JP5289870B2 - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に配設される対物光学系の光学特性を変更できる内視鏡用撮像ユニットに関する。

周知の如く、電子内視鏡は、生体の体内（体腔内）の観察、処置等、又は工業用のプラント設備内の検査、修理等のため広く用いられている。近年においては、観察光学系を撮影光軸方向に移動することで、撮影像のピント調整のフォーカシング機能、又はワイドズーミング／テレズーミングを行うズーミング機能のため、焦点距離を変更することができる撮像ユニットが用いられているものがある。
このような、内視鏡に設けられる撮像ユニットは、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を前後に移動して光学特性を可変する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

この特許文献１には、前群レンズ枠、後群レンズ枠、及びこの後群レンズ枠内で撮影光軸に沿った前後に進退移動する可動レンズ枠を有する対物光学系ユニットを備えた内視鏡用撮像装置が開示されている。この従来の撮像ユニットは、対物光学系ユニットの外周部に先端部本体に螺着した固定ビスが周方向から押圧することで、先端部本体に固定される。
また、例えば、特許文献２には、ばねと形状記憶合金ワイヤを利用して移動レンズ枠を前後に進退移動制御するアクチュエータユニットを備えた内視鏡が開示されている。
特開２００３−２３０５３２号公報 特開２００７−２２９１５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような、前後に移動する移動レンズ枠を備えた従来の撮像ユニットは、先端部本体の固定時に後群レンズ枠の外周部を面積の小さな固定ビスの先端により押圧するため、必要以上の応力がかかり、後群レンズ枠が内周方向に変形して、移動レンズ枠の摺動を阻害してしまうという問題があった。また、移動レンズ枠の摺動性を向上させるため、先端部本体への固定ビスの螺合を緩めてしまうと、撮像ユニットが先端部本体に確実に固定することができず、ときには、撮像ユニットが先端部本体に対してぐらついたり、抜け落ちたりしてしまう可能性もある。

さらに、特許文献２のアクチュエータユニットを備えた従来の撮像ユニットは、ばねの付勢力と、形状記憶合金ワイヤの牽引により、移動レンズを進退されているため、所定の光学特性を満足するよう移動レンズ枠の前後の停止位置を固定レンズ枠と移動レンズ枠の嵌合により精密に規定する必要がある。

そのため、移動レンズ枠と、固定レンズ枠とに嵌合のガタ付きがある場合、移動レンズ枠は、前後の停止位置にばらつきが生じ、所望の光学特性を満足する位置で停止しないという問題があった。これにより、移動レンズ枠、及び固定レンズ枠は、製造時の精度が要求され、歩留まりが低下するという問題があった。さらに、移動レンズ枠は、固定レンズ枠と嵌合のガタ付きがあると、進退移動時に画像揺れが生じてしまうという問題もある。

また、対物光学系の偏角調整を行ったとしても、あらゆる姿勢で使用される内視鏡においては、撮像ユニットの移動レンズ枠が所望の位置で停止しない場合があり、所望の光学特性を安定して再現することができないという問題もあった。

ワイドズーミング／テレズーミングのズーミング機能を備えた撮像ユニットでは、特に移動レンズ枠が視野角の大きくなるワイド端の停止位置の精度が要求される。つまり、視野角が大きくなるワイド端では、移動レンズ枠の停止位置の再現性が悪いと、視野ケラレが発生する問題もある。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑み、その目的とするところは、進退移動する移動レンズ枠の摺動性を阻害することなく、先端部本体に確実に固定でき、且つ移動レンズ枠を一定のワイド端位置で停止する再現性、及び製造歩留まりを向上させた内視鏡用撮像ユニットを実現することである。

上記目的を達成するため本発明による一態様の内視鏡用撮像ユニットは、内視鏡の先端部本体と固定部材により嵌合固定され、対物光学系の光学特性を変更できる内視鏡用撮像ユニットにおいて、第１の対物レンズ群を保持した第１の固定レンズ枠と、該第１の固定レンズ枠に嵌合され、第２の対物レンズ群を保持した第２の固定レンズ枠と、該第２の固定レンズ枠内に撮影光軸方向に進退自在に設けられ、移動レンズを保持する移動レンズ枠と、前記先端部本体と前記第２の固定レンズ枠との間に介装され、前記第１の固定レンズ枠の外周部に当接するリブが内周方向に延設形成されており、該先端部本体との固定時に前記固定部材からの固定力により、該第２の固定レンズ枠の変形を防止する変形防止部材と、を具備する。

本発明によれば、進退移動する移動レンズ枠の摺動性を阻害することなく、先端部本体に確実に固定でき、且つ移動レンズ枠を一定のワイド端位置で停止する再現性、及び製造歩留まり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、図面に基づく実施の形態によって本発明を説明する。

先ず、本発明について、図１から図２４を用いて説明する。尚、図１から図２４は、本発明の一実施の形態に係り、図１は電子内視鏡システムの全体を示す構成図、図２は内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図、図３は撮像ユニットの構成を示す断面図、図４はアクチュエータの構成を示す断面図、図５は撮像ユニットの構成を示す部分断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ断面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図、図８は図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図、図９はＴＡＢ基板の表面側を示す部分断面図、図１０はＴＡＢ基板の裏面側を示す部分断面図、図１１はケーブルを示す断面図、図１２は撮像ユニットの一構成を示す斜視図、図１３は撮像ユニットの一構成を示す部分断面図、図１４は変形例の撮像ユニットの一構成を示す部分断面図、図１５は移動レンズユニットを示す斜視図、図１６はテレ端位置の移動レンズユニットを示す断面図、図１７はワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図、図１８は受桿の斜面部の一例を示す部分断面図、図１９は図１８とは異なる受桿の斜面部の一例を示す部分断面図、図２０は図１７、及び図１８とは異なる受桿の斜面部の一例を示す部分断面図、図２１は変形例のワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図、図２２は図２１とは異なる変形例のワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図、図２３は移動レンズ枠の一例構成を示し、撮像ユニットを横方向から切断した断面図、図２４は後群レンズ枠の一例構成を示し、撮像ユニットを横方向から切断した断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、電子内視鏡装置（以下、単に内視鏡という）２、と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、カラーモニタ５と、が電気的に接続されて構成されている。

内視鏡２は、挿入部９と、この挿入部９が延設された操作部１０と、を有し、操作部１０から延出するユニバーサルコード１７がスコープコネクタ１８を介して、光源装置３と接続されている。また、スコープコネクタ１８からは、コイル状のスコープケーブル１９が延設されている。そして、このスコープケーブル１９の他端部には、電気コネクタ部２０が設けられ、この電気コネクタ部２０がビデオプロセッサ４に接続されている。

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、が連設されて構成されている。先端部６の先端面には、図示しない先端開口部、観察窓、複数の照明窓、観察窓洗浄口、及び観察物洗浄口が配設されている。

観察窓の背面側には、先端部６に内蔵される後述する撮像ユニットが配設されている。また、複数の照明窓の背面側には、光源装置３からの照明光を伝送し、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通配置された、ライトガイドバンドル（不図示）が設けられている。

先端部６には、図示しない観察窓洗浄ノズルが設けられている。この観察窓洗浄ノズルは、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通する、図示しない洗浄チューブの開口部を構成している。これら洗浄チューブは、図示しない洗浄水が貯留された洗浄タンク、及びコンプレッサと光源装置３側で接続されている。

操作部１０は、挿入部９が延出する折れ止め部１１と、下部側の側部に配設される鉗子口１２と、中途部のグリップ部を構成する操作部本体１３と、上部側に設けられた２つの湾曲操作ノブ１４，１５からなる湾曲操作部１６と、送気送水制御部２１と、吸引制御部２２と、複数のスイッチから構成された主に撮像機能（例えば、ズーミング機能）を操作する複数のスイッチ部２３と、から構成されている。尚、操作部１０の鉗子口１２は、先端部６の先端開口部まで主に挿入部９内に挿通配置された図示しない処置具チャンネルの一開口部を構成している。

次に、主に内視鏡２の先端部６の構成について、図２に基づいて、以下に説明する。
図２に示すように、先端部６は、内部に撮像ユニット３０が配設されている。この撮像ユニット３０は、硬質な先端部本体である先端硬性部材２４に嵌挿配置され、接着剤と共に、側面方向から固定部材であるセットビス２７により先端硬性部材２４に強固に固定される。この先端硬性部材２４の先端部分を覆うように、先端部６の先端面を構成する先端カバー２５が接着固定されている。
尚、先端カバー２５に形成される孔部である先端開口部は、先端部６内の処置具チャンネル１２ｂの開口部を構成する。また、先端部６と湾曲部７の外形を形成するように、先端硬性部材２４の外周、及び湾曲部７内の湾曲駒２６を一体的に被覆するゴム製の先端挿入部被覆部材１２ａが設けられている。この先端挿入部被覆部材１２ａの先端外周部は、糸巻接着部２９により、先端部６に固定されている。

また、先端硬性部材２４には、撮像ユニット３０、及び処置具チャンネル１２ｂの他、照明光を導光するライトガイドバンドルと、先端部６の観察窓などを洗浄したり、体腔内へ送気したりするための上述した観察窓洗浄ノズル、及び洗浄チューブに連通する管路と、湾曲部７を湾曲操作するためのアングルワイヤと、が配設されている（全て不図示）。

尚、これら観察窓洗浄ノズル、洗浄チューブ、ライトガイドバンドル、アングルワイヤなどの部材については、従来から周知な構成のため、それらの詳細な説明を省略する。

次に、撮像ユニット３０の構成について、図３から図１０に基づいて、以下に詳しく説明する。
本実施の形態の撮像ユニット３０は、焦点距離を変更して、光学特性を可変する、ピント調整のフォーカシング機能、又はズーミング機能のため、内部のレンズが進退移動する構成となっている。尚、本実施の形態において、焦点距離を変更して、光学倍率を可変する内部のレンズが進退移動する構成とし、以下の説明では、ワイドとテレを切り換えるズーミング機能として説明する。また、撮像ユニット３０は、後述するように、移動レンズユニット３２が前方側へ移動して停止した状態がワイドとなり、後方側へ移動して停止した状態がテレとなるように光学特性が設定されている。

図３に示すように、撮像ユニット３０は、先端から、前群レンズユニット３１を構成し、複数の対物レンズからなる第１のレンズ群である前群レンズ３５を保持する第１の固定レンズ枠となる前群レンズ枠３４と、複数の対物レンズからなる第２のレンズ群である後群レンズ３３を保持する第２の固定レンズ枠となる後群レンズ枠３６と、これら各レンズ群３５，３３の間に設けられ、移動レンズ３９を保持した移動体である移動レンズユニット３２の外形を構成する移動レンズ枠３８と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどを有する固体撮像素子ユニット４６と、によって、主に構成されている。尚、後群レンズ３３と後群レンズ枠３６は、第２の固定レンズユニットである後群レンズユニットを構成する。

この撮像ユニット３０は、前群レンズ枠３４の基端部と、後群レンズ枠３６の先端部が嵌着され接合されている。これら前群レンズ枠３４と後群レンズ枠３６に挟まれるような状態で、且つ後群レンズ枠の先端部外周に後群レンズ枠３６の変形防止部材である管体のビス受管３７が嵌合固定されている。

このビス受管３７は、ここでは紙面に向かって見た上方に延設され、移動レンズユニット３２の前方への移動を当接して規制する規制部３７ａを有し、先端側に内周方向へ向かって延設された内向フランジ形状のリブ３７ｂが形成されている。このリブ３７ｂは、前群レンズ枠３４の外周部に当接するように、前群レンズ枠３４が挿嵌配置される。

尚、本実施の形態の撮像ユニット３０は、前群レンズユニット３１と、ビス受管３７との間にピント出し、画角調整などの光学設定の微調整のため、例えば５０μｍの薄膜シート３４ａが単数、または複数重ねて設けられている（図５参照）。
また、この後群レンズ枠３６の基端部には、固体撮像素子ユニット４６を保持する固体撮像素子保持枠４１の先端部分が挿嵌固定されている。この固体撮像素子保持枠４１は、後群レンズ枠３６に外挿するように嵌合されている。このような構成により、組み付け時のピント出し時に、従来のように固体撮像素子ユニット４６のシールド側を把持する必要がなくなり、硬質な部分を把持することができるため、光学性能の不具合、例えば、偏角が大きくなることを抑制することができる。すなわち、固体撮像素子保持枠４１と後群レンズ枠３６との嵌合時におけるピント出し時に、偏角バラツキが少なくなるため、画像上片ボケ等を抑制することができる。

移動レンズユニット３２は、前群レンズユニット３１の後方側にて、後群レンズ枠３６内で撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライド自在に配置されている。この移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８には、ここでは紙面に向かって見た上方（以下、単に上方という）へ延出する被当接部である受桿４０が移動レンズ枠３８に一体的に形成されている。

また、受桿４０は、前方から後方に向かって、移動レンズ枠３６の内周方向へ、後述するアクチュエータ６２の当接部材６３が接触して当接する被当接面となる斜面部４０ａが形成されている。そして、受桿４０は、後群レンズ枠３６に形成されたガイド溝である切り欠き部３６ａに貫挿配置され、後群レンズ枠３６の外周部から斜面部４０ａ全体が露出するように突出する。

この移動レンズユニット３２は、上述したように、ビス受管３７の規制部３７ａに受桿４０が当接することで前方側への移動が規制される。一方、移動レンズユニット３２は、後群レンズ枠３６の中途外周部に螺着して外嵌配置された規制管である調整リング３２ａに受桿４０が当接することで後方側への移動が規制される。

尚、調整リング３２ａは、後群レンズ枠３６に外挿固定時に撮影光軸Ｏ回りに回転調整して、移動レンズユニット３２の後方側への移動ストロークの規制位置を微調節できるように、先端側の端面が斜めに切り欠かれ、撮影光軸Ｏ方向に異なる長さを有した管状部材である。

つまり、調整リング３２ａは、内周面にネジ溝が形成されており、後群レンズ枠３６の外周面に形成されたネジ溝に螺着する。そして、調整リング３２ａは、撮影光軸Ｏ方向に回動されると、後群レンズ枠３６に対して撮影光軸Ｏに沿って進退するため、移動レンズユニット３２の後方側への移動ストロークを微調整することができる。

また、移動レンズユニット３２は、撮影光軸Ｏに平行配置された、後方へ繰り出すために付勢する付勢体を構成する押圧バネである圧縮コイルバネ６６の基端部分が受桿４０内に収容されている。この圧縮コイルバネ６６の先端部分は、ビス受管３７の規制部３７ａ内に収容されている。このように、移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ６６により、常に後方へ繰り出されるように付勢された状態で、後群レンズ枠３６内に設けられている。

また、固体撮像素子ユニット４６は、固体撮像素子保持枠４１内に、先端から順に、２つの光学部材４２，４３と、図示しないイメージエリアが前面に位置する固体撮像素子チップ４５と、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｍｏｕｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板４７と、を有している。尚、固体撮像素子チップ４５とＴＡＢ基板４７は、一体的に形成されたＦＰＣ構成により電気的に接続されている。

また、ＴＡＢ基板４７は、上面側に電子部品が実装され、下面側でケーブル５１の複数の通信線と接続されている。このケーブル５１は、内視鏡２の内部に挿通配置しており、図１に示したユニバーサルコード１７、及びスコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４と電気コネクタ部２０によって、電気的に接続される。また、ケーブル５１の先端部分は、糸巻き接着によりケーブル保持部材５０が外挿し、このケーブル保持部材５０の先端部分を一体的に被覆するように、後述の被覆部材４９が設けられている。

固体撮像素子保持枠４１の基端側には、補強枠４８が嵌着され、この補強枠４８の外周にケーブル５１の先端部分まで、ケーブル保持部材５０を一体的に被覆する熱収縮管である上述の被覆部材４９が設けられている。尚、固体撮像素子チップ４５が設けられた固体撮像素子保持枠４１の基端部分からケーブル保持部材５０までを補強枠４８、及び被覆部材４９にて形成される空間内には、接着剤などの保護剤が充填されている。

また、後群レンズ枠３６の後方上方部分には、移動レンズユニット３２を進退移動させる形状記憶合金アクチュエータ装置であるアクチュエータ６２を挿通保持するアクチュエータ保持部３６ｂが上方に突出するように形成されている。

次に、図３から図８に基づき、撮像ユニット３０に取り付けられたアクチュエータ６２の構成を説明する。
このアクチュエータ６２は、図３から図８に示すように、後群レンズ枠３６のアクチュエータ保持部３６ｂに挿通配置された硬質で長尺なガイド管５３と、ガイド管５３内に挿通配置された形状記憶合金ワイヤ５６と、ガイド管５３内に挿通配置され、形状記憶合金ワイヤ５６に外挿する付勢体であって弾性部材を構成する押圧バネの圧縮コイルバネ５７と、形状記憶合金ワイヤ５６の中途から基端部分が挿通配置され、ガイド管５３の基端部に内挿する絶縁管からなる絶縁バネ止め管５８と、形状記憶合金ワイヤ５６の基端をカシメ固定するブロック体５９と、ガイド管５３の先端部分に進退自在に挿通配置され、形状記憶合金ワイヤ５６の先端部分が挿通配置された管体であるロッド６４と、ロッド６４の先端部分に固着された先端砲弾形状の当接部材６３と、を有して主に構成されている。

また、ガイド管５３の先端部分以降は、熱収縮管であるカバー被覆部材５５により覆われている。さらに、ビス受管３７の規制部３７ａ、及び後群レンズ枠３６のアクチュエータ保持部３６ｂの外形部には、移動レンズ枠３８の受桿４０、ロッド６４、及び当接部材６３を覆うように、断面Ｕ字形状のカバー部材６５が嵌着されている（図５から図８参照）。また、規制部３７ａ、及びアクチュエータ保持部３６ｂは、延出方向の外周部が円弧状に形成されている。

形状記憶合金ワイヤ５６は、加熱されると収縮し、冷却（常温へ自然冷却）されると膨張する形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙｓ、以下「ＳＭＡ」と称す）から構成された直径が数十ミクロンのワイヤである（以下、形状記憶合金ワイヤをＳＭＡワイヤと略記する）。

上述のガイド管５３は、先端位置がアクチュエータ保持部３６ｂの先端面に合わせて配置され、アクチュエータ保持部３６ｂに接着固定されている。また、ガイド管５３は、長手軸が撮像ユニット３０の設定された光学特性（光学倍率）を満たすように、撮影光軸Ｏに平行となるようにアクチュエータ保持部３６ｂに精密嵌合されている。

ガイド管５３内、及びロッド６４内に挿通配置されたＳＭＡワイヤ５６は、当接部材６３の側部から貫通するように折り返されている（図４、及び図８参照）。このＳＭＡワイヤ５６は、図４に示すように、当接部材６３にて折り返された後、絶縁チューブ６７内に挿通し、一方の端部がブロック体５９にカシメ固定されており、他方の端部がもう一方のブロック体５９にカシメ固定されている。

ガイド管５３の先端部分には、ロッド６４が進退自在に挿通配置され、圧縮コイルバネ５７の先端がロッド６４の基端面に当接して、ロッド６４が先端に設けられた当接部材６３と共に前方へ繰り出されるように付勢されている。

すなわち、ＳＭＡワイヤ５６に外挿する圧縮コイルバネ５７は、ガイド管５３内においてロッド６４と絶縁バネ止め管５８との間に端部が夫々当接して配設されている。この圧縮コイルバネ５７は、固定された絶縁バネ止め管５８の先端面に基端部が当接しており、先端がロッド６４の基端面に当接しているため、ロッド６４と共に当接部材６３を前方へ繰り出すように付勢している。

上述のＳＭＡワイヤ５６の両端部を固定する一方のブロック体５９は、絶縁バネ止め管５８の孔径よりも大きな形状をしており、絶縁バネ止め管５８の基端面に当接した状態で配置される。そして、このブロック体５９は、電流印加側のケーブル６０の素線６０ａに半田などにより電気的に接続されている。もう一方のブロック体５９は、電流帰還側のケーブル６０の素線６０ａに半田などにより電気的に接続されている。

そして、これらブロック体５９と電気ケーブル６１の接続部分には、ガイド管５３の先端部分から一体的に覆う絶縁チューブ５５に被覆されて、絶縁が保持された状態となっている。尚、ケーブル６０は、図１に示した、内視鏡２のユニバーサルコード１７のスコープコネクタ１８まで配設され、このケーブル６０への印加電流は、スコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４から供給される。
また、後群レンズ枠３６には、上述したように、図３、及び図５の紙面に向かって見た、前方上部側に移動レンズユニット３２の受桿４０が直進退できるように、ガイド溝を構成する切り欠き部３６ａが形成されている。後群レンズ枠３６に外嵌するビス受管３７は、上述したように、基端面により、移動レンズユニット３２の前方への移動を規制し、ここでは受桿４０の先端面を基準とするワイド端位置を規定する規制部３７ａを有している。
また、後群レンズ枠３６の外周部には、移動レンズユニット３２の後方への繰り出し移動を規制し、ここでは、受桿４０の基端面を基準とするテレ端位置を規定する調整リング３２ａが外嵌されている。

つまり、移動レンズユニット３２は、受桿４０の先端面が規制部３７ａの基端面に当接することで、前方への繰り出し移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定の最大ワイド角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。その一方、移動レンズユニット３２は、受桿４０の基端面が調整リング３２ａの先端面に当接することで、後方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定の最大テレ角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。

また、アクチュエータ６２のロッド６４の先端に設けられた当接部材６３は、圧縮コイルバネ５７により前方へ付勢されているとき、被当接部材である受桿４０の斜面部４０ａに当接して先端側の圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力に抗して、移動レンズユニット３２を前方へ繰り出して移動させる。そして、移動レンズユニット３２は、受桿４０の先端面が規制部３７ａの基端面に当接すると、ワイド端位置で停止する。

その一方、ＳＭＡワイヤ５６に電流が印加されると、ＳＭＡワイヤ５６の温度が上昇して収縮し、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力に抗して、当接部材６３が後方へ牽引される。すると、当接部材６３は、受桿４０の斜面部４０ａから離間するように後方へ移動する。受桿４０は、先端側の圧縮コイルバネ６６により、後方への付勢力を受けているため、移動レンズユニット３２が後方へ繰り出し移動する。そして、移動レンズユニット３２は、受桿４０の基端面が調整リング３２ａの先端面に当接すると、テレ端位置で停止する。

また、本実施の形態の撮像ユニット３０は、アクチュエータ６２により、移動レンズユニット３２がワイド端位置、及びテレ端位置の２つの位置のみで停止して、ワイドとテレの２つの光学倍率を切換える構成となっている。

尚、本実施の形態のアクチュエータ６２は、従来と同様に、ＳＭＡワイヤ５６へ電流が印加停止制御され、ＳＭＡワイヤ５６の伸縮状態の駆動制御をビデオプロセッサ４内に設けられる形状記憶合金抵抗制御回路部によって行う構成となっている。この形状記憶合金抵抗制御回路部は、従来構成を適用しているため、その詳細な説明を省略する。

次に、撮像ユニット３０の固体撮像素子ユニット４６内に設けられたＴＡＢ基板４７、及びこのＴＡＢ基板４７に接続されるケーブル５１の構成について図９から図１１に基づいて、以下に説明する。
図９に示すように、ＴＡＢ基板４７は、固体撮像素子チップ４５との電気的な接続を行う接続部分４７ａが先端側の幅が小さくなるように切り取られている。このようにＴＡＢ基板４７は、実装される電子部品の実装面積を確保すると共に、固体撮像素子チップ４５の小型化に対応して電気的な接続が行える構成となっている。

また、ＴＡＢ基板４７に実装される各種電子部品は、軟性のＴＡＢ基板４７に曲げ応力が加えられた場合に、それら自身が脱落しないような電子部品の配置レイアウトが設定されている。具体的には、撮影光軸Ｏ方向に沿ったＴＡＢ基板４７の長手方向に各種電子部品が複数列で並設されており、隣接配置された電子部品間でＴＡＢ基板４７が曲がらないように、それら電子部品間の長手方向、または短手方向の延長線上に他の電子部品が配置された構成となっている。

つまり、各種実装電子部品は、ＴＡＢ基板４７に曲げ応力が加わり易い他の電子部品間の延長線上に連続して隣接配置されている。これにより、ＴＡＢ基板４７に曲げ応力が加わっても、変形し難いため、実装電子部品の脱落が防止されている。

また、ＴＡＢ基板４７の実装電子部品は、長手方向がＴＡＢ基板４７の長手方向に合わせて配置されている。これにより、ＴＡＢ基板４７の幅方向が大きくなることを防止し、固体撮像素子ユニット４６の太径化を防止した構成とすることができる。

さらに、ＴＡＢ基板４７の表面に実装される各種電子部品に合わせて、図１０に示すように、ＴＡＢ基板４７の裏面にＧＮＤ線を含む各種信号ケーブル５１Ａが電気的に接続される各ケーブルランドを配置している。具体的には、主にデジタル電子部品とアナログ電子部品とが実装されるＴＡＢ基板４７の表面の領域に応じた（投影した）背面側に、デジタル信号とアナログ信号を伝送する各種信号ケーブル５１Ａが電気的に接続される各ケーブルランドの配置領域を決定している。
このような構成とすることで、画像ノイズの低減、各種信号ケーブル５１Ａを各ケーブルランドへ半田などにより電気接続する際の見落とし率の低減、及び誤接続を防止することができる。

尚、ケーブル５１は、図１１に示すように、内部に複数の信号ケーブル５１ａ〜５１ｌ（エル）が挿通配置されている（図９、及び図１０での各種信号ケーブル５１Ａ）。これら信号ケーブル５１ａ〜５１ｌ（エル）のうち、信号ケーブル５１ａがＶｏｕｔ用ケーブルであり、３つの信号ケーブル５１ｈ〜５１ｊがデジタル信号用ケーブルである。

Ｖｏｕｔ用の信号ケーブル５１ａと、デジタル信号用の３つの信号ケーブル５１ｈ〜５１ｊは、ケーブル５１内において、できる限り離れるようケーブルレイアウトが設定されて挿通配置されており、電磁的な干渉を防止して、相互間のノイズの低減措置が採用されている。

以上に説明した本実施の形態の撮像ユニット３０は、図１２に示す、ビス受管３７の外周面に形成されたビス受用の受部である凹部３７ｃに先端硬性部材２４に螺着貫通されたセットビス２７の端部が突き当たり押圧することで、図１３に示すように、先端部本体である先端硬性部材２４に挿嵌固定される。

このビス受用の凹部３７ｃは、リブ３７ｂの近傍のビス受管３７の外周位置に形成されている。つまり、ビス受管３７は、セットビス２７の固定力である押圧力を受け内周方向への歪みによる変形が防止される。また、ビス受管３７は、セットビス２７からの押圧力（固定のための固定力）をリブ３７ｂの内周端面とこのリブ３７ｂから基端側の内周面に分散させる。

このとき、リブ３７ｂは、撮影光軸Ｏに直交する方向の肉厚が大きいため、殆ど変形することがないため、前群レンズ枠３４に必要以上の負荷が加わることが防止される。また、ビス受管３７の内周面に面接触して押さえられる後群レンズ枠３６にも、セットビス２７からの押圧力が分散するため、必要以上の負荷が加わることが防止される。

以上から、移動レンズユニット３２が内部で進退する後群レンズ枠３６には、ビス受管３７が先端硬性部材２４に螺着貫通したセットビス２７により挿嵌固定されるため、従来のような直接的にセットビス２７からの押圧力（固定力）が加わらず、内周方向へ歪み変形の影響が低減、防止される。これにより、撮像ユニット３０は、後群レンズ枠３６内で進退移動する移動レンズユニット３２の進退動作不良を防止することができる構成となっている。

つまり、後群レンズ枠３６に内周方向へ歪み、変形が生じると、移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８の外周部と後群レンズ枠３６の内周面との接触摩擦が増大したり、移動レンズ枠３８が引っ掛かったりして、後群レンズ枠３６内におけるスムーズな進退移動が妨げられる。そのため、先端硬性部材２４に固定された撮像ユニット３０は、後群レンズ枠３６の内周方向への変形を防止し、移動レンズユニット３２がスムーズに進退移動できるように、先端硬性部材２４と主に後群レンズ枠３６との間にビス受管３７を介装させた構成となっている。

尚、図１４に示すように、ビス受管３７にリブ３７ｂ（図１３参照）を設けず、単なる管状部材とし、前群レンズ枠３４の最大外形部の外周面と、後群レンズ枠３６の外周面とを一体的に内周面にて面接触させる構成としても良い。このとき、ビス受管３７のビス受用の凹部３７ｃは、前群レンズ枠３４の最大外形部の近傍に形成すると良い。

次に、主に図１５から図１７に基づいて、撮像ユニット３０のアクチュエータ６２により移動レンズユニット３２が後群レンズ枠３６内で前後に繰り出される進退移動、特に後方側のテレ端位置から前方側へ繰り出されてワイド端位置に移動する動作について詳しく説明する。

撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２がテレ端位置で停止している状態のとき、アクチュエータ６２内のＳＭＡワイヤ５６に電流が印加された状態である。ＳＭＡワイヤ５６は、電流の印加により、温度上昇して収縮し、圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、当接部材６３と共にロッド６４を後方へ牽引している状態である。この状態において、移動レンズユニット３２は、移動レンズ枠３８の受桿４０にアクチュエータ６２の当接部材６３が非接触であるため、圧縮コイルバネ６６により前方側から後方へ付勢され調整リング３２ａに当接して停止している。

このテレ状態からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加が停止すると、ＳＭＡワイヤ５６が自然冷却し、初期の長さ状態に延伸する。すると、アクチュエータ６２のロッド６４を前方へ付勢する圧縮コイルバネ５７により、図１６に示すように、ロッド６４と共に当接部材６３が前方へ移動する。

前方へ移動した当接部材６３は、図１５、及び図１７に示すように、移動レンズ枠３８の受桿４０の斜面部４０ａに接触し、前方から後方へ移動レンズユニット３２を付勢している圧縮コイルバネに抗して、後群レンズ枠３６内において、移動レンズユニット３２全体を撮影光軸Ｏに沿った前方側へ繰り出すように押圧する。

また、先端砲弾形状の当接部材６３が球面状の表面により、受桿４０の斜面部４０ａと当接して、移動レンズユニット３２全体を前方へ繰り出し移動させているとき、移動レンズユニット３２は、図１７に示すように、前方側となるＸ軸方向と、撮影光軸Ｏに略直交する方向である、紙面下方となるＹ軸方向に押圧力（応力）が分散し、紙面に向かって見た下方左斜め略４５°方向へ応力Ｆが加えられる。

そして、移動レンズユニット３２は、受桿４０の先端面が規制部３７ａの基端面に当接し、前方への移動が規制されて停止する。この状態が、本実施の形態における各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定の最大ワイド角となる光学特性（光学倍率）となっている。

移動レンズユニット３２がワイド端位置で停止した状態においても、当接部材６３の球面状の表面が受桿４０の斜面部４０ａを前方へ押圧した状態で当接しており、移動レンズユニット３２には、上述した図１７に示す、下方左斜め略４５°の応力Ｆが常に加えられている。つまり、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２は、前方となるＸ軸方向とここでは下方となるＹ軸方向に常に押圧された状態のまま、ワイド端位置で停止する。

このように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８と、固定レンズ枠である後群レンズ枠３６との嵌合にガタ付きがある場合でも、移動レンズユニット３２が所望の光学特性、ここではワイドを満足するワイド端位置で安定して停止することができる。その結果、移動レンズ枠３８、及び後群レンズ枠３６の製造時の精度が若干にあまくとも、所定のワイド端位置に安定して移動レンズユニット３２を停止させることができるため、歩留まりが向上するという利点がある。

さらに、撮像ユニット３０は、移動レンズ枠３８と後群レンズ枠３６と嵌合のガタ付きが仮にあったとしても、移動レンズユニット３２が常に前方側（Ｘ軸方向）と、撮影光軸Ｏに略直交する外周一方向（撮影光軸Ｏに平行なＸ軸に直交するＹ軸方向）、ここでは図１７における下方側に押圧された状態で移動するため、進退移動時に画像揺れが生じることが防止される。このように、撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２が常に前方側と外周一方向に応力を受けた構成であるため、あらゆる姿勢で使用される内視鏡２において、移動レンズユニット３２が前方へ繰り出したときの、所望のワイド端位置で停止するため、所望の光学倍率（ワイドズーミング）を安定して再現することができる。

尚、上述したようにワイドズーミング時のみ移動レンズユニット３２の再現性を向上させる理由として、撮像ユニット３０は、特に視野角の大きくなる移動レンズユニット３２のワイド端の停止位置の精度が要求されるからである。つまり、本実施の形態の撮像ユニット３０は、視野角が大きくなるワイドズーミングにおいて、移動レンズユニット３２の停止位置の再現性を向上させ、視野ケラレが発生することを防止した構成とすることができる。

以上から、本実施の形態の内視鏡用の撮像ユニット３０は、進退移動する移動レンズ枠３８を備えた移動レンズユニット３２の摺動性を阻害することなく、先端部本体である先端硬性部材２４に確実に固定でき、且つ移動レンズユニット３２を一定のワイド端における停止位置の再現性、及び製造歩留まりを向上させたることができる。

また、移動レンズ枠３８の受桿４０の斜面部４０ａは、平面でも良いが、図１８に示すように、先端側の表面が球状の当接部材６３のズレを防止し、確実に当接できるように横断面円弧の凹部形状としても良い。さらに、受桿４０の斜面部４０ａは、当接部材６３との接触摩擦低減のために、図１９に示すように横断面Ｖ字の凹部形状、または、図２０に示すように、横断面台形の凹部形状としても良い。尚、受桿４０の斜面部４０ａは、図２１に示すように、前方へ向かうにつれて、移動レンズ枠３８の内周方向から外周方向へ切り欠いた縦断面円弧状としても良い。

尚、当接部材６３は、種々の断面形状の斜面部４０ａとの接触摩擦をさらに低減するため、表面形状が先端砲弾形状である先端表面が球面とした構成となっている。
また、図２２に示すように、ロッド６４の先端に板バネ７０を設け、移動レンズユニット３２を常に前方側（Ｘ軸方向）と外周一方向（撮影光軸Ｏに平行なＸ軸に直交するＹ軸方向）、ここでは図２２における下方側に押圧する構成としても良い。

具体的に、板バネ７０は、先端部分が移動レンズ枠３８の外周方向へ円弧状に形成され、この円弧形状の先端部の円弧面が移動レンズ枠３８の受桿４０の後方角部と当接して、移動レンズユニット３２を常に前方側と外周一方向に押圧する。尚、受桿４０には、斜面部４０ａが形成されておらず、板バネ７０が当接する角部に円弧面４０ｂが形成されている。

尚、本実施の形態の移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８は、図１５から図１７に示すように、両端外周部が周方向に突起部３８ａが形成されている。つまり、移動レンズ枠３８は、後群レンズ枠３６内で摺動するため、後群レンズ枠３６の内周面との接触面積を少なくすることにより、移動レンズユニット３２の進退移動時の摩擦を低減するため、両端外周部に突起部３８ａが形成された構成となっている。

また、このような突起部３８ａに変えて、移動レンズユニット３２が後群レンズ枠３６内でスムーズに進退移動するように、図２３に示すよう、移動レンズ枠３８の応力Ｆが加えられる方向である、ここでは下部側の外周部に、撮影光軸Ｏを通り図中Ｙ軸に沿った線対称位置に、例えば複数の突起３８ｂ（ここでは２つのみ図示）を設けても良い。

図２３に示した、移動レンズ枠３８の突起３８ｂは、後群レンズ枠３６の内周面に略点接触する突起形状とし、移動レンズ枠３８が後群レンズ枠３６内で安定して進退移動できるような位置に複数形成すると良い。

また、図２４に示すように、後群レンズ枠３６の応力Ｆが加えられる方向である、ここでは下部側の内周面の一部に、撮影光軸Ｏを通り図中Ｙ軸に沿った線対称位置に、２つの平面部３６ｃを形成しても良い。

図２４の後群レンズ枠３６の平面部３６ｃは、長手方向に沿って形成することで、移動レンズ枠３８の外周部が線接触となり、移動レンズユニット３２の進退移動時の摩擦を低減することができる。

尚、本実施の形態において、移動レンズユニット３２を前方へ移動させるアクチュエータ６２は、駆動手段にＳＭＡワイヤ５６を用いた構成を例示したが、これに限定することなく、移動レンズユニット３２を撮影光軸Ｏに沿って前方へ移動させる他の駆動手段を備えたものでも良い。

また、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２が前方へ移動して停止する位置においてワイド端位置としたが、これに限定されること無く、アクチュエータ３２により移動レンズユニット３２が後方へ移動して停止する位置をワイド端位置としても良い。

換言すると、付勢部材である圧縮コイルバネ６６による移動レンズユニット３２を付勢する方向、及びアクチュエータ６２による移動レンズユニット３２を繰り出す駆動方向は、上述の実施の形態に記載の撮影光軸Ｏに沿った前後方向が逆となるように構成しても良い。

すなわち、圧縮コイルバネ６６により移動レンズユニット３２が付勢される方向、及びアクチュエータ６２により移動レンズユニット３２が繰り出される方向は、相対する方向として、前方でも後方でも良く、所定の光学設定に応じて、移動レンズユニット３２がワイド端位置において、常に外周一方向に応力を受けた構成となれば良く、あらゆる姿勢で使用される内視鏡２において、所望のワイド端位置で停止して、所望の光学倍率（ワイドズーミング）を安定して再現することができるように構成すれば良い。

以上の各実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、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、上記実施の形態には、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。

例えば、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課題が解決でき、発明の効果で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。

尚、以上に記載した本発明の内視鏡用撮像ユニットは、以下に記載の特徴がある。

（付記１）
内視鏡の先端部本体と固定部材により嵌合固定され、対物光学系の光学特性を変更できる内視鏡用撮像ユニットにおいて、
第１の対物レンズ群を保持した第１の固定レンズ枠と、
該第１の固定レンズ枠に嵌合され、第２の対物レンズ群を保持した第２の固定レンズ枠と、
該第２の固定レンズ枠内に撮影光軸方向に進退自在に設けられ、移動レンズを保持する移動レンズ枠と、
前記移動レンズ枠を撮影光軸に沿った一方へ付勢する付勢部材と、
該付勢部材の付勢力に抗して、前記移動レンズ枠を撮影光軸に沿った他方へ繰り出すアクチュエータと、
該アクチュエータに設けられ、前記移動レンズ枠に当接する当接部材と、
前記移動レンズ枠に設けられ、前記当接部材が当接する被当接部と、
前記被当接部に形成され、前記当接部材から加えられる押圧力を前記撮影光軸に略直交する方向へ分散させる被当接面と、
を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。

（付記２）
前記被当接面が前記移動レンズ枠に形成された斜面であることを特徴とする付記１に記載の内視鏡用撮像ユニット。

（付記３）
前記当接部材は、前記被当接面と当接する面が球面形成されていることを特徴とする付記１、または付記２に記載の内視鏡用撮像ユニット。

（付記４）
前記移動レンズ枠が前記アクチュエータにより前記他方へ繰り出すことで移動して停止する位置において、最大ワイドズーミングの光学倍率が設定されていることを特徴とする付記１から付記３の何れかに記載の内視鏡用撮像ユニット。

本発明の一実施の形態の電子内視鏡システムの全体を示す構成図 同、内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 同、アクチュエータの構成を示す断面図 同、撮像ユニットの構成を示す部分断面図 同、図５のＶＩ−ＶＩ断面図 同、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図 同、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図 同、ＴＡＢ基板の表面側を示す部分断面図 同、ＴＡＢ基板の裏面側を示す部分断面図 同、ケーブルを示す断面図 同、撮像ユニットの一構成を示す斜視図 同、撮像ユニットの一構成を示す部分断面図 同、変形例の撮像ユニットの一構成を示す部分断面図 同、移動レンズユニットを示す斜視図 同、テレ端位置の移動レンズユニットを示す断面図 同、ワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図 同、受桿の斜面部の一例を示す部分断面図 同、図１８とは異なる受桿の斜面部の一例を示す部分断面図 同、図１７、及び図１８とは異なる受桿の斜面部の一例を示す部分断面図 同、変形例のワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図 同、図２１とは異なる変形例のワイド端位置の移動レンズユニットを示す断面図 同、移動レンズ枠の一例構成を示し、撮像ユニットを横方向から切断した断面図 同、後群レンズ枠の一例構成を示し、撮像ユニットを横方向から切断した断面図

符号の説明

１…電子内視鏡システム
２…電子内視鏡
６…先端部
９…挿入部
２４…先端硬性部材
２７…セットビス
３０…撮像ユニット
３１…前群レンズユニット
３２…移動レンズユニット
３２ａ…調整リング
３３…後群レンズ
３４…前群レンズ枠
３４ａ…薄膜シート
３５…前群レンズ
３６…後群レンズ枠
３６ａ…切り欠き部
３６ｂ…アクチュエータ保持部
３７…ビス受管
３７ａ…規制部
３７ｂ…リブ
３７ｃ…凹部
３８…移動レンズ枠
３９…移動レンズ
４０…受桿
４０ａ…斜面部
４１…固体撮像素子保持枠
４５…固体撮像素子チップ
４６…固体撮像素子ユニット
４７…ＴＡＢ基板
５２…アクチュエータ保持部
５３…ガイド管
５５…カバー被覆部材
５５…絶縁チューブ
５６…形状記憶合金ワイヤ
５７…圧縮コイルバネ
５８…バネ止め管
６２…アクチュエータ
６３…当接部材
６４…ロッド
６６…圧縮コイルバネ
６７…絶縁チューブ

Claims (3)

1. 内視鏡の先端部本体と固定部材により嵌合固定され、対物光学系の光学特性を変更できる内視鏡用撮像ユニットにおいて、
   第１の対物レンズ群を保持した第１の固定レンズ枠と、
   該第１の固定レンズ枠に嵌合され、第２の対物レンズ群を保持した第２の固定レンズ枠と、
   該第２の固定レンズ枠内に撮影光軸方向に進退自在に設けられ、移動レンズを保持する移動レンズ枠と、
   前記先端部本体と前記第２の固定レンズ枠との間に介装され、前記第１の固定レンズ枠の外周部に当接するリブが内周方向に延設形成されており、該先端部本体との固定時に前記固定部材からの固定力により、該第２の固定レンズ枠の変形を防止する変形防止部材と、
   を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
2. 前記変形防止部材は、外周面に前記先端部本体に螺着された前記固定部材となるビスからの固定力を受ける凹部状のビス受部が形成され、前記第２の固定レンズ枠の外周面と内周面が面接触して、前記ビスからの固定力を分散する管体であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
3. 前記ビス受部は、前記リブが設けられた近傍の前記管体の外周面位置に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。

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