JP5914784B2 - 内視鏡用撮像装置及び内視鏡用撮像装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に適用される内視鏡用撮像装置及び内視鏡用撮像装置の組立方法に関する。

従来、撮像装置において対物レンズユニットと撮像素子とのフォーカス調整（位置決め）や組立に関して種々の技術が開示されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３）。
特に、医療用内視鏡に適用される固定焦点の撮像装置は、対物レンズユニットと撮像素子とを夫々保持枠で保持し、高精度にフォーカス調整（位置決め）した上で、熱硬化性樹脂により接着して固定している。

特開２００３−２７４２３１号公報 特開２００８−１６７３３４号公報 特開２００８−１５３８８１号公報

しかしながら、熱硬化性樹脂を用いた内視鏡用撮像装置の場合、熱硬化性樹脂を硬化させる際に、対物レンズユニットや撮像素子を保持枠によって保持し組立用治具により固定した状態で加熱するため、熱硬化性樹脂のみならず、枠などの部品や組立用治具も加熱される。このため、各部品や治具の膨張により歪が生じ、対物レンズユニットと撮像素子とのフォーカス調整位置がずれてしまうことがある。
一方、光硬化型の接着剤を使用することで加熱による位置ずれを抑制することも考えられる。しかし、上述した特許文献１乃至特許文献３に開示されるような撮像装置では、光硬化型の樹脂を用いても、効果的に光を照射することが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造誤差を抑制し、撮像素子と対物レンズとのフォーカス調整精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠と、該対物レンズユニット枠の外側に嵌合し、撮像素子を保持する撮像素子保持枠と、を備え、前記対物レンズユニット枠外表面のうち少なくとも前記撮像素子保持枠との嵌合部分の横断面形状と、該撮像素子保持枠内表面のうち少なくとも前記対物レンズユニット枠との嵌合部分の横断面形状とが異なり、前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが嵌合したときに、これらの嵌合部分において、前記対物レンズユニット枠の外表面と前記撮像素子保持枠の内表面とが接触する接触部分と、前記対物レンズユニット枠の外表面と前記撮像素子保持枠の内表面とが接触しない隙間部分と、が形成され、該隙間部分に充填された光硬化性接着剤により前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが接着されて固定されている内視鏡用撮像装置を提供する。

本態様によれば、嵌合部分の表面の断面形状が互いに異なる対物レンズユニット枠の外側に撮像素子保持枠を嵌合させると、嵌合部分においては、対物レンズユニット枠の外表面と撮像素子保持枠の内表面とが接触部分において部分的に接触し、隙間部分において部分的に離間する。そして、この隙間部分は、対物レンズの光軸方向から容易に光が入射されるので、充填された光硬化性接着剤に対して効果的に光を照射することができる。このため、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを位置決めして治具により固定した状態で、隙間部分に光を入射させることで、効率よく光硬化性接着剤を硬化させ、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを接着固定することができる。

このように、光硬化性接着剤を硬化させて対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠との嵌合部を接着・固定させるに際して、隙間に光を照射するだけでよく、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを治具で固定した状態で全体的に加熱する必要がない。したがって、治具や部品の熱膨張に起因する位置ズレを抑制することができ、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度、すなわち、撮像素子と対物レンズとのフォーカス調整精度を向上させることができる。

上記態様において、前記撮像素子保持枠の嵌合部分に長手軸方向と交差する方向に貫通する切欠きを形成することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズ保持枠の嵌合部分と撮像素子保持枠の嵌合部分との間に容易に隙間が形成され、この隙間に光硬化性接着剤を塗布し、光を照射することで対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを容易に接着・固定することができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様に係る内視鏡用撮像装置の組立方法であって、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠を、撮像素子を保持する撮像素子保持枠の内側に嵌合するステップと、前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠との嵌合部分に形成される隙間部分に光硬化性接着剤を充填するステップと、前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とのフォーカス調整を行うステップと、前記対物レンズの光軸に沿って、前記対物レンズユニット枠側から前記隙間部分に光を照射することにより前記光硬化性接着剤を硬化させるステップと、を含む内視鏡用撮像装置の組立方法を提供する。

このように、光硬化性接着剤は、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠との嵌合部分に形成される隙間に充填されているので、光硬化性接着剤を硬化させるに際して、対物レンズの光軸に沿って、対物レンズユニット枠側から隙間に光を照射することができる。このとき、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを対物レンズの光軸に垂直な方向から治具などにより固定することで、隙間に照射される光を治具などが遮ることがなく、効率的に隙間に光を照射することができる。したがって、治具や部品の熱膨張に起因する位置ズレを抑制することができ、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。

本発明によれば、製造誤差を抑制し、撮像素子と対物レンズとのフォーカス調整精度を向上させるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る内視鏡用撮像装置の全体構成を示す正面図である。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る内視鏡用撮像装置の概略構成を示す縦断面図であり、図１に示すように、内視鏡用撮像装置は、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠２と、対物レンズユニット枠２を内側に嵌合させ撮像素子を保持する撮像素子保持枠３とを備えている。

図１及び図２に示すように、対物レンズユニット枠２は、角部がＲ面により面取りされた横断面四角形状の外表面と、横断面円形貫通孔とを有する筒形状に形成され、貫通孔内に対物レンズＬ１，Ｌ２からなるレンズ群Ｇ１を保持している。対物レンズユニット枠２の一端の外表面が撮像素子保持枠３と嵌合する嵌合部分１０となっている。
撮像素子保持枠３は、円筒形状に形成され、内孔の一端に撮像素子４及びカバーガラス５を保持しており、撮像素子保持枠３の内孔の他端が対物レンズユニット枠２と嵌合する嵌合部分１１となっている。

従って、図３に示すように、対物レンズユニット枠２の外表面のうち撮像素子保持枠３との嵌合部分１０の横断面形状は角部が面取りされた四角形状であり、撮像素子保持枠３の内表面のうち対物レンズユニット枠２との嵌合部分１１の横断面形状は円形状となっている。つまり、嵌合部分１０，１１は互いに横断面形状が異なっている。

このため、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とが嵌合したときに、これらの嵌合部分１０，１１において、対物レンズユニット枠２の外表面と撮像素子保持枠３の内表面とが接触する接触部分２０と、対物レンズユニット枠２の外表面と撮像素子保持枠３の内表面とが接触しない隙間部分２１と、が形成される。
隙間部分２１には、光硬化性接着剤が充填され、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とが接着されて固定されている。

このように構成された内視鏡用撮像装置は以下のように組み立てられる。
対物レンズユニット枠２の嵌合部分１０を、撮像素子を保持する撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内側に嵌合する。これにより、対物レンズユニット枠２の嵌合部分１０において、面取りされた角部が撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面に接触し接触部分２０が形成される。一方、対物レンズユニット枠２の嵌合部分１０の角部と角部の間は、撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面に接触せず、嵌合部分１０と嵌合部分１１との間に隙間部分２１が形成される。

形成された隙間部分２１に光硬化性接着剤を充填し、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とのフォーカス調整を行う。フォーカス調整は、対物レンズユニット枠２の外表面の嵌合部分１０よりも物体面側の部分であり、嵌合部分１０と嵌合部分１１との接触部分の延長上の部位を治具２２等により保持しながら行う（図３）。そして、対物レンズの光軸に沿って、対物レンズユニット枠２側から隙間部分２１に光を照射することにより光硬化性接着剤を硬化させる。

このように本実施形態によれば、嵌合部分１０，１１の表面の断面形状が互いに異なる対物レンズユニット枠２の外側に撮像素子保持枠３を嵌合させると、嵌合部分１０，１１においては、対物レンズユニット枠２の外表面と撮像素子保持枠３の内表面とが接触部分２０において部分的に接触し、隙間部分２１において部分的に離間する。そして、この隙間部分２１は、対物レンズの光軸方向から容易に光が入射されるので、充填された光硬化性接着剤に対して効果的に光を照射することができる。

特に、治具による保持部位が、対物レンズユニット枠２における嵌合部分１０と嵌合部分１１との接触部分２０の延長上の部位であることから、隙間部分２１に照射される光が治具によって遮られることがなく、効率的に隙間部分２１に光を照射することができる。
このため、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とを位置決めして治具により固定した状態で、隙間部分２１に光を入射させることで、効率よく光硬化性接着剤を硬化させ、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とを接着固定することができる。したがって、治具や部品の熱膨張に起因する位置ズレを抑制することができ、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡用撮像装置について図面を参照して説明する。以下の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、対物レンズユニット枠７は、横断面多角形状の外表面と横断面円形状の貫通孔とを有する筒形状に形成され、貫通孔内に対物レンズＬ１，Ｌ２からなるレンズ群Ｇ１を保持している。対物レンズユニット枠７の一端の外表面が撮像素子保持枠３と嵌合する嵌合部分１０となっている。
撮像素子保持枠３は、円筒形状に形成され、内孔の一端に撮像素子４及びカバーガラス５を保持しており、撮像素子保持枠３の内孔の他端が対物レンズユニット枠７と嵌合する嵌合部１１となっている。

図５に示すように、対物レンズユニット枠７の外表面のうち撮像素子保持枠との嵌合部分である嵌合部１０の横断面形状は多角形状であり、撮像素子保持枠３の内表面のうち対物レンズユニット枠７との嵌合部分の横断面形状は円形状となる。つまり、嵌合部１０，１１は互いに横断面形状が異なっている。

対物レンズユニット枠７と撮像素子保持枠３とが嵌合したときに、対物レンズユニット枠７の外周面のうち、最大外径を有する部分が撮像素子保持枠３の内周面と接触する接触部分２０となり、互いに隣接する接触部分２０同士の間が隙間部分２１となる。隙間部分２１には、光硬化性接着剤が充填され、対物レンズユニット枠７と撮像素子保持枠３とが接着されて固定されている。

このように構成された内視鏡用撮像装置は以下のように組み立てられる。
対物レンズユニット枠７の嵌合部分１０を、撮像素子を保持する撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内側に嵌合する。これにより、対物レンズユニット枠７の嵌合部分１０において、最大外径を有する部分が撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面に接触し接触部分２０が形成される。一方、対物レンズユニット枠７の嵌合部分１０のうち最大外径部分同士の間は、撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面に接触せず、嵌合部分１０と嵌合部分１１との間に隙間部分２１が形成される。

形成された隙間部分２１に光硬化性接着剤を充填し、対物レンズユニット枠７と撮像素子保持枠３とのフォーカス調整を行う。フォーカス調整は、対物レンズユニット枠７の外表面の嵌合部分１０よりも物体面側の部分であり、嵌合部分１０と嵌合部分１１との接触部分の延長上の部位を治具２２等により保持しながら行う（図５）。そして、対物レンズの光軸に沿って、対物レンズユニット枠７側から隙間部分２１に光を照射することにより光硬化性接着剤を硬化させる。

このように本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、嵌合部分１０，１１の表面の断面形状が互いに異なるので、嵌合部分１０，１１においては、対物レンズユニット枠７の外表面と撮像素子保持枠３の内表面とが部分的に接触する接触部分２０と、部分的に離間する隙間部分２１とが形成される。そして、この隙間部分２１に対して、対物レンズの光軸方向から容易に光を入射させることができるので、充填された光硬化性接着剤に対して効果的に光を照射することができる。したがって、治具や部品の熱膨張に起因する位置ズレを抑制することができ、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。

上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、撮像素子保持枠３を円筒形状とし、対物レンズユニット枠２，７を円筒形状とは異なる角筒状とすることにより、嵌合部分１０，１１の横断面形状を異ならせることとしたが、このような形状に限定されるものではない。例えば、対物レンズユニット枠を円筒形状とし、撮像素子保持枠を角筒状とすることにより、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、互いの嵌合部分において、接触部分と隙間部分とが形成されるような形状であればよい。

（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡用撮像装置について図面を参照して説明する。以下の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡用撮像装置と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、対物レンズユニット枠８は、円筒形状に形成され、内孔に対物レンズＬ１，Ｌ２からなるレンズ群Ｇ１を保持している。対物レンズユニット枠８の一端の外表面が撮像素子保持枠３と嵌合する嵌合部分１０となっている。
撮像素子保持枠９は、円筒形状に形成され、内孔の一端に撮像素子４及びカバーガラス５を保持しており、撮像素子保持枠３の内孔の他端が対物レンズユニット枠８と嵌合する嵌合部分１１となっている。嵌合部分１１には、長手軸方向と交差する方向に貫通する切欠き１２が等間隔に３箇所設けられている。

図６に示すように、対物レンズユニット枠８の外表面のうち撮像素子保持枠との嵌合部分である嵌合部１０の横断面形状は円形状となり、撮像素子保持枠９の内表面のうち対物レンズユニット枠８との嵌合部分の横断面形状は不連続な３つの円弧形状となる。つまり、嵌合部１０，１１は互いに横断面形状が異なっている。

対物レンズユニット枠８と撮像素子保持枠９とが嵌合したときに、対物レンズユニット枠８の嵌合部分１０の外周面が撮像素子保持枠９の嵌合部分１１の内周面と接触する接触部分２０とる。一方、対物レンズユニット枠８の外周面のうち、撮像素子保持枠９の嵌合部分１１における切欠き１２によって露出する部分が隙間部分２１となる。隙間部分２１には、光硬化性接着剤が充填され、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とが接着されて固定されている。

このように構成された内視鏡用撮像装置は以下のように組み立てられる。
対物レンズユニット枠７の嵌合部分１０を、撮像素子を保持する撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内側に嵌合する。これにより、対物レンズユニット枠２の嵌合部分１０の外周面と撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面とが接触し接触部分２０が形成される。一方、対物レンズユニット枠２の嵌合部分１０のうち、撮像素子保持枠３の嵌合部分１１の内周面に接触せず、切欠き１２によって露出させられる部分が隙間部分２１となる。

隙間部分２１に光硬化性接着剤を充填し、対物レンズユニット枠８と撮像素子保持枠９とのフォーカス調整を行う。フォーカス調整は、対物レンズユニット枠２の外表面の嵌合部分１０よりも物体面側の部分であり、嵌合部分１０と嵌合部分１１との接触部分の延長上の部位を治具２２等により保持しながら行う。より具体的には、図７及び図８に示すように、切欠き１２の物体面側から光軸方向に沿う部分が露出するように、対物レンズの光軸と直交する方向から治具２２により対物レンズユニット枠８と撮像素子保持枠９とを保持する。そして、対物レンズの光軸に沿って、対物レンズユニット枠８側から隙間部分２１に光を照射することにより光硬化性接着剤を硬化させる。

このように本実施形態によれば、嵌合部分１０，１１の表面の断面形状が互いに異なるので、嵌合部分１０，１１においては、対物レンズユニット枠８の外表面と撮像素子保持枠３の内表面とが部分的に接触する接触部分２０と、対物レンズユニット枠８の外表面８が露出する隙間部分２１とが形成される。そして、この隙間部分２１に対して、対物レンズの光軸方向から容易に光を入射させることができるので、充填された光硬化性接着剤に対して効果的に光を照射することができる。したがって、治具や部品の熱膨張に起因する位置ズレを抑制することができ、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。

２ 対物レンズユニット枠
３ 撮像素子保持枠
４ 撮像素子
５ カバーガラス
７ 対物レンズユニット枠
８ 対物レンズユニット枠
９ 撮像素子保持枠
１０ 嵌合部分
１１ 嵌合部分
２０ 接触部分
２１ 隙間部分
２２ 治具
Ｇ１ レンズ群
Ｌ１ 対物レンズ
Ｌ２ 対物レンズ

Claims (3)

1. 対物レンズを保持する対物レンズユニット枠と、
   該対物レンズユニット枠の外側に嵌合し、撮像素子を保持する撮像素子保持枠と、を備え、
   前記対物レンズユニット枠外表面のうち少なくとも前記撮像素子保持枠との嵌合部分の横断面形状と、該撮像素子保持枠内表面のうち少なくとも前記対物レンズユニット枠との嵌合部分の横断面形状とが異なり、
   前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが嵌合したときに、これらの嵌合部分において、前記対物レンズユニット枠の外表面と前記撮像素子保持枠の内表面とが接触する接触部分と、前記対物レンズユニット枠の外表面と前記撮像素子保持枠の内表面とが接触しない隙間部分と、が形成され、
   該隙間部分に充填された光硬化性接着剤により前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが接着されて固定されている内視鏡用撮像装置。
2. 前記撮像素子保持枠の嵌合部分に長手軸方向と交差する方向に貫通する切欠きを形成した請求項１記載の内視鏡用撮像装置。
3. 請求項１記載の内視鏡用撮像装置の組立方法であって、
   対物レンズを保持する対物レンズユニット枠を、撮像素子を保持する撮像素子保持枠の内側に嵌合するステップと、
   前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠との嵌合部分に形成される隙間部分に光硬化性接着剤を充填するステップと、
   前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とのフォーカス調整を行うステップと、
   前記対物レンズの光軸に沿って、前記対物レンズユニット枠側から前記隙間部分に光を照射することにより前記光硬化性接着剤を硬化させるステップと、を含む内視鏡用撮像装置の組立方法。

Images