本發(fā)明涉及涉及攝像單元，特別涉及一種適合于內(nèi)窺鏡的攝像單元。

背景技術(shù)：

以往，已知如下一種內(nèi)窺鏡(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2)：使配置于內(nèi)窺鏡的前端部的反射鏡或棱鏡擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)來(lái)變更其前端面的朝向，由此使內(nèi)窺鏡的視場(chǎng)的方向可變。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平6-245903號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利第5372261號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

例如，在腹腔內(nèi)，在內(nèi)窺鏡的視場(chǎng)方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向的角度較小的范圍、例如0°～30°的范圍內(nèi)，需要觀(guān)察比較遠(yuǎn)的被攝體。與此相對(duì)地，在視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角超過(guò)30°的情況下，在體腔內(nèi)，從內(nèi)窺鏡前端到體壁的距離難以確保足夠長(zhǎng)。因此，在視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角超過(guò)30°的情況下，被攝體距離必然變近。這樣，在通過(guò)使棱鏡旋轉(zhuǎn)來(lái)改變視場(chǎng)方向的內(nèi)窺鏡中，當(dāng)景深固定時(shí)，與被攝體距離之間的關(guān)系產(chǎn)生不匹配。

為了消除這樣的不匹配，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，與棱鏡的傾斜相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)調(diào)焦透鏡。由此，即使在改變了視場(chǎng)方向的情況下，也能夠聚焦于被攝體。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒(méi)有考慮獲得與視場(chǎng)方向相應(yīng)的適當(dāng)?shù)木吧畹那樾巍?/p>

本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于提供一種能夠在使觀(guān)察的視場(chǎng)方向可變的同時(shí)獲得所聚焦的良好景深的圖像的攝像單元。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決上述問(wèn)題并達(dá)成目的，本發(fā)明提供以下方案。

本發(fā)明的一個(gè)方式是一種攝像單元，由包括用于變換視場(chǎng)方向的能夠旋轉(zhuǎn)的棱鏡的前組以及包括透鏡組和攝像元件的后組組成，該攝像單元的特征在于，具有：棱鏡旋轉(zhuǎn)部，其使棱鏡旋轉(zhuǎn)以變換視場(chǎng)方向；以及調(diào)焦部，其隨著與棱鏡的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地?cái)z像單元的視場(chǎng)方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向的角度大于特定的角度，使聚焦的范圍向近點(diǎn)側(cè)移動(dòng)。

發(fā)明的效果

本發(fā)明起到如下效果：能夠提供一種能夠在使觀(guān)察的視場(chǎng)方向可變的同時(shí)獲得所聚焦的良好景深的圖像的攝像單元。

附圖說(shuō)明

圖1是表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的攝像單元的內(nèi)窺鏡裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖2a是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。

圖2b是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的另一個(gè)圖。

圖2c是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的又一個(gè)圖。

圖2d是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的再一個(gè)圖。

圖3a是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的后組的移動(dòng)量的圖。

圖3b是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角與景深的關(guān)系的圖。

圖4a是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。

圖4b是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的另一個(gè)圖。

圖4c是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的又一個(gè)圖。

圖5是表示實(shí)施例1所涉及的攝像單元的截面結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是表示實(shí)施例2所涉及的攝像單元的截面結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是表示實(shí)施例3所涉及的攝像單元的截面結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，關(guān)于本實(shí)施方式所涉及的攝像單元，使用附圖說(shuō)明采用這種結(jié)構(gòu)的理由和作用。此外，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施方式所涉及的攝像單元。

圖1示出具有第一實(shí)施方式所涉及的攝像單元的內(nèi)窺鏡裝置10的概要結(jié)構(gòu)。在視頻內(nèi)窺鏡11的前端部12內(nèi)置有后述的攝像單元。將來(lái)自攝像單元的圖像信號(hào)經(jīng)由通信線(xiàn)纜輸出到攝像機(jī)控制單元13。然后，監(jiān)視器14顯示拍攝到的圖像。

(第一實(shí)施方式)

圖2a、2b、2c、2d分別是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的攝像單元的結(jié)構(gòu)的圖。圖2a示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為0°時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖2b示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為30°時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖2c示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為60°時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖2d示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為90°時(shí)的結(jié)構(gòu)。

攝像單元由包括用于變換視場(chǎng)方向的能夠旋轉(zhuǎn)的棱鏡p1、p2、p3的前組fg以及包括透鏡組lns和攝像元件15的后組rg組成。在圖中，透鏡組lns為了簡(jiǎn)單而被描繪成了平行平板，但是包括一個(gè)以上的具有折射力的透鏡元件。而且，棱鏡旋轉(zhuǎn)部16使棱鏡p1旋轉(zhuǎn)以變換視場(chǎng)方向。隨著與棱鏡p1的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地?cái)z像單元的視場(chǎng)方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向的角度大于特定的角度，調(diào)焦部17使聚焦的范圍向近點(diǎn)側(cè)移動(dòng)。

前組fg從物體側(cè)起依次具有透鏡l1、直角棱鏡p1、梯形棱鏡p2以及直角棱鏡p3。棱鏡旋轉(zhuǎn)部16使透鏡l1和直角棱鏡p1成一體地相對(duì)于梯形棱鏡p2轉(zhuǎn)動(dòng)。

在使透鏡l1和直角棱鏡p1轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為特定的角度、例如30°以上的情況下，調(diào)焦部17使聚焦的范圍向近點(diǎn)側(cè)移動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，調(diào)焦部17按照使透鏡l1和直角棱鏡p1轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使后組rg的透鏡組lns和攝像元件15成一體地改變與前組fg的直角棱鏡p3之間的空氣間隔t1。

圖3a是表示后組rg的在沿著光軸ax的方向上的移動(dòng)量與棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系的圖。在棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角從0°到30°的期間，空氣間隔t1是固定的。而且，在棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角從30°到90°的期間，空氣間隔t1呈線(xiàn)性變大。

圖3b是表示物距與棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系的圖。在棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角從0°到30°的期間，景深df1是固定的。在棱鏡p1的視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角從30°到90°的期間，如景深df2、df3、df4那樣，在使焦點(diǎn)位置向近點(diǎn)方向移動(dòng)的同時(shí)景深變小。由此，能夠獲得與視場(chǎng)方向相應(yīng)的適當(dāng)?shù)木吧睢?/p>

在本實(shí)施方式中，調(diào)焦部使后組rg的透鏡組lns和攝像元件15沿著光軸ax移動(dòng)。不限于此，調(diào)焦部也能夠使后組rg的透鏡組lns內(nèi)的特定的透鏡沿著光軸ax移動(dòng)。

另外，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部18使后組rg的透鏡組lns和攝像元件15以光軸ax為中心如箭頭a所示那樣旋轉(zhuǎn)以消除隨著棱鏡p1的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的攝像元件15中的像旋轉(zhuǎn)。由此，能夠消除因棱鏡p1的旋轉(zhuǎn)所引起的像的旋轉(zhuǎn)。

(第二實(shí)施方式)

圖4a、4b、4c分別是表示第二實(shí)施方式所涉及的攝像單元的結(jié)構(gòu)的圖。圖4a示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為0°時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖4b示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為45°時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖2c示出視場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角為90°時(shí)的結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的部分附加相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)說(shuō)明。

與第一實(shí)施方式同樣地，在使透鏡l1和直角棱鏡p1轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為特定的角度、例如30°以上的情況下，調(diào)焦部17使聚焦的范圍向近點(diǎn)側(cè)移動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，調(diào)焦部17按照使透鏡l1和直角棱鏡p1轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，來(lái)改變前組fg中的直角棱鏡p1與梯形棱鏡p2之間的空氣間隔t1。

(實(shí)施例1)

接著，說(shuō)明實(shí)施例1所涉及的攝像單元。圖5是本實(shí)施例所涉及的攝像單元的截面圖。

本實(shí)施例從物體側(cè)起依次具有包括用于變換視場(chǎng)方向的能夠旋轉(zhuǎn)的棱鏡的前組fg、亮度光圈s以及包括透鏡組和攝像元件的后組rg。

前組fg從物體側(cè)起依次具有使凹面朝向像側(cè)的平凹負(fù)透鏡l1、直角棱鏡p1、梯形棱鏡p2以及直角棱鏡p3。后組rg從物體側(cè)起依次具有使凸面朝向像側(cè)的平凸正透鏡l2、雙凸正透鏡l3、雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5以及雙凸正透鏡l6。在此，將雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5以及雙凸正透鏡l6接合。

另外，在后組rg的像側(cè)配置有平行平板f和平行平板cg。平行平板f是實(shí)施了用于將特定的波長(zhǎng)、例如yag激光的1060nm、半導(dǎo)體激光的810nm、或者紅外區(qū)截止的涂敷的濾波器。在本實(shí)施例中，直角棱鏡p3與平凸正透鏡l2的間隔可變以進(jìn)行調(diào)焦。

(實(shí)施例2)

接著，說(shuō)明實(shí)施例2所涉及的攝像單元。圖6是本實(shí)施例所涉及的攝像單元的截面圖。

本實(shí)施例從物體側(cè)起依次具有包括用于變換視場(chǎng)方向的能夠旋轉(zhuǎn)的棱鏡的前組fg、亮度光圈s以及包括透鏡組和攝像元件的后組rg。

前組fg從物體側(cè)起依次具有使凹面朝向像側(cè)的平凹負(fù)透鏡l1、直角棱鏡p1、梯形棱鏡p2以及直角棱鏡p3。后組rg從物體側(cè)起依次具有使凸面朝向像側(cè)的平凸正透鏡l2、使凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡l3、雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5、雙凸正透鏡l6以及使凸面朝向物體側(cè)的凸平正透鏡l7。在此，將雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5以及雙凸正透鏡l6接合。

另外，在后組rg的像側(cè)配置有平行平板f。平行平板f是實(shí)施了用于將特定的波長(zhǎng)、例如yag激光的1060nm、半導(dǎo)體激光的810nm、或者紅外區(qū)截止的涂敷的濾波器。在本實(shí)施例中，移動(dòng)正彎月透鏡l3以進(jìn)行調(diào)焦。

(實(shí)施例3)

接著，說(shuō)明實(shí)施例3所涉及的攝像單元。圖7是本實(shí)施例所涉及的攝像單元的截面圖。

本實(shí)施例從物體側(cè)起依次具有包括用于變換視場(chǎng)方向的能夠旋轉(zhuǎn)的棱鏡的前組fg、亮度光圈s以及包括透鏡組和攝像元件的后組rg。

前組fg從物體側(cè)起依次具有使凹面朝向像側(cè)的平凹負(fù)透鏡l1、直角棱鏡p1、梯形棱鏡p2以及直角棱鏡p3。后組rg從物體側(cè)起依次具有使凸面朝向像側(cè)的平凸正透鏡l2、雙凸正透鏡l3、雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5以及雙凸正透鏡l6。在此，將雙凸正透鏡l4、雙凹負(fù)透鏡l5以及雙凸正透鏡l6接合。

另外，在后組rg的像側(cè)配置有平行平板f和平行平板cg。平行平板f是實(shí)施了用于將特定的波長(zhǎng)、例如yag激光的1060nm、半導(dǎo)體激光的810nm、或者紅外區(qū)截止的涂敷的濾波器。在本實(shí)施例中，直角棱鏡p1與梯形棱鏡p2的間隔可變以進(jìn)行調(diào)焦。

以下示出上述各實(shí)施例的數(shù)值數(shù)據(jù)。符號(hào)r表示各面的曲率半徑，符號(hào)d表示各光學(xué)構(gòu)件的壁厚或空氣間隔，符號(hào)ne表示各光學(xué)構(gòu)件的針對(duì)e線(xiàn)的折射率，符號(hào)νe表示各光學(xué)構(gòu)件的針對(duì)e線(xiàn)的阿貝數(shù)。

數(shù)值實(shí)施例1

(單位mm)

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

數(shù)值實(shí)施例2

(單位mm)

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

數(shù)值實(shí)施例3

(單位mm)

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

以上，說(shuō)明了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)，將這些實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合而構(gòu)成的實(shí)施方式也屬于本發(fā)明的范疇。

(附記)

此外，基于這些實(shí)施例導(dǎo)出以下結(jié)構(gòu)的發(fā)明。

(附記項(xiàng)1)

具有第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式所涉及的攝像單元的內(nèi)窺鏡裝置。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如以上那樣，本發(fā)明對(duì)于能夠在使觀(guān)察的視場(chǎng)方向可變的同時(shí)獲得所聚焦的良好景深的圖像的攝像單元是有用的。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

p1、p3：直角棱鏡；p2：梯形棱鏡；l1～l7：透鏡；f：平行平板；cg：平行平板；s：亮度光圈；fg：前組；rg：后組；lns：透鏡組；10：內(nèi)窺鏡裝置；11：視頻內(nèi)窺鏡；12：前端部；13：攝像機(jī)控制單元；14：監(jiān)視器；15：攝像元件；16：棱鏡旋轉(zhuǎn)部；17：調(diào)焦部；18：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部。