JP6210797B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、挿入部の先端部に設けられた対物レンズ、撮像素子、および対物レンズからの撮像光を撮像素子の受光部に導くプリズム部材を具備した撮像ユニットを、挿入部の先端に有する内視鏡に関する。

従来より、内視鏡は、医療分野及び工業分野において広く用いられている。被写体は、内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像素子により撮像され、被写体像がモニタに表示される。術者等は、そのモニタに映し出された被写体の画像を見て、観察等を行うことができる。

内視鏡は、通常、挿入部の先端部に設けられ被写体からの撮像光を入射する対物レンズと、素子表面に受光部を有する撮像素子とを有し、この対物レンズからの撮像光を撮像素子の受光部で受光し光電変換し、光電変換された信号を処理することにより、モニターに被写体の画像を映し出している。

また、内視鏡には、対物レンズの後方にプリズム部材を設け、プリズム部材の入射面に入射される対物レンズからの入射光をプリズム部材の反射面で屈曲させることにより、対物レンズからの撮像光の光路（光軸）の方向を変更し、このプリズム部材の屈曲された撮像光を出射する出射面側に、撮像素子の受光部を配置し、プリズムに設けられた反射面により対物レンズからの撮像光を反射させて撮像素子の受光部に導くように構成した撮像ユニットを有するものがある。

プリズム部材を用いた内視鏡は、例えば、挿入部の先端面に観察窓を有し、その観察窓からの撮像光を、対物レンズやプリズム部材を介して撮像素子の受光部に導光する、所謂直視型の内視鏡や、挿入部の先端部の側面に観察窓を有し、その観察窓からの撮像光を対物レンズやプリズム部材を介して撮像素子の受光部に導光する、所謂側視型の内視鏡がある。

このような、撮像素子を対物レンズの光軸方向に沿った方向に配置した内視鏡としては、例えば特許文献１に記載の内視鏡がある。
この特許文献１に記載の内視鏡は、直視型の内視鏡であり、対物レンズが保持される対物レンズ枠にプリズムが嵌合固定され、このプリズムの出射面（底面）であり撮像素子の表面と対向する対向面と撮像素子との間に遮光用の光学絞りを介在させている。そして、この内視鏡は、この光学絞りに設けた段部に撮像素子の側面を当接させるとともに、段部により形成される凹部にプリズムを嵌合して構成されている。つまり、この特許文献１には、この光学絞りを用いることによりプリズムと撮像素子とはプリズムを介して相互に位置合わせが行われる構成が開示されている。

特開２０００−１２５１６１号公報

内視鏡は、挿入部の先端部の主要部を構成する先端硬質部の長手方向の長さ（以下、先端硬質部長と称す）の短縮化や、先端硬質部の細径化、つまり先端部の小型化および細径化を図ることが望まれている。

特に、特許文献１に示すようなプリズム部材および撮像素子を有する内視鏡では、先端部の小型化を図るために、撮像素子の素子表面の受光部における有効画素領域と、対物レンズとプリズム部材による光学的な有効結像領域とを高精度に一致させる必要がある。

すなわち、撮像素子の有効画素領域と、対物レンズとプリズム部材による有効結像領域とがずれてしまうと、有効な撮像光を撮像素子の受光部が得ることができず、暗くなったりするなどして、適切な画像を得ることができない。例えば、有効画素領域または／および有効結像領域が１ｍｍ以下の範囲内であるような非常に小型な撮像ユニットの場合には極めて重要な問題である。したがって、撮像素子とプリズム部材との位置合わせを高精度に行うことが望ましい。

特許文献１に記載の内視鏡は、プリズムと撮像素子との間に設けられた光学絞りを用いることによりプリズムと撮像素子との位置合わせを行っている。
ところが、特許文献１に記載の内視鏡では、プリズム部材と撮像素子との位置合わせを、この光学絞りを介して行っているため、プリズム部材と撮像素子とを直接位置決めする場合に比べ、光学絞りの加工誤差分の位置ずれが生じてしまう虞がある。

さらには、上述したように、挿入部の先端部の小型化を図るためには、光学絞りのプリズム部材と撮像素子との間に介在する部分を、極力薄くする必要がある。又、光学絞りを厚くすると、光学絞りの機能である、遮光性能やフレア・ゴーストの防止性能に劣化が生じる為、光学絞りを極力薄くする必要がある。厚みが薄い光学絞りに、プリズム部材を嵌合させる段部や撮像素子の側面を当接させる段部を設けることは、加工上困難を有する。

ところで、撮像素子には、受光部を表面に形成したウェハから一部を切り出すことにより、１つの撮像素子を形成するものがある。この様な撮像素子は、切り出した断面であり撮像素子の側面が導電性を有するため、撮像素子の側面が他の導電性部材と接触し電気的にショートしてしまう虞がある。

特許文献１には、対物レンズを保持する対物レンズ保持枠がプリズム部材の撮像光の入射面側で嵌合固定され、撮像素子がプリズム部材の撮像光の出射端側で固定された構成が開示されている。この構成においては、対物レンズ保持枠は対物レンズの光軸を囲う様に設けられ、プリズム部材で屈曲された撮像光を表面で受ける様に撮像素子を配設することとなり、特に対物レンズの光軸方向において、対物レンズ保持枠と撮像素子の側面とが隣接配置されることとなる。また、特に挿入部の先端部を小型化する場合、強度確保の目的で、対物レンズ保持枠を、導電性を有する金属により構成することが一般的に行われている。

この様な構成においては、対物レンズ保持枠と撮像素子との電気的なショートを起こさない様に、対物レンズ保持枠と撮像素子の側面とを離間する必要がある。また、離間させた場合においても、余りに近接していると、対物レンズ保持枠から撮像素子に静電気が飛ぶことにより、撮像素子が誤動作を起こしたり、画像損失や画像にノイズが発生する虞がある。

よって、対物レンズ保持枠等の導電性を有する部材と撮像素子の側面とを所定の距離だけ確実に離間するように、撮像素子をプリズム部材に高精度に固定する必要がある。特に挿入部の先端部が小型化された内視鏡においては、対物レンズ保持枠と撮像素子の側面との距離が非常に短くなるため、対物レンズの光軸方向における、プリズム部材と撮像素子の側面との位置を高精度に位置決めする必要がある。

そこで、本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、簡単な構成で高精度にプリズム部材と撮像素子との位置合わせを行うことができる内視鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の一態様による内視鏡は、対物レンズユニットと、前記対物レンズユニットを嵌合することで、前記対物レンズユニットの位置決めを行う撮像ホルダと、受光部を素子表面に有する撮像素子と、前記素子表面と対向する対向面を有し、前記撮像素子の前記受光部に撮像光を導くプリズム部材と、を具備した撮像ユニットを、挿入部の先端部に有する内視鏡において、前記対向面に沿う方向における前記プリズム部材に対する前記撮像素子の位置決めのために、前記撮像素子の素子側面が位置決めされる位置決め面を有した突出部または切り欠き部からなる撮像素子位置決め部を、前記プリズム部材の前記対向面に設け、前記撮像ホルダとの位置決めを行う撮像ホルダ位置決め部を、前記プリズム部材に設け、前記撮像ホルダは、基端面に固定用孔を有し、前記撮像ホルダ位置決め部は、前記プリズム部材の入射面の下部を切り欠いて形成された位置決め面を有する段差部であり、前記プリズム部材の前記入射面が前記固定用孔に嵌合し、かつ、前記段差部の位置決め面が前記撮像ホルダの基端面に当接する。

本発明の内視鏡によれば、簡単な構成で高精度にプリズム部材と撮像素子との位置合わせを行うことができる。

本発明に係る第１の実施形態を示し、内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示す図 図１の内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図 図２の撮像装置内の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図 図２の撮像装置の分解斜視図 図２の撮像ホルダの後端部の構成を説明するための斜視図 本発明に係る第２の実施形態を示し、内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図 図６の撮像装置内の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図 第２の実施形態の撮像素子ユニットの変形例を示し、この撮像素子ユニットを有する撮像装置の断面図 図８の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図 本発明に係る第３の実施形態を示し、内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図 図１０の撮像装置を下部からみた場合の図 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図 構成例１に係る先端部の先端側面を示す平面図 第１の先端硬質部を示す図１３のＡＢＣ線断面図 第２の先端硬質部を示す図１３のＡＢＣ線断面図 先端硬質部を組み合わせた状態の先端部の断面図

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の実施形態）
図１〜図５は、本発明に係る第１の実施形態を示し、図１は、第１の実施形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示す図である。

図１に示す内視鏡システム１は、本発明の電子内視鏡（以下、内視鏡と略記する）２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、表示装置であるモニタ５と、を備えて構成されている。内視鏡２は、長尺で細長な挿入部９と、操作部１０と、ユニバーサルケーブル１７と、を備えて構成されている。

内視鏡２の挿入部９は、先端から順に、先端部６、湾曲部７、可撓管部８を連設して構成されている。操作部１０は、挿入部９を構成する可撓管部８の基端側に連設されている。

操作部１０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１１、送気送水ボタン１４ａ、吸引ボタン１４ｂ、各種内視鏡機能のスイッチ１５等が設けられている。湾曲操作ノブ１１は、湾曲部７を上下方向に湾曲操作するための上下湾曲操作ノブ１２と、湾曲部７を左右方向に湾曲操作するための左右湾曲操作ノブ１３とを備えている。

操作部１０の挿入部側には、処置具チャンネル挿通口１６が設けられており、この処置具チャンネル挿通口１６は、処置具チャンネルに連通する開口である。各種処置具は、処置具チャンネル挿通口１６を介して処置具チャンネルに挿通される。

操作部１０から延出されるユニバーサルケーブル１７は、その端部に光源装置３に着脱自在な内視鏡コネクタ１８を有している。内視鏡コネクタ１８には映像用ケーブル１９の映像用コネクタ１９Ｂが着脱自在に接続される。映像用ケーブル１９の他端部にはプロセッサ用コネクタ１９Ａが備えられており、ビデオプロセッサ４に着脱自在である。

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る。ビデオプロセッサ４は、内視鏡２の撮像装置によって光電変換されて伝送された撮像信号を最適な映像信号に処理してモニタ５に出力する。

なお、本実施形態の内視鏡２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タイプである。
また、先端部６の先端側面には、観察窓２１、照明窓２２、先端開口２３、およびノズル２４が設けられている。観察窓２１は、撮像装置の一構成部材であり、後端側の撮像装置の対物レンズに観察部位の光を入射させる。照明窓２２は、ライトガイドバンドルによって伝送された照明光を観察部位に向けて照射する。先端開口２３は、処置具チャンネルの先端側開口と吸引用開口とを兼ねている。ノズル２４は、観察窓２１に向けて洗浄液、或いは空気を噴出して、観察窓２１の表面に付着した体液等を除去する。

図２は、図１の内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図である。
図１の先端部６内には、撮像装置３０が設けられており、この撮像装置３０は、図２に示すように、対物レンズユニット４０と撮像素子ユニット５０とを備えて構成されている。

対物レンズユニット４０は、対物レンズの一つである観察窓２１、間隔環４１、４３、光学レンズ４２、４４、４５、およびレンズ枠４６を備えて構成されている。レンズ枠４６は、先端から順に、観察窓２１、間隔環４１、レンズ４２、間隔環４３、レンズ４４、４５を配置して固定している。
撮像素子ユニット５０は、撮像素子５１と、保持枠を構成する撮像ホルダ５２と、基板５３と、プリズム部材５４と、保護部材５５と、複合ケーブル５６とで主に構成されている。

本実施形態において、内視鏡２の撮像装置３０は、図２に示すように、撮像ホルダ５２に対物レンズを介してプリズム部材５４を固定するのではなく、撮像ホルダ５２に直接プリズム部材５４を固定している。そして、後述するが、この撮像装置３０において、このプリズム部材５４の出射面であり撮像素子５１の素子表面と対向する対向面５４Ｂには、撮像素子５１が接するように設けられている。すなわち、この撮像装置３０は、対物レンズユニット４０と撮像素子５１との光路長を短くして、先端硬質部長の短縮化を図るための構成を有している。

また、本実施形態の撮像装置３０は、対物レンズユニット４０とプリズム部材５４との位置合わせは勿論、プリズム部材５４と撮像素子５１との位置合わせを容易にかつ精度よく行うことができるように構成されている。
このような構成を含み、撮像装置３０の詳細な構成について、図２〜図７を参照しながら説明する。
なお、図３は、図２の撮像装置内の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図、図４は、図２の撮像装置の分解斜視図、図５は、図２の撮像ホルダの後端部の構成を説明するための斜視図である。

本実施形態において、撮像素子５１は、ＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサである。図２に示すように、撮像素子５１のプリズム部材５４側の素子表面５１Ａにはプリズム部材５４からの光を受光する受光部５１ａが設けられている。また、この撮像素子５１の裏面５１Ｂには、基板５３が固定されている。なお、この撮像素子５１と基板５３とは、図示はしないが電気的に接続されている。

この基板５３の基端部側の表面５３Ａには、複数の接続用ランド５３ａが設けられている。これら複数の接続用ランド５３ａには、複合ケーブル５６の信号処理用信号線５６ａが半田等によりそれぞれ電気的に接続されている。

このように基板５３が裏面５１Ｂに固定された撮像素子５１は、この撮像素子５１の受光部５１ａがプリズム部材５４の対向面５４Ｂに位置決めされた状態で固定される。すなわち、この撮像装置３０は、受光部５１ａの受光面が対物レンズユニット４０の光軸Ｏ方向に平行となるように撮像素子５１がプリズム部材５４の前記対向面５４Ｂ側に固定された構成を有する。

本実施形態において、保持枠を構成する撮像ホルダ５２には、撮像素子５１が固定されたプリズム部材５４が固定される。
この撮像ホルダ５２は、図４に示すように、導電性部材である例えばステンレス綱を用いて形成された枠部材であり、先端側は、円筒状であり、中心軸Ｏ方向に沿って形成された孔５９を有して構成される。また、撮像ホルダ５２の後端部には、外周の径が先端部よりも大きな固定部５２Ａが形成されている。この固定部５２Ａには、孔５９と連通するとともに、この孔５９よりも径の小さい固定用孔５９Ａが設けられている（図２および図５参照）。

すなわち、本実施形態においては、この撮像ホルダ５２の固定部５２Ａに形成された固定用孔５９Ａに、プリズム部材５４の先端部が嵌合されて接着剤等によって固定される。そのため、この固定用孔５９Ａは、図５に示すように、プリズム部材５４の入射面５４Ａの形状と同じ四角形状に構成されている。なお、固定用孔５９Ａは四角形状に限らず、例えば丸形状やＤ字形状等でも良い。

プリズム部材５４は、対物レンズユニット４０からの光を入射面５４Ａで入射し、入射した光をこのプリズム部材５４の基端部に設けられた反射部５４Ｘにより反射させて出射面である対向面５４Ｂから出射することにより、光を撮像素子５１の受光部５１ａに導くように構成されている。

すなわち、プリズム部材５４は、撮像光の光路方向を変更する反射面であり光路変更部としての反射部５４Ｘと、この反射部５４Ｘを覆い保護する反射面保護部としての保護部材５５と、を有している。
この保護部材５５は、プリズム部材５４の基端側に設けられている。また、この保護部材５５の底面も撮像素子５１の素子表面５１Ａの一部に固定されている。
なお、反射部５４Ｘは、光を反射する反射部材であって、例えば、プリズム部材５４の基端面に反射特性のある部材を塗布して構成されるが、これに限定されるものではない。また、プリズム部材５４および保護部材５５は、非導電部材を用いて構成されている。さらに、プリズム部材５４は、単にプリズムのみを有したものであっても、上記したように保護部材５５を有したものであってもよい。

本実施形態の内視鏡２の撮像装置３０は、撮像ホルダ５２とプリズム部材５４との位置を位置決めする第１の位置決め部６０と、プリズム部材５４と撮像素子５１との位置を位置決めする第２の位置決め部６１とを有している。

第１の位置決め部６０は、対物レンズユニット４０の光軸Ｏ方向における撮像ホルダ５２とプリズム部材５４との位置決めを行う撮像ホルダ位置決め部である。この撮像ホルダ位置決め部である第１の位置決め部６０は、図２〜図４に示すようにプリズム部材５４の入射面５４Ａである先端側面の下部を切り欠いて形成された、撮像ホルダ５２の固定部５２Ａの基端面と当接する位置決め面６０ａを有する段差部６０Ａである。

撮像ホルダ５２の固定部５２Ａの固定用孔５９Ａに、プリズム部材５４の入射面側を嵌合することにより、前記段差部６０Ａの位置決め面６０ａに撮像ホルダ５２の基端面が当接してプリズム部材５４と対物レンズユニット４０との、光軸Ｏに直交する方向の位置決めを行うことができる。

なお、対物レンズユニット４０は、予め、該対物レンズユニット４０のレンズ枠４６が撮像ホルダ５２内に精度良く固定されており、撮像ホルダ５２に対して光軸Ｏ方向における位置決めがなされている。

第２の位置決め部６１は、対物レンズユニット４０の光軸Ｏ方向、具体的にはプリズム部材５４の対向面５４Ｂに沿う方向における前記プリズム部材５４に対する撮像素子５１の位置決めを行う撮像素子位置決め部として構成される。
この撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６１は、図２〜図４に示すように、プリズム部材５４の対向面５４Ｂ側の面に設けられた段差部６１Ａを有して構成される。受光部５１ａの受光面がプリズム部材５４からの出射光の光軸Ｏ１に対し直交するように設けられた撮像素子５１の素子側面５１Ｃの位置が、段差部６１Ａの位置決め面６１ａが面一に揃えることができるように、段差部６１Ａは形成されている。

すなわち、この段差部６１Ａは、プリズム部材５４の出射面側５４Ｂの面を切り欠いて設けられ、撮像素子５１の素子側面５１Ｃと面一になる位置決め面６１ａを備えて構成される。

また、撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６１は、図示はしないが、例えば、位置決め面６１ａを備えて光軸Ｏ方向に突起した突起部を設けることにより、プリズム部材５４の対向面５４Ｂに沿う方向は勿論、光軸Ｏと直交する方向（図２中に示すＯ１方向）におけるプリズム部材５４に対する撮像素子５１の位置決めを行うように構成しても良い。

なお、撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６１が有する段差部６１Ａは、プリズム部材５４の対向面５４Ｂに設けられた切り欠き部を構成している。
同様に第１の位置決め部６０についても、図示はしないが光軸Ｏと直交する方向における撮像ホルダの位置決めを行うように構成しても良い。

また、本実施形態では、プリズム部材５４に第１及び第２の位置決め部６０、６１を設けた構成ついて説明したが、第２の位置決め部６１のみをプリズム部材５４に設けて構成してもよい。

このように、プリズム部材５４に第１および第２の位置決め部６０、６１を設けたことにより、対物レンズユニット４０を組み付けた撮像ホルダ５２にプリズム部材５４および撮像素子５１を組み付ける場合に、撮像ホルダ５２とプリズム部材５４との位置決め、およびプリズム部材５４と撮像素子５１との位置決めを容易に、且つ高精度に行うことができる。

次に、このような撮像ホルダ５２へのプリズム部材５４および撮像素子５１の組み付け固定および位置決め工程について図２〜図５を用いて説明する。
本実施形態において、作業者は、予め対物レンズユニット４０のレンズ枠４６を撮像ホルダ５２の前方から嵌合させ接着剤等を用いて固定しておく。

作業者は、図４および図５に示すように撮像ホルダ５２の基端面５２Ｂに開口している固定用孔５９Ａにプリズム部材５４の先端部を嵌合する。このとき、プリズム部材５４に設けられた第１の位置決め部６０の段差部の位置決め面６０ａを、撮像ホルダ５２の基端面５２Ｂに当接して、撮像ホルダ５２とプリズム部材５４との位置決めを行う。

なお、この第１の位置決め部６０の位置決め面６０ａは、対物レンズユニット４０の光軸Ｏにおける撮像ホルダ５２に対するプリズム部材５４の位置決めが高精度に行われるように予め形成されたものである。

これにより、プリズム部材５４を撮像ホルダ５２に対して高精度で位置決めがなされた状態で該撮像ホルダ５２に組み付けることができる。そして、その状態のまま、接着剤等を用いてプリズム部材５４を撮像ホルダ５２に固定する。

次に、プリズム部材５４に対する撮像素子５１の組み付け、および位置決め工程について説明する。なお、保護部材５５は、予めプリズム部材５４の基端部に接着剤等を用いて固定されたものとして説明する。

作業者は、撮像ホルダ５２に対して高精度に位置決めされて固定されたプリズム部材５４の底面である対向面５４Ｂに、撮像素子５１の素子表面５１Ａを接触させるように撮像素子５１を配置する。

そして、作業者は、撮像素子５１の素子側面５１Ｃを、プリズム部材５４の第２の位置決め部６１を構成する段差部６１Ａの位置決め面６１ａに対して面一となるように移動させる。
そして、作業者は、図２に示すように、位置決めに必要な平坦面を有する治具６３Ｚ（図２において一点破線で示す）を、予め決められた寸法で形成される撮像ホルダ５２の基端面５２Ｂとプリズム部材５４の位置決め面６１ａとの間のスペース６２に下部方向から嵌合させる。つまり、治具６３Ｚの平坦面を用いて、撮像素子５１の素子側面５１Ｃと、プリズム部材５４の段差部６１Ａの位置決め面６１ａとが面一になるように位置決めを行う。その後、その状態を確保したまま、接着剤等を用いて撮像素子５１をプリズム部材５４に固定する。

なお、この第２の位置決め部６１の位置決め面６１ａは、プリズム部材５４の対向面５４Ｂから出射される光の光軸Ｏ１と撮像素子５１の受光部５１ａの中心とを一致させる位置決め、具体的には、撮像素子５１の受光部５１ａにおける有効画素領域と、プリズム部材５４における光学的な有効結像領域とを一致させる位置決めが高精度に行われるように予め形成されたものである。

また、治具６３Ｚは、撮像素子５１をプリズム部材５４に接着して固定した後に、スペース６２から抜去すればよい。また、このスペース６２の長手方向（光軸Ｏ方向）の幅寸法Ｌは、プリズム部材５４の第１及び第２の位置決め部６０、６１の各段差部６０Ａ、６１Ａの寸法、つまり、各段差部６０Ａ、６１Ａを構成する長手方向の面の長さ寸法が解れば、予め求めることが可能である。そして、この幅寸法Ｌに合わせた治具６３Ｚを用いることにより、容易にかつ高精度に撮像素子５１とプリズム部材５４との位置決めを行うことができる。

このように、本実施形態では、プリズム部材５４に撮像ホルダ位置決め部である第１の位置決め部６０を設けたことにより、プリズム部材５４を撮像ホルダ５２に対して対物レンズユニット４０の光軸Ｏに合わせるように位置決めを容易に行うことができ、この状態を確保した状態で撮像ホルダ５２に組み付けることができる。

また、プリズム部材５４に撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６１を設けたことにより、プリズム部材５４の対向面５４Ｂに沿う方向、すなわち対物レンズユニット４０の光軸Ｏ方向における撮像素子５１とプリズム部材５４との位置決めを容易に行うことができ、この状態を確保した状態で撮像素子５１をプリズム部材５４に組み付けることができる。すなわち、撮像素子５１の受光部５１ａにおける有効画素領域と、プリズムにおける光学的な有効結像領域とを一致させた状態で、撮像素子５１をプリズム部材５４に精度よく組み付けることができる。

また、本実施形態の撮像装置３０は、撮像ホルダ５２に対物レンズユニット４０のレンズ枠４６を介さず直接的にプリズム部材５４を組み付け、このプリズム部材５４の対向面５４Ｂに撮像素子５１を組み付けて構成している。このため、対物レンズユニット４０から撮像素子５１の受光部５１ａまでの光路長を短くすることができるので、先端硬質部長を短くし、先端部の小型化および細径化を計ることも可能となる。

さらに、本実施形態の撮像装置３０は、プリズム部材５４に導電性部材である光学絞りを介さずに直に撮像素子５１を組み付けて構成しており、また、撮像素子５１は、対物レンズユニット４０のレンズ枠４６とは離間して配置されるように、撮像ホルダ５２に取り付けられたプリズム部材５４に組み付けられている。

このため、対物レンズユニット４９のレンズ枠４６が、例えば先端部の小型化および細径化に有効な導電姓を有する金属で構成されたとしても、撮像素子５１および基板５３を、対物レンズユニット４０のレンズ枠４６から所定距離、離間して配置することができ、またその間に充填材５７を介在させることにより、レンズ枠４６から撮像素子５１に静電気が飛ぶこともない。よって、撮像素子５１が誤動作することもなく、また、画像損失や画像にノイズが発生することもないので、常に撮像素子５１が安定して動作する。また、このような構成は、先端硬質部長を短くし、先端部の小型化及び細径化を図るのに有効である。

従って、第１の実施形態によれば、簡単な構成で高精度にプリズム部材５４と撮像素子５１との位置合わせを容易に行うことができる内視鏡２を実現することができる。

（第２の実施形態）
図６〜図９は、本発明に係る第２の実施形態を示し、図６は、第２の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図、図７は、図６の撮像装置内の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図、図８は、第２の実施形態の撮像素子ユニットの変形例を示し、この撮像素子ユニットを有する撮像装置の断面図、図９は、図８の撮像素子ユニットの構成を示す斜視図である。なお、図６〜図９は、第１の実施形態に係る装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

第１の実施形態の撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６１は、位置決め面６１ａを有する段差部６１Ａを備えて構成したが、第２の実施形態の撮像素子位置決め部は、位置決め面６２ｂを有する突起部６２Ａを備えた第２の位置決め部６２として構成している。

具体的には、撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６２は、図６および図７に示すように、受光部５１ａの受光面がプリズム部材５４Ｙからの入射光の光軸Ｏ１に対し直交するように設けられた撮像素子５１の素子側面５１Ｃが、突起部６２Ａの位置決め面６２ｂと当接するように突起部６２Ａが構成されている。

この突起部６２Ａは、プリズム部材５４Ｙの対向面５４Ｂ側の面に、光の出射方向に突出するように形成され、撮像素子５１の素子側面５１Ｃに当接する位置決め面６２ｂを備えて構成される。

なお、突起部６２Ａの位置決め面６２ｂとは逆側、つまり先端側の面は、第１の位置決め部６０の面に相当する位置決め面６２ａであり、第１の実施形態と同様に、この位置決め面６２ａにより、撮像ホルダ５２に対するプリズム部材５４Ｙの位置決めが行われる。

また、この突起部６２Ａの光軸Ｏに直交する方向の高さ寸法は、プリズム部材５４Ｙの対向面５４Ｂから新たに設けられた保護ガラス６４を介して撮像素子５１の裏面５１Ｂまでの距離と同等、あるいはそれ以上の寸法となるように構成されている。

この場合、撮像素子５１は基板５３に固定されているので、突起部６２Ａの高さについては、突起部６２Ａの位置決め面６２ｂが撮像素子５１の素子側面５１Ｃおよび保護ガラス６４の先端側面６４Ｃに完全に面接触できる高さを突起部６２Ａが有していればよい。
その他の構成は、第１の実施形態度同様である。

本実施形態の内視鏡２の撮像装置３０において、撮像ホルダ５２へのプリズム部材５４Ｙの組み付けおよび位置決め工程については、前記第１の実施形態と同様にプリズム部材５４に設けられた突起部６２ａの位置決め面６２ａを、撮像ホルダ５２の基端面５２Ｂに当接して、撮像ホルダ５２とプリズム部材５４Ｙとの位置決めを行い、その後、接着剤等を用いて固定する。

一方、本実施形態において、プリズム部材５４Ｙに対する撮像素子５１の組み付け、および位置決め工程については、第１の実施形態にて用いた治具６３Ｚを用いずに行うことができる。

すなわち、作業者は、対物レンズユニット４０に対して高精度に位置決めされて撮像ホルダ５２に固定されたプリズム部材５４Ｙの底面である対向面５４Ｂに、予め撮像素子５１素子表面５１Ａに接着固定された保護ガラス６４の表面６４Ａを接触させるように配置する。

そして、作業者は、面一に配されている撮像素子５１の素子側面５１Ｃおよび保護ガラス６４の先端側面６４Ｃを、プリズム部材５４Ｙの第２の位置決め部６２を構成する突起部６２Ａの位置決め面６２ｂに突き当てるように移動させる。
このとき、撮像素子５１の素子側面５１Ｃおよび保護ガラス６４の先端側面６４Ｃが、突起部６２Ａの位置決め面６２ｂに当接して面接触することにより、プリズム部材５４Ｙと撮像素子５１との位置決めを行うことができる。その後、第１の実施形態と同様に、その状態を確保したまま、接着剤等を用いて撮像素子５１および保護ガラス６４をプリズム部材５４に固定する。

従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、第２の実施形態の撮像装置３０には、下記に示す効果が得られる。
通常、プリズム部材を加工する際、出射面は、位置精度や表面粗さの関係で精度良く加工する必要があるが、本実施形態のプリズム部材５４Ｙは、第２の位置決め部６２である突起部６２Ａを有している。このため、その対向面である出射面５４Ｂを加工する際に突起部６２Ａを合わせて加工できるので、加工精度の確保や、突起部６２Ａのためだけの加工工程が不要となる。

また、図２の場合、撮像ホルダ５２が固く、基準面になり、撮像ホル５２と撮像素子５１の間の充填剤が温度変化によって膨張、収縮すると、撮像素子５１（図7では保護ガラス６４を含む）が剥離することがある。しかしながら、第2の実施形態のようにプリズム部材５４Ｙに突起部６２Ａがあると、ガラスは充填剤５７よりも膨張率が低いので剥離に関る応力を抑えることができる。

なお、第２の実施形態では、図８および図９の変形例に示すように、さらに、保護部材５５Ｙの基端側の下部に突起部６３Ａを有する第２の位置決め部６３を設けて構成してもよい。そして、この突起部６３Ａの先端側の位置決め面６３ａを、撮像素子５１の後端側面５１Ｄおよび保護ガラス６４の後端側面６４Ｄに当接して、第２の位置決め部６２の突起部６２Ａと合わせて、プリズム部材５４と撮像素子５１との位置決めを行うように構成してもよい。
また、突起部６２Ａは、プリズム部材５４Ｙの入射面側に設けずに、保護部材５５Ｙのみに設けて構成してもよい。

（第３の実施形態）
図１０〜図１２は、本発明に係る第３の実施形態を示し、図１０は、第３の実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端部内に設けられた撮像装置の構成を説明するための断面図、図１１は、図１０の撮像装置を下部からみた場合の図、図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。なお、図１０〜図１２は、第１の実施形態に係る装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、プリズム部材５４Ｚに第２の位置決め部６２である突起部６２Ａを備えるとともに、さらに、保護部材５５Ｚの下部に第３の位置決め部６３を設け、この第３の位置決め部６３は、撮像素子５１の両側側面５１Ｅおよび保護ガラス６４の両側側面６４Ｅに当接する位置決め面６３ａを有する突起部６３Ａを設けて構成している。

具体的には、撮像素子位置決め部である第２の位置決め部６２は、第１の実施形態と同様に、撮像素子５１とプリズム部材５４Ｚとの位置合わせを行う。
さらに、撮像素子位置決め部である第３の位置決め部６３は、図１０に示すように、プリズム部材５４からの入射光の光軸Ｏ１に対し直交する位置に設けられた撮像素子５１の両側側面５１Ｅの位置、すなわち、光軸Ｏ１に直交し、且つ素子表面５１Ａに沿った方向における撮像素子５１の位置を揃えるために、保護部材５５Ｚの下面５５ＺＡに設けられた突起部６３Ａを有して構成される。

この突起部６３Ａは、図１０および図１１に示すように、保護部材５５Ｚの底面５５ＺＡ側の面に、光の出射方向に突出するように形成され、撮像素子５１の両側側面５１Ｅおよび保護ガラス６４の両側側面６４Ｅに当接する当接面６３ｂを備えて構成される。

また、この突起部６３Ａは、図１１および図１２に示すように、撮像ホルダ５２の中心軸に相当する光軸Ｏに沿って保護部材５５Ｚの両側に対向して配置された２つの突起部である。さらに、これら２つの突起部６３Ａは、撮像ホルダ５２の、前記光軸Ｏ方向と直交する方向における幅の範囲内に配置されるように構成している。

このことにより、プリズム部材５４Ｚに対して、光軸Ｏ１に直交し、且つ素子表面５１Ａに沿った幅方向における撮像素子５１の位置合わせを行うことが出来、また、その構成によって、先端硬質部の細径化を計り、先端部の小型化に大きく寄与することができる。

なお、撮像素子５１の両側側面５１Ｅおよび保護ガラス６４の両側側面６４Ｅに当接して前記幅方向における位置合わせを行う前記突起部６３Ａは、保護部材５５Ｚに設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、プリズム部材５４Ｚに設けて構成してもよい。

図１０に示すように、撮像素子５１の裏面５１Ｂには複数の接続端子５１ｘが設けられ、これら複数の接続端子５１ｘは基板５３の接続用ランド５３ｘに電気的に接続される。また、保護部材５５Ｚの底面５５Ｚには複数の接続端子５５Ｚ２が設けられ、これら接続端子５５Ｚ２は、基板５３の接続用ランド５３ｘに固定される。また、基板５３の基端側には、駆動用ＩＣやトランスなどの電位回路部品７１が実装されている。

さらに、本実施例においては、保護部材５５Ｚの外側面には、例えば黒の遮光部材５５Ｚ１が例えば塗布によって設けられている。すなわち、保護部材５５Ｚの外側面に遮光部材５５Ｚ１を設けたことにより、外部からの散乱光を遮光して、散乱光が反射部５４Ｘに入射することを防止して画質劣化を防ぐことができ、より光学的なノイズ（フレア・ゴースト）の少ない画像が得られるようにしている。

本実施形態の第２の位置決め部６２によるプリズム部材５４Ｚと撮像素子５１との位置決めは、第２に実施形態における図８および図９の変形例に示す構成と略同様に行えばよい。すなわち、第２の位置決め部６２における突起部６２Ａの先端側の位置決め面６２ａを、撮像素子５１の先端側面５１Ｃおよび保護ガラス６４の先端側面に当接して、光軸Ｏ方向、すなわち、対向面５４Ｂに沿う方向におけるプリズム部材５４Ｚと撮像素子５１との位置決めを行う。
その他の構成および作用は、第２の実施形態と同様である。

従って、第３の実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様の効果が得られる他に、第３の位置決め部６３を保護部材５５Ｚに設けて構成したことにより、光軸Ｏ１に直交し、且つ素子表面５１Ａに沿った幅方向における撮像素子５１の位置合わせを行うことが出来る。

また、強度確保の目的で、プリズム部材や撮像素子が一体化された部分を囲う様な枠部材を撮像素子ユニットに設ける場合があるが、第３の実施形態によれば、第３の位置決め部６３が設けられた保護部材５５Ｚにより撮像素子５１が囲われた状態で、プリズム部材５４Ｚと保護部材５５Ｚと撮像素子５１とが強固に接合するため、プリズム部材や撮像素子が一体化された部分を囲う様な枠部材を別途設ける必要が無く、先端硬質部の細径化を計り、先端部の小型化に大きく寄与することができる。

ところで、本発明の内視鏡２の撮像装置３０は、撮像素子５１の受光部５１ａにおける有効画素領域が１ｍｍ以下の範囲内である場合には極めて細く、このため、撮像ホルダ５２に組み付けられる対物レンズユニット４０も極めて小さな部品となる。

このため、撮像装置３０の組立時に、対物レンズユニット４０を紛失してしまう虞がある。そこで、本発明の内視鏡２では、このような不都合を改善することも可能である。このような構成を図１３〜図１６に示し、構成例１として開示する。

（構成例１）
図１３〜図１６は、構成例１を説明するための図であり、図１３は、構成例１に係る先端部の先端側面を示す平面図、図１４は、第１の先端硬質部を示す図１３のＡＢＣ線断面図、図１５は、第２の先端硬質部を示す図１３のＡＢＣ線断面図、図１６は、組み合わせた状態の先端硬質部の断面図である。

通常、内視鏡の先端部は、主要部を構成する先端硬質部を有し、この先端硬質部に、対物レンズユニットや撮像装置、観察窓、照明レンズ等の各種部品を取り付けて構成されている。

しかしながら、前述したように極めて細く小さな先端部を製造する場合、各部品の先端硬質部への組み付けが困難であり、さらには極めて小さな部品である対物レンズユニットを組み付け時に紛失してしまう虞がある。

そこで、本構成例１の内視鏡２では、図１３〜図１５に示すように、１つの先端硬質部７１を、長手方向に沿った方向で２つの第１，第２の先端硬質部７１Ａ、７１Ｂとなるように分割し、分割した先端硬質部毎に各種部品を組み付け、そして、これら部品を組み付けた２つの先端硬質部７１Ａ、７１Ｂを接合して固定するようにして先端部６を構成している。

図１４に示すように、第１の先端硬質部７１Ａは、先端部６の先端側に配置されるものであるので、照明窓２２、観察窓２１の対物レンズを含む対物レンズユニット４０、および先端開口２３を構成するチャンネル枠７２を組み付けている。

そして、第１の先端硬質部７１Ａの照明窓２２の下側には、第２の先端部硬質部７１Ｂとの接合により充填スペースＥ１、Ｅ３（図１６参照）を形成するための段差部８０が設けられている。

一方、図１５に示すように、第２の先端硬質部７１Ｂは、ライトガイド７３、撮像装置３０の撮像素子ユニット５０、および処置具チャンネルチューブ７４を組み付けている。

そして、第２の先端硬質部７１Ｂのライトガイド７３の下側には、第１の先端部硬質部７１Ａとの接合により充填スペースＥ２（図１６参照）を形成するための段差部８１が設けられている。また、第２の先端硬質部７１の処置具チャンネルチューブ７４近傍には、第１の先端硬質部７１Ａの基端部を嵌合するための嵌合部８２が形成されている。

なお、図１３、図１４及び図１６において、線Ｓ１、Ｓ２は、段差部８０により形成される充填スペースＥ１とＥ２、充填スペースＥ２とＥ３の境界線である。

このように２つに分割し、それぞれ対応する部品を組み付けた第１、第２の先端硬質部材７１Ａ、７１Ｂを接合する場合に、第１の先端硬質部７１Ａの基端部を第２の先端硬質部７１Ｂの嵌合部８４に嵌合し、接着剤等を用いて固定する。

また、この場合、第１の先端硬質部７１Ａの段差部８０により形成される充填スペースＥ１、Ｅ３には、例えば透明な樹脂部材９０を充填する。また、第２の先端硬質部７１Ｂの段差部８１により形成される充填スペースＥ２には、例えば黒く着色された樹脂部材９１を充填する。

したがって、このように樹脂部材を充填して第１の先端硬質部７１Ａと第２の先端硬質部７１Ｂとを接合し接着剤等を用いて固定することにより、本構成例１の内視鏡の先端部６は、図１６の断面図に示すように構成される。

すなわち、ライドガイド２３および照明窓２２を囲む充填スペースＥ１、Ｅ３のエリアには、透明な樹脂部材９０が充填されているので、照明窓２２から発する光を効果的に拡散して配光することができる。また、対物レンズユニット４０および処置具チャンネルチューブ７４を囲む充填スペースＥ２のエリアには、黒の樹脂部材９１が充填されているので、対物レンズユニット４０への不要光の入射を防ぐことが可能となるので、より鮮明な内視鏡画像を得ることができる。

また、本構成例の内視鏡は、分割した第１、第２の先端硬質部７１Ａ、７１Ｂに予め各種部品を組み付け、その後、組み付けた第１、第２の先端硬質部７１Ａ、７１Ｂを接合して固定しているので、極めて細く小さな先端部を構成する場合でも、対物レンズユニット４０を紛失することなく、各種部品の取付工程を簡単に行うことができる。

なお、前記実施形態、変形例および構成例においては、直視型の内視鏡として説明したが、これに限定されるものではなく、側視型の内視鏡においても、本構成を適用してもよい。

また、プリズム部材５４は、反射部５４Ｚによって入射光を直角反射する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、直角以外の角度で入射光を反射するように構成したものであってもよい。

本発明は、上述した実施形態、変形例および構成例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 光源装置
４ ビデオプロセッサ
５ モニタ
６ 先端部
７ 湾曲部
８ 可撓管部
９ 挿入部
１０ 操作部
１１ 湾曲操作ノブ
１２ 上下湾曲操作ノブ
１３ 左右湾曲操作ノブ
１４ａ 送気送水ボタン
１４ｂ 吸引ボタン
１５ スイッチ
１６ 処置具チャンネル挿通口
１７ ユニバーサルケーブル
２１ 観察窓
２２ 照明窓
２３ 先端開口
３０ 撮像装置
４０ 対物レンズユニット
４１、４３ 間隔環
４２、４４、 光学レンズ
４６ レンズ枠
５０ 撮像素子ユニット
５１ 撮像素子
５１Ａ 表面
５１Ｂ 裏面
５１Ｃ 先端側面
５１Ｄ 後端側面
５１Ｅ 両側側面
５１ａ 受光部
５２ 撮像ホルダ
５２Ａ 固定部
５２Ｂ 基端面
５３ 基板
５３Ａ 表面
５４ プリズム
５４Ａ 入射面
５４Ｂ 出射面
５４Ｘ 反射部
５５ 保護部材
５６ 複合ケーブル
５６ａ 信号処理用信号線
５７ 充填剤
５９ 孔
５９Ａ 固定用孔
６０ 第１の位置決め部
６０Ａ 段差部
６０ａ 位置決め面
６１ 第２の位置決め部
６１Ａ 段差部
６１ａ 位置決め面
６２ スペース
６２ 第２の位置決め部
６２ 突起部
６２ａ 面
６２ｂ 当接面
６３Ｚ 治具

Claims (6)

1. 対物レンズユニットと、
   前記対物レンズユニットを嵌合することで、前記対物レンズユニットの位置決めを行う撮像ホルダと、
   受光部を素子表面に有する撮像素子と、
   前記素子表面と対向する対向面を有し、前記撮像素子の前記受光部に撮像光を導くプリズム部材と、
   を具備した撮像ユニットを、挿入部の先端部に有する内視鏡において、
   前記対向面に沿う方向における前記プリズム部材に対する前記撮像素子の位置決めのために、前記撮像素子の素子側面が位置決めされる位置決め面を有した突出部または切り欠き部からなる撮像素子位置決め部を、前記プリズム部材の前記対向面に設け、前記撮像ホルダとの位置決めを行う撮像ホルダ位置決め部を、前記プリズム部材に設け、
   前記撮像ホルダは、基端面に固定用孔を有し、
   前記撮像ホルダ位置決め部は、前記プリズム部材の入射面の下部を切り欠いて形成された位置決め面を有する段差部であり、
   前記プリズム部材の前記入射面が前記固定用孔に嵌合し、かつ、前記段差部の位置決め面が前記撮像ホルダの基端面に当接することを特徴とする内視鏡。
2. 前記撮像素子位置決め部は、前記対向面に設けられた突出部からなり、
   前記位置決め面は、前記撮像素子の前記素子側面が当接する当接面であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記撮像素子位置決め部は、前記対向面に設けられた切り欠き部からなり、
   前記位置決め面は、前記撮像素子の前記素子側面と面一となる揃え面であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
4. 前記撮像素子位置決め部は、前記対向面であり、少なくとも一部が前記撮像光を出射する前記プリズム部材の出射面に設け、
   前記撮像ホルダと、前記プリズム部材と、前記撮像素子との間には充填剤が介在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の内視鏡。
5. 前記プリズム部材は、前記撮像光の光路方向を変更する反射面を有する光路変更部と、前記反射面を覆い保護する反射面保護部と、を有し、
   前記撮像素子位置決め部は、前記反射面保護部の基端側の下部から下方向に突起する突起部を有し、
   前記突起部の先端側の位置決め面が前記撮像素子の後端側面と当接することにより、前記撮像素子が前記プリズム部材に対し位置決めされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の内視鏡。
6. 前記素子表面に設けられ前記受光部を覆い保護する透光性を有した板状の受光部保護部材の表面である保護部材表面または前記撮像素子の前記素子表面が、前記プリズム部材の前記対向面と面接触するとともに、前記位置決め面に前記素子側面が位置決めされることにより、前記撮像素子が前記プリズム部材に対し位置決めされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の内視鏡。

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