係る特有の問題点と し て挙げられる。
すなわち、 公知の技術として内視鏡挿入部先端に C C D等の固体撮像 素子を配置する電子内視鏡が存在するが、 主に外科手術で使用される硬 性内視鏡では挿入部先端の対物光学系はその視野方向が挿入部の軸方向 に対し、 一定の角度、 例えば 3 0, 7 0 , 9 0度の角度を持った物が使 用される。 この様な視野方向を持つ内視鏡では従来、 術者が挿入部を回 転させて必要な像を確保する。 この時、 固体撮像素子が対物光学系と共 に回転する構成では術者とモニターの相対関係が回転操作の度に崩れ、 オリエンテーショ ンが付かなくなる場合がある。
このため、 通常、 対物光学系と固体撮像素子との間でローテーショ ン (回転) 機構を設けるか、 画像処理にてモニタ一像を回転させるか、 モ 二夕一を回転させる構成が取られていた。
しかし、 従来の主流である第 1の実施形態に示すような内視鏡と内視 鏡用撮像装置を構成する固体撮像素子を内蔵した力メ ラへッ ドとが分離 されている構成では、 術者は固体撮像素子のァップ方向を保持するカメ ラへッ ドのアップ方向と して捉える。 例えば図 1 3では S Wがアップ方 向の指標となっている。 つま り、 固体撮像素子のアップ方向とカメラへ ッ ドのアップ方向があっている必要がある。
ところで、 外科用の内視鏡システムは第 1の実施形態に記すように少 なく とも滅菌可能な事とが要求される。 前述のように光学系には結露を 防止するため蒸気浸入を許さぬ気密構造が要求される。 そこで、 揷入部 先端に固体撮像素子を設けた場合、 固体撮像素子を対物光学系、 固体撮 像素子は気密空間に置かれる必要がある。 この時、 固体撮像素子を対物 光学系に対し、 機械的接触構造無しに回転操作する必要が生じる。 同時 にカメラへッ ドの外装に対し、 固体撮像素子の相対位置が常に固定され ている必要がある事から、 仮に気密空間内に設けた電動駆動で固体撮像 素子を回転調整する場合、 相互の位置関係を調整する手段が別途必要と なるが、 これは例えば揷入部外径 φ 4 m mの内視鏡用撮影装置で実現す る場合、 装置の大型、 複雑化を招き、 操作性の悪化、 製造コス トの上昇 に繋がる。
以上の問題に対し、 以下の実施形態からなる発明によ り解決が可能で ある。
(構成)
以下、 第 8の実施形態を第 1の実施形態との相違点のみ、 図 1 3にし たがって説明する。
図 1 3は本発明の内視鏡用撮像装置の概念を示す断面図である。
内視鏡用撮像装置 6 0 1は外観上、 挿入部 6 0 2、 把持部 6 0 3、 ケ —ブル部 6 0 4に大別される。 挿入部 6 0 2は外枠 6 0 5で覆われ、 外 枠 6 0 5の内周側には気密枠 6 0 6 と外枠 6 0 5 との接触部分を溶接部 6 0 7 と して固定される。 外枠 6 0 5の内径と気密枠 6 0 6の外径は大 きさが異なり、 両者の間に生じる隙間に光ファイバ一からなるライ トガ ィ ド 6 0 8が充填され、 ライ 卜ガイ ド 6 0 8は口金部 6 0 9を経由して ライ 卜ガイ ドケーブル 6 1 0 として突出し、 図示しない光源装置に接続 される。
気密枠 6 0 6の先端にはカバー窓 6 1 1が半田接合によって気密に接 合され、 把持部 6 0 3の内部に延伸された反対の端部には電気接点を為 す接点ピン 6 1 2 とその周囲をガラス体で気密に接合した気密コネクタ 6 1 3が気密に接合される。 カバー窓 6 1 1の内側には結像レンズ 6 1 4、 プリズムユニッ ト 6 1 5 を含む対物光学系 6 1 6が配される。 気密 枠 6 0 6の内側には気密枠 6 0 6 に対し揷入部 6 0 2の長手方向の軸に 対し回転可能な C C D枠 6 1 7が設けられ、 C C D枠 6 1 7の揷入部側 先端には C C D 6 1 8が対物光学系 6 1 6に対し所定の距離、 角度で固 定される。 C C D 6 1 8からは揷入部に内蔵される駆動回路を含む信号 線 6 1 9が電気的に接続された状態で挿入部に沿って延び、 気密コネク 夕 6 1 3の接点ピン 6 1 2 に接続される。
C C D枠 6 1 7の把持部の内部空間に位置する外周側にはネオジゥム 磁石、 サマリ ウム · コバル ト磁石と言った希土類を材質とする磁石 A 6 2 0が複数個固定され、 気密枠 6 0 6 を介して、 対を成すように把持部 6 0 3の内側には同種の磁石 B 6 2 1が固定され、 磁石 A 6 2 0 との間 で非接触な磁気的結合をとる。
把持部 6 0 3の外観には内視鏡用撮像装置 6 0 1 の U P方向を示す指 標を兼任するスィ ツチボタン 6 2 2がーつ以上配置され、 その内側には スィ ッチ 6 2 3が搭載されたスィ ツチベース基板 6 2 4が把持部 6 0 3 に対して固定される。 スィ ツチベース基板 6 2 4からはフ レキシブル基 板 6 2 5、 またはハーネスを介して気密コネクタ 6 1 3の接点ピン 6 1 2にスィ ッチ 6 2 3は電気的に接続される。
気密コネクタ 6 1 3の外側にはケーブル部 6 0 4の端部が接点ピン 6 1 2で接続され、 ケーブル部 6 0 4は把持部 6 0 3 との間で弾性体から なるシーリ ング部材 6 2 6 により水密を確保している。 把持部 6 0 3の ケーブル部 6 0 4側には把持部外装部材 6 2 7が接続され、 これに祈れ 止め 6 2 8が接続される。
なお、 本構成に対し、 気密コネクタ 6 1 3の前後それそれに図示しな ぃス リ ップリ ングを入れ、 信号線 6 1 9、 ケーブル部 6 0 4 と気密コネ クタ 6 1 3の相対回転を自在にする事も可能。 また、 ケーブル部 6 0 4 が使用中回転する事を許せば、 信号線 6 1 9 と気密コネクタ 6 1 3の間 にのみス リ ツプリ ングを設ける構成と しても良い。
また、 把持部 6 0 3の U P方向はスィ ッチ 6 2 3以外にも全体形状や外 観の凹凸形状により明確にする構成と しても良い。
(作用)
本実施例の作用を説明する。 他の実施例に同じ作用については省略す る。
ライ トガイ ドケーブルよ り照射された照明によ り照らされた被写体像 はカバー窓を通過し、 対物光学系を経て C C Dで結像する。 ここで光電 変換がなされ、 映像信号は電気信号として信号線を通り、 気密コネクタ、 ケーブル部を経て図示しない C C Uに送られる。
ここで、 術者は所望する視野を得るため、 揷入部先端の対物光学系の 視野方向 (図中の矢印 A方向) を揷入部の軸に対し回転させる必要があ る。 そこで、 例えば把持部を持った状態でライ トガイ ドケ一ブルの口金 を支持、 回転させると、 把持部に対し外枠、 気密枠が回転し、 対物光学 系の視野方向が回る。 この時、 C C D枠、 及び C C Dは外周部に設けた 磁石と把持部に固定された磁石との磁気的結合によ り気密枠の回転に係 らず、 把持部に対し、 相対位置 (この場合 U P方向) は変化しない。 把持部の U P方向はまた、 目視確認する事無しに、 手、 指先にスイ ツ チの位置の感触と して伝わる。
(効果)
1 ) 本実施例によれば把持部の U P方向による C C Dの U P方向のォ リエンテ一ショ ン決めと言う、術者にとって慣れ親しんだ従来の円視鏡、 カメラへッ ド別体式のシステムと何ら変らない操作方法の先端 C C D式 での対物光学系ローテーショ ン機構の構築が可能。 つま り、 把持部の U P方向に対し、 C C Dの U P方向が常に一致した状態で対物光学系のみ 回転させる事が出来る。
2 ) 先端 C C D式とする事で、 内視鏡の着脱に関する問題点 (落下、 着脱操作、 接続部の曇り) を解決し、 リ レー光学系による光量損失、 歪 みの影響を受けない高画質で、 かつレンズ折れの無い高耐久性を持った 内視鏡用撮像装置の提供が可能。
3 ) 対物光学系ローテーション機構をもつた先端 C C D式内視鏡とし、 かつ気密構造を確保したことでォ一トクレーブ滅菌が可能となった。
4 ) ス リ ップリ ングを入れれば回転角に制限を受ける事が無くなる。
5 ) 手の感覚による把持部の U P方向確認が可能。
6 ) 把持部に対し C C Dが回転する構成に対し、 以下の 2つの利点が ある。
a ) 自動補正機構を組み込んだ場合のタイムラグ (時間的的遅れ) が 発生しない。
b ) 把持部に対し常に C C Dの U P方向が同じため、 従来の慣れに対 する自動補正によるオリエンテーショ ンへの錯覚が生じない。
尚、 本発明は上述した各実施の形態に限るものではなく、例えば図 5、 図 9、 図 1 2 に示すカメラヘッ ドに対して、 図 8に示すカメラヘッ ドと 同様、 撮像素子の撮像面を、 光軸方向に移動自在な素子枠の嵌合長の中 央、 或いはその近傍に配設して、 焦点調整が可能な構成と しても良い。
[付記]
(付記項 1 ) 光学像を形成する光学素子と、
前記光学像を光電変換する撮像素子と、
少なく とも前記光学素子と前記撮像素子とを内部に含む気密封止体 と、
この気密封止体の外部から、 前記撮像素子を前記光学素子に対し、 任 意に位置調整可能とする撮像素子駆動手段と、 を具備したことを特徴とする内視鏡用撮像装置。
(付記項 2 ) 前記撮像素子駆動手段は、 前記光学素子の光軸に対する 偏芯調整手段であることを特徴とする付記項 1記載の内視鏡用撮像装
(付記項 3 ) 前記撮像素子駆動手段は、 前記光学素子と前記撮像素子 との光軸方向への焦点調整手段であることを特徴とする付記項 1記載の 内視鏡用撮像装置。
(付記項 4 ) 前記偏芯調整駆動手段は、 ァクチユエ一夕であることを 特徴と した付記項 2記載の内視鏡用撮像装置。
(付記項 5 ) 前記焦点調整手段手段は、 気密封止体の内外に対に設け た磁石によることを特徴とする付記項 3記載の内視鏡用撮像装置。
(付記項 6 ) 前記撮像素子の撮像面を該撮像素子を保持する枠体の光 軸方向の嵌合長の略中間に配設したことを特徴とする付記項 3記載の内 視鏡用撮像装置。
このような構成によれば、 気密封止体に設けた、 内視鏡像を結像し、 光電変換によ り電気信号に変える撮像素子は、 撮像素子駆動手段により 光学素子からの光学像に対し、 気密封止体内で光学的に調整されると共 に、 この撮像素子の撮像面を、 この撮像素子を保持する枠体の嵌合長の 略中間に配設したので、 撮像素子を保持する枠体と、 この枠体を摺動自 在に保持する外枠との嵌合隙間によって生じるガ夕の最も小さい位置 に、 撮像面が配設されることになる。
(付記項 6の技術的背景)
従来の内視鏡用撮像装置の光学系調整機構と して、 例えば特公平 4― 5 8 7 5 3号公報には、 撮像素子の撮像面を回動中心とした回り対偶を 枠体で形成し、更に光軸方向位置調整可能と した技術が開示されている。 又、 日本国特開平 2 — 2 8 9 2 2 5号公報には、 回り対偶で受け、 更 に鏡筒を被せ、 鏡筒を光軸方向に任意に移動可能にした技術が開示され ている。
特公平 4 - 5 8 7 5 3号公報では、 撮像素子のあおり (偏芯) 調整、 及び撮像素子の光学系に対する位置調整機構と して、 撮像素子の結像面 の中心を中心にした回り対偶構造によ り、 あおり調整としては良好な効 果を得ることができる。 又、 あおり調整、 撮像素子とこの撮像素子を保 持する枠体を光軸方向に移動させることも可能である。
(課題)
しかし、 回り対偶の加工が精度も含めて複雑になる。 更に、 回り対偶 を備える撮像素子の枠体を光軸方向に任意に移動調整可能にするには、 術者が操作可能な焦点調整が必要であり、 更に、 オートク レープ滅菌時 の高圧水蒸気に対して気密構造とする場合には、 気密空間内外で調整可 能な焦点調整機構が必要になる。
又、 日本国特開平 2 2 8 9 2 2 5号公報では、 撮像素子を支持するュ ニッ ト筒に回り対偶を設け、 あおり調整を可能にしているが、 光学系に 対する微調整は可能であっても、 撮像素子そのものを術者が任意に調整 可能な構造となってはない。 更に、 オー トクレープ滅菌時の高圧水蒸気 の侵入を防ぐことはできない。
これに対処するに、 例えば日本国特開平 1 0 — 1 7 9 5 0 5号公報で は、 気密枠体にレンズと撮像素子とを一体化して収納し、 外部から磁石 を用いて レ ンズを駆動するこ とで焦点調整を行う技術が開示されてい る。 この先行技術によれば、 レンズと撮像素子とが気密枠体に収納され ているため、 そのままオー トクレープ滅菌を行っても、 高圧水蒸気が気 密枠体内に侵入することはない。
しかし、 磁石による磁気連結力には限界がある (この磁気連結カを大 きくするには N S両極間の長さを長く したり、 対になる磁石の数を増加 させる必要がある)。 又、 磁気連結力を高めると摺動面の摩擦抵抗が増 大するため、 レ ンズを保持するレ ンズ鏡筒と、 このレ ンズ鏡筒を摺動自 在に支持する枠体との間にある程度のク リアラ ン スが必要となり、 この ク リァラン スが観察像のガ夕になって しまう。
このガ夕を吸収するために、 レンズ鏡筒を弾性部材で光軸方向の一方 へ常時付勢することも考えられるが、 この弾性部材の付勢力に杭してレ ンズ鏡筒を動作させなければならなく なるため、 磁石の結合力をさらに 強く しなければならず、 結果として、 あおり (偏芯) を抑制することが 困難になる。
(目的)
従って、 クレープ滅菌時の高圧水蒸気の侵入を確実に防止することの できる気密封止体内に、 内視鏡像を結蔵する光学素子と内視鏡像を光電 変換する撮像素子とを配設し、 気密を確保した状態で光学素子に対して 撮像素子の位置調整可能とし、 且つ撮像素子のあおりを特別な調整をす ることなく抑制することのできる内視鏡用撮像装置を提供する。
(付記項 7 ) 内視鏡に着脱自在に接続され、 光学系を内蔵したカメラ アダプタと、固体撮像素子を含む撮像光学系を内蔵した力メラへ 'ソ ドと、 を備える内視鏡用撮像装置において、
前記光学系、 及び前記撮像光学系を少なく とも 2 つの気密ュニッ 卜内 に気密封止し、 これらの気密ュニッ トのうち少なく とも 1つの気密ュニ ッ 卜の外周を覆って収納して、 該気密ュニッ トを光軸と垂直方向に位置 調整可能に固定すると共に、 枠体内周面を光軸方向に摺動可能なス リー ブを設けることを特徴とする内視鏡用撮像装置。
(付記項 8 ) 内視鏡に着脱自在に接続され、 電動光学系を内蔵した力 メラアダプタ、 及び固体撮像素子を含む撮像光学系を内蔵したカメラへ ッ ドを分離、 接続可能で、 前記光学系、 及び前記撮像光学系を少なく と も 2つの気密ュニッ ト内に気密封止し、 その内一方の気密ュニツ 卜の分 離接続部側の端面に気密ハーメチックコネクタを有し、 他方の気密ュニ ッ ト外周に中空筒状に形成された防水コネクタを有する内視鏡用撮像装 置において、
前記気密ュニッ 卜の外周を覆って収納し気密ュニッ トを光軸と垂直方 向に位置調整可能に固定するとともに前記防水コネクタの内周面を光軸 方向に摺動可能なス リ ーブを設けるこ とを特徴とする内視鏡用撮像装
(付記項 9 ) 前記光軸と垂直な平面内で光軸を中心に対向する 2対の 平面部が外周に形成されている気密ュニッ 卜 と、 前記平面部にそれぞれ 形成された溝であって、 光軸を含む断面内において V字状の V溝と、 テ ーパ状に形成された先端が前記 V溝の内視鏡側斜面にそれそれ当接して 前記ス リーブに対して前記気密ュニッ トを偏心方向に位置調整可能にす る調整ビスと、 前記調整ビスが前記 V溝の前端側の斜面を締め付ける光 軸方向成分の力によって押しつけられる前記気密ュニッ トを前端側へ移 動することを阻むための前記スリーブ、 及び前記気密ュニッ トにそれそ れ形成された当接面と、 前記ス リーブの外周面よ り半径方向に突出した 突出部と、 内視鏡用撮像装置の枠体に形成された溝であって前記突出部 を遊嵌し強制的に案内させる光軸方向に延びるカム溝と、 を設けたこと を特徴とする付記項 7 または 8記載の内視鏡用撮像装置。
(付記項 1 0 ) 前記気密ユニッ トには、 結像光学系、 変倍光学系、 各 種フ ィ ル夕の少なく とも 1つが内蔵されることを特徴とする付記項 7ま たは 8記載の内視鏡用撮像装置。
(付記項 1 1 ) 前記気密ユニッ トには、 固体撮像素子、 各種フ ノ ル夕 の少なく とも 1 つが内蔵されることを特徴とする付記項 7 または 8記載 の内視鏡用撮像装置。 (付記項 1 2 ) 前記気密ユニッ トには、 ォ- トアイ リスユニッ ト、 ォ 一ト フォーカスュニッ ト、 パワーフ ォーカス、 パワーズーム等の電気的 に光学系を駆動する電動光学系が内蔵される:: とを特徴とする付記項 7 記載の内視鏡用撮像装置。 産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、 確実にォー トクレーブ滅菌によ る蒸気浸入を防ぐ気密に構成した封止体内に気密を確保した状態で光学 素子に対して撮像素子の位置調整を可能とすることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 光学像を形成する光学素子と、
前記光学像を光電変換する撮像素子と、
少な く とも前記光学素子と前記撮像素子とを内部に含む気密封止体 と、
この気密封止体の外部から、 前記撮像素子を前記光学素子に対し、 任 意に位置調整可能とする撮像素子駆動手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡用撮像装置。
2 . 前記撮像素子駆動手段は、 前記光学素子の光軸に対する偏芯調整 手段であることを特徴とする請求項 1記載の内視鏡用撮像装置。
3 . 前記撮像素子駆動手段は、 前記光学素子と前記撮像素子との光軸 方向への焦点調整手段であることを特徴とする請求項 1記載の内視鏡用 撮像装置。
4 . 前記撮像素子の撮像面を該撮像素子を保持する枠体の光軸方向の 嵌合長の略中間に配設したことを特徴とする請求項 3記載の内視鏡用撮
5 . 前記撮像素子駆動手段は、 前記光学素子の光軸を中心とする回転 方向への調整手段であることを特徴とする請求項 1記載の内視鏡用撮像
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