JP5389376B2 - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents

Description

本発明は、主に側視型、及び斜視型内視鏡装置に用いられ、撮影光の光路を変換する光学部品を有する内視鏡用撮像ユニットに関する。

近年、医療分野、及び工業分野において、内視鏡が広く利用されている。従来の内視鏡では、イメージガイドが用いられ、ユーザが覗き込む接眼部にて、患者の体腔内、又はジェットエンジン内部等を観察できるものが主流であった。

また、最近の内視鏡は、撮像ユニットが組込まれ、患者の体腔内、又はジェットエンジン内部等を撮影して、外部モニタ等の表示装置に内視鏡画像を表示する電子内視鏡装置が登場している。このような電子内視鏡には、用途に応じて、観察方向が挿入部の長軸に沿った方向とした直視型内視鏡と、観察方向が挿入部の長軸に対して、所定の角度を有した方向とした側視型内視鏡装置、及び斜視型内視鏡装置がある。

撮像ユニットが組み込まれた側視型内視鏡装置には、例えば、特許文献１に開示されるものがある。このような従来の側視型内視鏡装置は、撮像ユニットによる観察方向を変換するためにプリズム等の光路変換部品が設けられている。
特開２００４−２５５０３３号公報

しかしながら、従来の側視型内視鏡装置は、撮像ユニットを挿入部の先端部に組付けるとき、観察窓である対物レンズを移動させて、先端部内の固体撮像素子との撮影光の光軸調整をして、光軸合わせを行った後、この対物レンズを先端部に接着剤によって固着しなければならず組み立て作業性が非常に悪いという課題があった。

また、従来の側視型内視鏡装置は、対物レンズが光軸調整を行うために移動できるように、先端部の対物レンズが固着される開口部にクリアランスが設けられ、このクリアランス内に接着剤を注入して硬化させて先端部と対物レンズとを固着している。そのため、従来の側視型内視鏡装置では、対物レンズと先端部のクリアランスを埋めて固着している接着剤の硬化時の収縮により、撮影光軸の光軸調整にズレが生じてしまう場合もある。

さらに、側視型内視鏡装置に限ることなく、内視鏡装置は、使用後に消毒薬等により、消毒滅菌処理が施される。そのため、対物レンズを先端部に固着しているクリアランス内の接着剤の収縮状態、及び露出する部分が大きいと、消毒滅菌時の消毒薬等によって、接着剤が劣化して防水防湿耐性が低下し、撮像ユニット内に湿気、及び水分が浸入する可能性がある。撮像ユニット内に湿気、及び水分が浸入すると、クリアな観察像が得られないばかりか、撮像ユニットの故障の原因となってしまう。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは光学性能の位置合わせを容易にして、組み立て作業性を向上させると共に、防水防湿性を向上させた内視鏡用撮像ユニットを提供することである。

上記目的を達成すべく、本発明の一態様の内視鏡用撮像ユニットは、側視型、又は斜視型の内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、観察窓を備え、被写体像を導く第１のレンズユニットと、該第１のレンズユニットが導いた前記被写体像の光路の向きを変換する光路変換部材と、該光路変換部材によって、前記光路の向きが変換された前記被写体像を導く第２のレンズユニットと、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって結像された前記被写体像を光電変換する固体撮像素子と、を備え、前記光路変換部材は、前記第１のレンズユニットまたは前記第２のレンズユニットの少なくともいずれかのレンズユニットのレンズ保持枠が外嵌されることにより、前記レンズ保持枠が外嵌された前記レンズユニットを、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって導かれた前記被写体像が前記固体撮像素子に結像する光学性能位置に位置決めして固定する、前記光路の光軸が通過する位置に設けられる透明部材で形成された位置決め部を具備する。

また、本発明の他の態様の内視鏡用撮像ユニットは、側視型、又は斜視型の内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、観察窓を備え、被写体像を導く第１のレンズユニットと、該第１のレンズユニットが導いた前記被写体像の光路の向きを変換する光路変換部材と、該光路変換部材によって、前記光路の向きが変換された前記被写体像を導く第２のレンズユニットと、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって結像された前記被写体像を光電変換する固体撮像素子と、を備え、前記光路変換部材は、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって導かれた前記被写体像が前記固体撮像素子に結像する光学性能位置に、該第１のレンズユニット、及び該第２のレンズユニットを位置決めして固定する位置決め部を具備し、前記位置決め部は、少なくとも一方が前記光路変換部材と別体であって、該光路変換部材の一面における前記光学性能位置に光学接着剤によって固着されており、前記少なくとも一方の位置決め部が前記光路変換部材の接合面が該光路変換部材の一面に形成された球状凹部と同一の球状凸面形成されている。

本発明によれば、光学性能の位置合わせを容易にして、組み立て作業性を向上させると共に、防水防湿性を向上させた内視鏡用撮像ユニットを実現することができる。

以下、本発明である撮像ユニットを実施するための最良の形態（以下では、単に「実施の形態」と称する）について説明する。なお、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態について、図１から図１１に基づいて以下に説明する。図１から図１１は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は電子内視鏡システムの構成を示す図、図２は側視型の電子内視鏡装置の先端部の構成を示す断面図、図３は撮像ユニットの構成を示す分解断面図、図４は撮像ユニットの断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は第１の変形例を示し、レンズユニットのレンズ保持枠がプリズムユニットのレンズ保持枠嵌着部に外嵌固着された状態を示す断面図、図７は第２の変形例を示し、レンズユニットのレンズ保持枠がプリズムユニットのレンズ保持枠嵌着部に外嵌固着された状態を示す断面図、図８は撮像ユニットを組み付ける前の先端硬性部を示す断面図、図９は第１のレンズユニットを除く撮像ユニットが先端硬性部内に配置された状態を示す断面図、図１０は第１のレンズユニットを先端硬性部に装着する状態を示す断面図、図１１は撮像ユニットが組み付けられた先端硬性部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム１は、側視型の電子内視鏡装置２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、モニタ５と、から主に構成されている。

電子内視鏡装置２は、長尺で細長な挿入部９と、操作部１０と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル１７と、を有して構成されている。電子内視鏡装置２の挿入部９は、先端から順に先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、を有して構成されている。

また、操作部１０は、挿入部９の可撓管部８の一端と接続され、折れ止め部である後口部１１と、挿入部９に配設される各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部である処置具チャンネル挿通部１２と、操作部本体１３と、を有して構成されている。

操作部本体１３には、挿入部９の湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作ノブ１６が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類等が設けられている。尚、湾曲操作ノブ１６は、湾曲部７を上下方向に湾曲操作するためのＵＤ湾曲操作ノブ１４と、湾曲部７を左右方向に湾曲操作するためのＲＬ湾曲操作ノブ１５と、が重畳するように配設されている。

操作部１０から延設されたユニバーサルケーブル１７は、延出端に光源装置３と着脱自在な内視鏡コネクタ１８を有している。尚、本実施の形態の電子内視鏡装置は、ライトガイドバンドルによって、光源装置３から先端部６まで照明光を伝送するものである。内視鏡コネクタ１８は、コイル状のコイルケーブル１９が延設しており、このコイルケーブル１９の延出端にビデオプロセッサ４と着脱自在な電気コネクタ２０が設けられている。

ビデオプロセッサ４は、内視鏡画像を表示するモニタ５と電気的に接続され、電子内視鏡装置２の後述する撮像ユニットによって光電変換された撮像信号を信号処理して、画像信号としてモニタ５に出力する。

尚、電子内視鏡システム１は、図示しないが、電子内視鏡装置２の挿入部９の先端部６から空気、及び水を噴出する送気送水機能が光源装置３に設けられている。

次に、電子内視鏡装置２の挿入部９の先端部６の内部構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように、電子内視鏡装置２の挿入部９の先端部６は、金属製のフレーム部となる先端硬性部２１と、この先端硬性部２１の一面開口をカバーする金属カバー体２２と、これら先端硬性部２１、及び金属カバー体２２を覆う合成樹脂製の先端カバー２３と、を有して、主に外形が形成されている。

また、先端カバー２３の後端部は、挿入部９の略全体を被覆すると共に、湾曲部７において湾曲カバーを構成する軟性の挿入部カバー２４の先端部分が糸巻接着部２５によって、接続されている。

先端硬性部２１は、先端部６の外周部に略平面形状の外周平面部２１ａが形成されており、この平面部に光源装置３から伝送された照明光を被検体に向けて照射する照明窓である照明レンズ２６が設けられている。つまり、照明光は、光源装置３内の光源から発光され、ライトガイドバンドル２７により、電子内視鏡装置２内に伝送され、照明レンズ２６を介して、被検体に照射される。

このライトガイドバンドル２７は、先端硬性部２１内に挿通配置された先端部分が照明レンズ２６を臨むように湾曲形成され、熱硬化型接着剤２８によって、先端硬性部２１内で固着されている。

また、先端部６は、外周平面部２１ａに向けて、空気、及び水を噴射するための送気送水ノズル２９が設けられている。この送気送水ノズル２９は、先端硬性部２１に形成された孔部の先端側と連通するように嵌合されて、先端中途部が先端カバー２３と接着剤３２により固定されている。また、先端硬性部２１の前記孔部の基端側には、接続管３０が嵌合固定されており、この接続管３０に空気、及び水が送気送液される送気送水チューブ３１が連通接続されている。

つまり、上述した、光源装置３に設けられた送気送水機能からの空気、及び水が送気送水チューブ３１に送られ、送気送水ノズル２９から先端部６の外周平面部２１ａに向けて噴射される。これにより、電子内視鏡装置２は、先端部６の外周平面部２１ａに配設された照明窓である照明レンズ２６、及び後述する撮像ユニットの観察窓の表面に付着する粘膜等の汚れを洗浄することができる。

また、先端硬性部２１には、撮影光（被写体像）の光軸Ｏの方向を変換する、本実施の形態の撮像ユニット４０が内蔵されている。この撮像ユニット４０は、観察窓である対物レンズ５１を保持するレンズ枠に設けられた環状の固定部材３４によって、先端硬性部２１の外周平面部２１ａの開口部に固着されている。尚、撮像ユニット４０は、先端硬性部２１内に充填固定剤が注入されて強固に固定された状態で先端硬性部２１に設けられても良い。

また、撮像ユニット４０は、通信ケーブル３３が電気的に接続されている。この通信ケーブル３３は、電子内視鏡装置２に挿通配置し、外部機器であるビデオプロセッサ４と、内視鏡コネクタ１８から延出したコイルケーブル１９に設けられた電気コネクタ２０を介して電気的に接続される。

尚、ここでは詳しく説明しないが、先端部６には、電子内視鏡装置２の操作部本体１３に配設された処置具チャンネル挿通部１２から挿入部９内へ挿入されたガイドワイヤ、造影チューブ等の処置具を起上するための起上台が配設されている。

次に、撮像ユニット４０の具体的な構成について、図３から図５に基づいて、以下に説明する。
図３、及び図４に示すように、撮像ユニット４０は、環状の固定部材３４が固着される前群レンズユニットである第１のレンズユニット４１と、光路変換部材であるプリズムユニット４２と、後群レンズユニットである第２のレンズユニット４３と、固体撮像素子ホルダ４４と、固体撮像素子パッケージ４５と、を有して構成されている。

第１のレンズユニット４１は、レンズ保持枠５４に接着剤１００で固定された観察窓となる対物レンズ５１と、この対物レンズ５１の凹面側に設けられたフレア絞り５２と、両凸レンズ５３と、これら対物レンズ５１、フレア絞り５２、及び両凸レンズ５３を所定の光学性能を満足するように保持する筒状の第１のレンズ保持枠５４と、を有して構成されている。また、両凸レンズ５３は、第１のレンズ保持枠５４の内面に固定された間隔管５４ａによって、第１のレンズ保持枠５４の中途内部に固定されている。

プリズムユニット４２は、入射する撮影光を所定の角度、ここでは略９０°の直角に光路変換して反射する反射面５５ａが形成されたプリズム本体５５と、プリズム本体５５の撮影光の入射側の一面に設けられた第１のレンズ保持枠嵌着部５６と、反射面５５ａによって反射された撮影光が通過するプリズム本体５５の他面に設けられた第２のレンズ保持枠嵌着部５７と、を有して構成されている。尚、本実施の形態のプリズムユニット４２は、入射する撮影光を略９０°の直角に反射して光路を変換する構成であるが、これに限定することなく、撮影光を反射させる角度を組付ける電子内視鏡装置２の用途に応じて反射面５５ａを、適宜、設定しても良い。

第１のレンズ保持枠嵌着部５６、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５７は、円柱形状であって、ガラス等の透明部材から形成されている。これら第１のレンズ保持枠嵌着部５６、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５７は、プリズム本体５５を削り出して形成しても良いし、プリズム本体５５と別体であって、前記一面、及び前記他面と光学接着剤により固着する構成としても良い。

尚、プリズムユニット４２は、第１のレンズ保持枠嵌着部５６の中心に撮影光（被写体像）の光軸Ｏが通過し、そして、プリズム本体５５の反射面５５ａにより反射して光路が変換された撮影光（被写体像）の光軸Ｏが第２のレンズ保持枠嵌着部５７の中心を通過するよう光学設定がされた光学性能位置に第１のレンズ保持枠嵌着部５６、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５７が設けられている。

第２のレンズユニット４３は、両凸レンズ５８と、この両凸レンズ５８を基端内部で保持する第２のレンズ保持枠５９と、を有して構成されている。また、両凸レンズ５８は、第２のレンズ保持枠５９の内面に固定された間隔管５９ａによって、第２のレンズ保持枠５９の基端内部に固定されている。

固体撮像素子ホルダ４４は、ガラス板である光学部品６０と、この光学部品６０を基端内部で保持するホルダ管６１とを有して構成されている。また、固体撮像素子パッケージ４５は、カバーガラス６２と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子６４と、基板６５と、を有して構成されている。

カバーガラス６２は、先端側となる一面が固体撮像素子ホルダ４４の光学部品６０の後面に光学接着剤により固着され、他面が固体撮像素子６４の受光素子６３を覆うように、固体撮像素子６４に光学接着剤により固着されている。

また、固体撮像素子６４は、図示しないフレキシブルプリント基板により、基板６５と電気的接続されて、この基板６５に固着されている。基板６５には、複数の接続端子６５ａが設けられ、これら接続端子６５ａの夫々と、通信ケーブル３３内に配設された複数の通信線３５の素線３５ａが半田などにより、電気的に接続されている。

以上のように構成された、撮像ユニット４０は、図４に示すように、第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４の対物レンズ５１を保持している側となる外周上部側に固定部材３４が接着剤により固着される。

この第１のレンズユニット４１は、第１のレンズ保持枠５４の下部側がプリズムユニット４２の第１のレンズ保持枠嵌着部５６に外嵌固着される。つまり、第１のレンズ保持枠５４にプリズムユニット４２の第１のレンズ保持枠嵌着部５６が挿通固着されて、第１のレンズユニット４１とプリズムユニット４２とが互いに固着される。尚、図５に示すように、第１のレンズ保持枠５４の内形と、プリズムユニット４２の第１のレンズ保持枠嵌着部５６の外形が略同一形状となっており、第１のレンズユニット４１により集光された撮影光（被写体像）の光軸Ｏが第１のレンズ保持枠嵌着部５６の中心を通るように、光学的な芯合わせが設定されている。

また、プリズムユニット４２の第２のレンズ保持枠嵌着部５７には、第２のレンズユニット４３の第２のレンズ保持枠５９の先端部分が外嵌固着される。つまり、第２のレンズ保持枠５９にプリズムユニット４２の第２のレンズ保持枠嵌着部５７が挿通固着されて、第２のレンズユニット４３とプリズムユニット４２とが互いに固着される。尚、ここでは図示していないが、図５に示した第１のレンズユニット４１とプリズムユニット４２との光学的な芯合わせ同様に、第２のレンズ保持枠５９の内周形状と、プリズムユニット４２の第２のレンズ保持枠嵌着部５７の外周形状が略同一形状となっており、プリズムユニット４２の反射面５５ａにより反射された撮影光（被写体像）の光軸Ｏが第２のレンズユニット４３の両凸レンズ５８の中心を通るように、光学的な芯合わせが設定されている。

つまり、プリズムユニット４２の第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７は、第１のレンズユニット４１によって導かれ、プリズムユニット４２によって、光路が変換された後、第２のレンズユニット４３を介して固体撮像素子６４の受光素子６３に結像される被写体像の光学性能位置を位置決めして固定する本実施の形態の位置決め部を構成している。

さらに、第２のレンズユニット４３は、第２のレンズ保持枠５９の基端外周部に固体撮像素子ホルダ４４のホルダ管６１の先端部分が外嵌固着される。尚、プリズムユニット４２により反射された光軸Ｏの撮影光を第２のレンズユニット４３により結像された被写体像が固体撮像素子６４の受光素子６３の受光領域に投影されるように、第１のレンズユニット４１、プリズムユニット４２、第２のレンズユニット４３、固体撮像素子ホルダ４４、及び固体撮像素子パッケージ４５は、所定の光学性能を満足するように設定されており、夫々が所定の位置で固着されている。

尚、第１のレンズユニット４１、及び第２のレンズユニット４３と、プリズムユニット４２との嵌着において、図５に示した、第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９の内形と、プリズムユニット４２の第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の外形が略同一形状とした構成に限定することなく、第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９の内周面と接触して、光学的な芯合わせが行えれば良く、例えば、図６、及び図７に示すように第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の外周部の複数箇所に平面部５６ａ，５７ａを設けても良い。つまり、このような構成とすることで、別体にした第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７をプリズム本体５５と固着するとき、平面部５６ａ，５７ａを第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７に設けることで、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７を保持し易くなるため、円柱形状に比して、作業性がよくなり、ひいては、硬化時に固着位置のズレを防止することができるという利点がある。

また、第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９は、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７との固着部分の形状が円管状に限定することなく、断面矩形状の管体とし、これに合わせて、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の断面形状を矩形状としても良い。つまり、矩形状とすることで、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３をプリズムユニット４２へ固着するときの回転調整が不要となる。

ここで、撮像ユニット４０を先端部６の先端硬性部２１に組付ける手順について、図８から図１１を用いて、以下に詳しく説明する。
先ず、撮像ユニット４０は、プリズムユニット４２、第２のレンズユニット４３、固体撮像素子ホルダ４４、及び固体撮像素子パッケージ４５の夫々が上述したように固着された状態で、さらに、通信ケーブル３３が固体撮像素子パッケージ４５の基板６５に電気的に接続された状態に組み立てられる。つまり、撮像ユニット４０は、通信ケーブル３３が電気的に接続された状態で、第１のレンズユニット４１を除いた部分が先に組み立てられる。また、第１のレンズユニット４１には、固定部材３４が固着される。

先端部６には、図８に示す状態から図９に示すように、第１のレンズユニット４１を除いた部分の撮像ユニット４０が、基端方向から内部に挿入される（図９の矢印Ａに示すように挿入される、別紙参照）。このとき、第１のレンズユニット４１を除いた部分の撮像ユニット４０は、プリズムユニット４２の第１のレンズ保持枠嵌着部５６が先端硬性部２１の外周平面部２１ａの開口部２１ｂを臨む位置まで、先端硬性部２１内に挿入される。

次に、固定部材３４が固着された第１のレンズユニット４１は、第１のレンズ保持枠５４が第１のレンズ保持枠嵌着部５６と固着される部分に接着剤が塗布された後、図１０の矢印Ｂに示すように、先端硬性部２１の外周平面部２１ａの開口部２１ｂに向けて装着される。そして、図１１に示すように、第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４がプリズムユニット４２の第１のレンズ保持枠嵌着部５６に外嵌されると共に、第１のレンズユニット４１に固着された固定部材３４が先端硬性部２１の開口部２１ｂに嵌合するように、第１のレンズユニット４１が先端硬性部２１に装着される。

また、先端硬性部２１の開口部２１ｂ、又は固定部材３４には、熱硬化接着剤が予め塗布されて、第１のレンズユニット４１が先端硬性部２１に組み付けられた後に、加熱処理が行われることで、固定部材３４が先端硬性部２１に固着される。こうして、撮像ユニット４０は、先端部６の先端硬性部２１内に組み付けられる。

以上に説明したように、本実施の形態の撮像ユニット４０は、先端部６に組付けられるとき、プリズムユニット４２に配設される第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７が反射面５５ａにより光路変換される撮影光（被写体像）の光軸Ｏの軸合わせが予め設定されており、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３が第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７に装着するだけで、互いの光学性能を満足する光路の芯出しが規定される。つまり、撮像ユニット４０は、先端部６への組付時に、固体撮像素子６４への光軸調整をすることなく、容易に光軸合わせが行え、非常に組み立て作業性が良くなるという利点がある。

また、撮像ユニット４０は、従来の構成に比して、観察窓である対物レンズ５１による光軸調整を行う構成でないため、先端硬性部２１の外周平面部２１ａに形成された開口部２１ｂと外形が略同一の固定部材３４によって、対物レンズ５１が設けられた第１のレンズユニット４１を接着固定して位置合わせするだけで良い構成となっている。これにより、本実施の形態の電子内視鏡装置２は、先端部６の先端硬性部２１の開口部２１ｂに対物レンズ５１とのクリアランスを設ける必要がないため、従来のようなクリアランス内を埋める接着剤の硬化時の収縮によって対物レンズ５１が移動することがなく、撮像ユニット４０の光学性能に不具合が生じることを回避できる構成となっている。

さらに、電子内視鏡装置２は、先端硬性部２１の開口部２１ｂと第１のレンズユニットに固着された固定部材３４の外形が略同一であり、固定部材３４を先端硬性部２１に固着する接着剤が先端硬性部２１の表面において殆ど露出しないため、消毒滅菌時の消毒薬等によって、接着剤が劣化することによる防水防湿耐性が低下することがなく、撮像ユニット内に湿気、及び水分の浸入を防止することができる。これにより、撮像ユニット４０は、内部に湿気、及び水分が浸入する可能性が低いため、常にクリアな観察像を得ることができる他、湿気、及び水分による故障が防止される。

以上の説明から、本実施の形態の電子内視鏡装置２に配設される撮像ユニット４０は、光学性能の位置あわせを容易にして、組み立て作業性を向上させると共に、防水防湿性を向上した構成となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の撮像ユニット４０について、図１２、及び図１３に基づいて、以下に説明する。
尚、図１２、及び図１３は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１２は補強外枠部材が配設された撮像ユニットを示す断面図、図１３は補強外枠部材の構成を示す斜視図である。また、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

図１２に示すように、本実施の形態の撮像ユニット４０には、第１のレンズユニット４１、プリズムユニット４２、及び第２のレンズユニット４３に外嵌する補強外枠部材７０が設けられている。

第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４には、対物レンズ５１近傍の先端側外周部から突出する外向フランジ形状の突出部５４ｂが形成されている。また、第２のレンズユニット４３の第２のレンズ保持枠５９にも、中途外周部から突出する外向フランジ形状の突出部５９ｂが形成されている。

補強外枠部材７０は、図１３に示すように、略Ｌ字形上の筒体であって、縦方向の略中央で２つに分割形成されている。この補強外枠部材７０は、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３に合わせた各端面部内周に第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９に形成された突出部５４ｂ，５９ｂが嵌合する段部７１，７２が周状に形成されている。

尚、第１の実施の形態と同様に、プリズムユニット４２に配設される第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７への第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９が外嵌することの他、これら段部７１，７２に第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９の突出部５４ｂ，５９ｂが嵌合することで、撮像ユニット４０の光学的軸調整を行うこともできる。また、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３は、単に、段部７１，７２と第１、及び第２のレンズ保持枠５４，５９の突出部５４ｂ，５９ｂとの嵌合のみで、撮像ユニット４０の光学的軸調整を行うような構成としても良い。

さらに、２つに分割された補強外枠部材７０は、第１のレンズユニット４１、プリズムユニット４２、及び第２のレンズユニット４３を略覆うように合わされた後、接着剤により互いが固着される。

以上説明したように、本実施の形態の撮像ユニット４０は、第１の実施の形態の効果に加え、特に、プリズムユニット４２の全体を覆って、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３に外嵌固着する補強外枠部材７０を設けることによって、機械的な強度耐性を向上することができる。つまり、撮像ユニット４０は、補強外枠部材７０によって、ガラス等から形成されたプリズムユニット４２が剥き出しとならず、特に、破損し易いプリズムユニット４２を保護することができる。

また、プリズムユニット４２は、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の夫々がプリズム本体５５と別体である構成の場合、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７とプリズム本体５５との光学接着剤による接合面の強度が削り出しの構成に比して弱い。そのため、撮像ユニット４０は、第１、及び第２のレンズユニット４１，４３と嵌合固着する補強外枠部材７０を設けることで、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７とプリズム本体５５とが剥離することも防止することができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態の撮像ユニット４０について、図１４、及び図１５に基づいて、以下に説明する。
尚、図１４、及び図１５は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１４は撮像ユニットの構成を示す分解断面図、図１５は撮像ユニットの構成を示す断面図である。また、以下の説明においても、第１の実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

図１４に示すように、本実施の形態の撮像ユニット４０は、プリズム本体５５と、このプリズム本体５５の２面に、別体の第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７を光学接着剤により固着させる構成となっている。

プリズム本体５５の第１のレンズ保持枠嵌着部５６と接合される一面には、球面凹状の接合面５５ｂが形成されている。また、第１のレンズ保持枠嵌着部５６の一面には、プリズム本体５５の接合面５５ｂと同一形状の球面凸状した接合面５６ａが形成されている。

また、プリズム本体５５の第２のレンズ保持枠嵌着部５７と接合される一面には、球面凹状の接合面５５ｃが形成されている。また、第２のレンズ保持枠嵌着部５７の一面には、プリズム本体５５の接合面５５ｃと同一形状の球面凸状した接合面５７ａが形成されている。

つまり、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の夫々は、球面凸状した接合面５６ａ，５７ａを有しているため、レンズ機能を備え、本実施の形態において、撮像ユニット４０のピント、画角、及び偏角を調整する調整レンズを構成している。

プリズムユニット４２は、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７がプリズム本体５５と固着されるとき、プリズム本体５５の各接合面５５ｂ，５５ｃと、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の各接合面５６ａ，５７ａが光学接着剤により固着される。このとき、第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の夫々をプリズム本体５５の各接合面５５ｂ，５５ｃに接触させた状態で、球面に沿って、回転、及び角度変更することにより、固体撮像素子６４に対する第１、及び第２のレンズユニット４１，４３によって導かれる被検体像のピント、画角、及び偏角を調整することができる。

また、本実施の形態のプリズムユニット４２は、プリズム本体５５と、このプリズム本体５５の２面に、別体の第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７を光学接着剤により固着させる構成の場合、第１の実施の形態の効果に加え、プリズム本体５５の各接合面５５ｂ，５５ｃ、及び第１、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５６，５７の各接合面５６ａ，５７ａが球面形状であるため、接合面積が平面に比して大きくなるため、光学接着剤による夫々の接合強度を増大させることができる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態の撮像ユニット４０について、図１６から図１８に基づいて、以下に説明する。
尚、図１６から図１８は、本発明の第４の実施の形態に係り、図１６は撮像ユニットの構成を示す断面図、図１７は図１６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図１８は変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図である。また、以下の説明においても、第１の実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

図１６に示すように、本実施の形態の撮像ユニット４０は、第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４の基端部分をプリズムユニット４２のプリズム本体５５の一面に溶着固定した構成となっている。尚、本実施の形態の第１のレンズ保持枠５４は、合成樹脂などから形成された非金属製である。

第１のレンズ保持枠５４は、その基端部分に周方向が削り取られた薄肉部６６が形成され、この薄肉部６６の外周部、及び端面部に、金属、ここでは例えば、金が蒸着されたメッキ部６７を有している。

また、プリズム本体５５の一面には、金属、ここでは金によって、撮影光（被写体像）の光軸Ｏが通過する位置を中心としたリング状の溶着接合部６９が蒸着のメッキにより設けられている。この溶着接合部６９は、第１のレンズ保持枠５４の基端面が包含されるよう、幅広のリング帯状を有している。

第１のレンズ保持枠５４は、プリズム本体５５の一面との接合時に、光学的な位置決めがされた後、図１７に示すように、薄肉部６６のメッキ部６７と、プリズム本体５５の一面に設けられた溶着接合部６９とが半田溶着され形成される半田部６８によって溶着される。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット４０は、第１のレンズユニット４１とプリズムユニット４２を半田により気密接合できるため、第１のレンズユニット４１内に湿気が入り視野曇りが生じることが防止される。

また、プリズム本体５５の溶着接合部６９との半田による溶着接続を行う際、第１のレンズユニット４１の基端部に薄肉部６６を形成して、メッキ部６７を設けているため、熱応力が少なくて済み、溶着接合後にプリズムユニット４２が損傷することが防止されている。さらに、第１のレンズユニット４１は、薄肉部６６のみにメッキ部６７を設け、プリズムユニット４２はリング帯状の溶着接合部６９のみを形成しているため、第１のレンズユニット４１、及びプリズムユニット４２の不必要な部分に半田が流出することがなく、第１のレンズ保持枠５４の基端部分をプリズム本体５５の一面に溶着固定することができる。

尚、以上では、第１のレンズ保持枠５４をプリズム本体５５の一面に溶着固定した実施の形態の記載であるが、勿論、第２のレンズ保持枠５９もプリズム本体５５の他面に溶着固定するようにしても良い。

また、図１８に示すように、対物レンズ５１を直接、プリズム本体５５の一面に溶着固定することができる。この場合、対物レンズ５１の側周面に、上述同様に、例えば、金を蒸着して、メッキ部６７ａを設け、このメッキ部６７ａをプリズム本体５５の溶着接合部６９に半田による半田部６８で溶着固定した構成となっている。

このような構成としても、対物レンズ５１とプリズム本体５５を気密接合することができるため、対物レンズ５１の凹部内に湿気が入り視野曇りが生じることが防止できる。また、ガラス製の対物レンズ５１、及びプリズム本体５５は、熱膨張係数が略等しいので、半田による溶着後の熱応力による対物レンズ５１、及びプリズム本体５５が損傷する可能性が少ないという利点がある。

（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態の撮像ユニット４０について、図１９、及び図２０に基づいて、以下に説明する。
尚、図１９、及び図２０は、本発明の第５の実施の形態に係り、図１９は斜視型の撮像ユニットの構成を示す断面図、図２０はプリズムユニットの構成を示す斜視図である。また、以下の説明においても、第１の実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

図１９に示す、本実施の形態の撮像ユニット４０は、プリズムユニット４２のプリズム本体５５に形成された反射面５５ａによって、９０°以上に撮影光（被写体像）の光軸Ｏを反射して、撮影光路を変換する、斜視型電子内視鏡装置に用いられるものである。

また、撮像ユニット４０のプリズムユニット４２は、第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４が直接、プリズム本体５５の先端部分に外嵌される構成となっている。つまり、プリズムユニット４２は、第１のレンズ保持枠嵌着部５６を備えていない構成となっている。

このプリズムユニット４２は、図２０に示すように、円柱形状のガラス部材５５Ａをカッティング形成して、プリズム本体５５、反射面５５ａ、及び第２のレンズ保持枠嵌着部５７を削り出し形成されている。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット４０は、プリズムユニット４２の先端部分に直接、第１のレンズユニット４１の第１のレンズ保持枠５４が固着できるように円柱形状のガラス部材５５Ａを削り出して形成しており、上述した各実施の形態の第１のレンズ保持枠嵌着部５６を設けていないため、プリズムユニット４２の光学的な芯出しを反射面５５ａと、第２のレンズ保持枠嵌着部５７の設定のみで行うことができる。これにより、撮像ユニット４０は、第１の実施の形態の効果に加え、各レンズユニット４１，４３のプリズムユニット４２への組付け作業性が向上するという利点がある。

（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態の撮像ユニット４０について、図２１から図２３に基づいて、以下に説明する。
尚、図２１から図２３は、本発明の第６の実施の形態に係り、図２１は撮像ユニットの主にレンズ保持枠の構成を示す断面図、図２２は図２１のＸＸＩＩ方向から見た撮像ユニットの構成を示す矢視図、図２３は反射板が設けられるレンズ保持枠の構成を示す部分断面図である。また、以下の説明においても、第１の実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

本実施の形態の撮像ユニット４０は、上述のプリズムユニット４２に代えて、図２１から図２３に示すように、光路変換部材である反射板８５を有する１つのレンズユニット８０を備えた構成となっている。

このレンズユニット８０は、略Ｌ字状の円筒部材から形成されたレンズ保持枠８１を有し、このレンズ保持枠８１に反射板８５が設けられる斜面状の平面部８２が形成されている。また、レンズ保持枠８１は、先端上部側の内周端部にて、電子内視鏡装置２の観察窓となる１つの対物レンズ５１を保持すると共に、この対物レンズ５１の下方内周部に両凸レンズ５３を間隔管８１ａによって保持している。尚、対物レンズ５１と両凸レンズ５３は、ここでの第１のレンズ群を構成している。

また、レンズ保持枠８１は、後端内周部にてガラス板８８を保持しており、このガラス板８８の反射板８５側である先端側の内周部にて、両凸レンズ５８を間隔管８１ｂによって保持している。尚、レンズ保持枠８１は、後端外周部に固体撮像素子ホルダ４４が外嵌固着されている。また、ガラス板８８と両凸レンズ５８は、ここでの第２のレンズ群を構成している。

レンズ保持枠８１の平面部８２には、反射板８５が嵌着される反射板装着凹部８３が形成され、この反射板装着凹部８３に円形状の孔部８４が形成されている。また、反射板装着凹部８３の四隅には、調整部材であるアルミニウム箔などの調整用箔部材８６が設けられ、これら調整用箔部材８６に被さるように反射板装着凹部８３に反射板８５が固着されている。

また、反射板８５は、一面にミラー膜が形成された反射面８５ａを有し、この反射面８５ａ側が反射板装着凹部８３の孔部８４側に位置するように、反射板装着凹部８３に固着される。

反射板装着凹部８３の四隅に設けられる調整用箔部材８６は、撮影光の光路を変換するレンズユニット８０の光学性能を調整するため、図２３に示すように、反射板装着凹部８３の孔部８４の周囲の四隅に単数、又は複数に重畳するように配設され、反射板装着凹部８３に配設される反射板の光路変換角度を調整するための部材である。

つまり、本実施の形態のレンズユニット８０は、調整用箔部材８６が反射板装着凹部８３の四隅に単数、又は複数に重畳するように設けられることで、レンズユニット８０における被写体側の対物レンズ５１、及び両凸レンズ５８によって導かれた撮影光（被写体像）の光軸Ｏを反射板８５による光路変換後に後方側の両凸レンズ５８によって、固体撮像素子６４の受光素子６３に光学性能を満足して結像するように、反射板８５による撮影光（被写体像）の光軸Ｏの反射角度を微調整することができる。

以上から、本実施の形態の撮像ユニット４０は、レンズユニット８０のレンズ保持枠８１を精度良く加工しなくとも、調整用箔部材８６によって、反射板８５の撮影光（被写体像）の光軸Ｏを光路変換する反射角度を簡単な構成で可変できると共に、組立て作業性も向上させることができるという利点がある。また、プリズムユニットではなく、反射板８５により被写体像の光路変換を行うレンズユニット８０であるため、安価に製造することができ、その結果、撮像ユニット４０自体が安価となる。

（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態について、図２４から図２６に基づいて、以下に説明する。
尚、図２４から図２６は、本発明の第７の実施の形態に係り、図２４は対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図、図２５は第１の変形例の対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図、図２６は第２の変形例の対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図である。また、以下の説明においても、上述の各実施の形態と同一の構成については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それらの詳細な説明、及び作用効果を省略する。

本実施の形態においては、対物レンズ５１を保持する第１のレンズ保持枠５４（第６の実施の形態ではレンズ保持枠８１に対応している）に設けられるフレア絞りの構成について以下に説明する。

図２４に示すように、本実施の形態のフレア絞り５２ａは、硬質なゴム等の弾性部材から形成されている。このフレア絞り５２ａは、対物レンズ５１の基端面と、第１のレンズ保持枠５４に形成された突起部９１の先端面とに当接して挟持された状態で第１のレンズ保持枠５４内に配設されている。

従来のフレア絞りは、金属製で表面に黒色のメッキ処理がされている。このメッキ処理は、表面が粗くなり、対物レンズ５１、及び突起部９１との接合面に隙間が生じるため、防湿性、及び防水性が悪く、この隙間から湿気、及び水が浸入することがあった。これに比して、本実施の形態のフレア絞り５２ａを弾性部材で形成して、対物レンズ５１、及びレンズ保持枠５４に対して、密着性を向上させた構成となる。

つまり、本実施の形態では、第１のレンズユニット４１のフレア絞り５２ａを弾性部材によって形成することによって、対物レンズ５１が第１のレンズ保持枠５４に挿嵌されて、第１のレンズ保持枠５４内に押圧力を加えられた状態で接着剤９６によって、固着することで、フレア絞り５２ａが対物レンズ５１の基端面と、突起部９１の先端面に密着する。

これにより、第１のレンズユニット４１（第６の実施の形態ではレンズユニット８０に対応する）の対物レンズ５１周りの防湿性、及び防水性を向上させることができる。すなわち、電子内視鏡装置２の先端部６の表面に露出する観察窓となる対物レンズ５１と、第１のレンズ保持枠５４との接合における防湿性、及び防水性が向上し、第１のレンズユニット４１内に湿気、及び水が浸入することが防止される。

以上から、本実施の形態の撮像ユニット４０は、電子内視鏡装置２の先端部６にて露出する観察窓を構成する、第１のレンズユニット４１に嵌着する対物レンズ５１周囲の接着剤９６の劣化等により湿気、及び水が内部に浸入しようとしても、フレア絞り５２ａにより防湿性、及び防水性が保持されているため、視野曇り等の発生が生じ難い構成とすることができる。

尚、図２５に示すように、金属製のフレア絞り５２の対物レンズ５１、及び突起部９１との当接する両面に、弾性薄膜部材９２を設けても同様な効果がある。さらに、図２６に示すように、金属製のフレア絞り５２の対物レンズ５１、及び突起部９１との当接する両面に、樹脂等の表面コーティング処理９３を施しても同様な効果がある。

以上に記載した発明は、各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする不具合に対して、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

第１の実施の形態に係る電子内視鏡システムの構成を示す図 同、側視型の電子内視鏡装置の先端部の構成を示す断面図 同、撮像ユニットの構成を示す分解断面図 同、撮像ユニットの断面図 同、図４のＶ−Ｖ線断面図 同、第１の変形例を示し、レンズユニットのレンズ保持枠がプリズムユニットのレンズ保持枠嵌着部に外嵌固着された状態を示す断面図 同、第２の変形例を示し、レンズユニットのレンズ保持枠がプリズムユニットのレンズ保持枠嵌着部に外嵌固着された状態を示す断面図 同、撮像ユニットを組み付ける前の先端硬性部を示す断面図 同、第１のレンズユニットを除く撮像ユニットが先端硬性部内に配置された状態を示す断面図 同、第１のレンズユニットを先端硬性部に装着する状態を示す断面図 同、撮像ユニットが組み付けられた先端硬性部を示す断面図 第２の実施の形態にかかる補強外枠部材が配設された撮像ユニットを示す断面図 同、補強外枠部材の構成を示す斜視図 第３の実施の形態に係る撮像ユニットの構成を示す分解断面図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 第４の実施の形態に係る撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図１６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図 同、変形例の撮像ユニットの構成を示す断面図 第５の実施の形態に係る斜視型の撮像ユニットの構成を示す断面図 同、プリズムユニットの構成を示す斜視図 第６の実施の形態に係る撮像ユニットの主にレンズ保持枠の構成を示す断面図 同、図２１のＸＸＩＩ方向から見た撮像ユニットの構成を示す矢視図 同、反射板が設けられるレンズ保持枠の構成を示す部分断面図 第６の実施の形態に係る対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図 同、第１の変形例の対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図 同、第１の変形例の対物レンズを保持したレンズ保持枠の先端部分の構成を示す部分断面図

符号の説明

１・・・電子内視鏡システム
２・・・電子内視鏡装置
３・・・光源装置
４・・・ビデオプロセッサ
５・・・モニタ
６・・・先端部
９・・・挿入部
１０・・・操作部
２１・・・先端硬性部
２１ａ・・・外周平面部
２１ｂ・・・開口部
３３・・・通信ケーブル
３４・・・固定部材
３５・・・通信線
３５ａ・・・素線
４０・・・撮像ユニット
４１・・・第１のレンズユニット
４２・・・プリズムユニット
４３・・・第２のレンズユニット
４４・・・固体撮像素子ホルダ
４５・・・固体撮像素子パッケージ
５１・・・対物レンズ
５３・・・両凸レンズ
５４・・・レンズ保持枠
５５・・・プリズム本体
５５ａ・・・反射面
５６・・・第１のレンズ保持枠嵌着部
５７・・・第２のレンズ保持枠嵌着部
５８・・・両凸レンズ
５９・・・レンズ保持枠
６０・・・光学部品
６１・・・ホルダ管
６２・・・カバーガラス
６３・・・受光素子
６４・・・固体撮像素子
６５・・・基板
６５ａ・・・接続端子

Claims (4)

1. 側視型、又は斜視型の内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、
   観察窓を備え、被写体像を導く第１のレンズユニットと、
   該第１のレンズユニットが導いた前記被写体像の光路の向きを変換する光路変換部材と、
   該光路変換部材によって、前記光路の向きが変換された前記被写体像を導く第２のレンズユニットと、
   前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって結像された前記被写体像を光電変換する固体撮像素子と、
   を備え、
   前記光路変換部材は、前記第１のレンズユニットまたは前記第２のレンズユニットの少なくともいずれかのレンズユニットのレンズ保持枠が外嵌されることにより、前記レンズ保持枠が外嵌された前記レンズユニットを、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって導かれた前記被写体像が前記固体撮像素子に結像する光学性能位置に位置決めして固定する、前記光路の光軸が通過する位置に設けられる透明部材で形成された位置決め部を具備したことを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
2. 前記位置決め部は、前記光路変換部材と別体であって、該光路変換部材の一面における前記光軸が通過する位置に光学接着剤によって固着されている請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
3. 前記位置決め部は、前記光路変換部材の接合面が該光路変換部材の一面に形成された球状凹部と同一の球状凸面形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像ユニット。
4. 側視型、又は斜視型の内視鏡に設けられる内視鏡用撮像ユニットであって、
   観察窓を備え、被写体像を導く第１のレンズユニットと、
   該第１のレンズユニットが導いた前記被写体像の光路の向きを変換する光路変換部材と、
   該光路変換部材によって、前記光路の向きが変換された前記被写体像を導く第２のレンズユニットと、
   前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって結像された前記被写体像を光電変換する固体撮像素子と、
   を備え、
   前記光路変換部材は、前記第１のレンズユニット、及び前記第２のレンズユニットによって導かれた前記被写体像が前記固体撮像素子に結像する光学性能位置に、該第１のレンズユニット、及び該第２のレンズユニットを位置決めして固定する位置決め部を具備し、
   前記位置決め部は、少なくとも一方が前記光路変換部材と別体であって、該光路変換部材の一面における前記光学性能位置に光学接着剤によって固着されており、前記少なくとも一方の位置決め部が前記光路変換部材の接合面が該光路変換部材の一面に形成された球状凹部と同一の球状凸面形成されていることを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。

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