JPWO2011027594A1 - 撮像ユニット - Google Patents

Abstract

撮像ユニットは、第１の光学系保持枠２１と第２の光学系保持枠２２とが第１の対物レンズ群４１，４２に入射される撮影光の光軸Ｏに直交する方向へ相対移動自在とし、第２の光学系保持枠２２と第３の光学系保持枠２３とが固体撮像素子５１に入射される撮影光の光軸Ｏに沿った方向に相対移動自在とし、組み付け時に所定の光学性能調整を行なえるようにした。

Description

本発明は、主に側視型、斜視型などの内視鏡装置に用いられ、撮影光の光路を変換するプリズムを有する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（斜視型）内視鏡装置がある。

側視型（斜視型）内視鏡装置には、挿入部の長軸に対して、所定の角度を有した観察方向を撮像する撮像ユニットが組み込まれている。この撮像ユニットは、例えば、ＪＰ特開２００５−１２１９６７号公報、ＪＰ特開２００６−２０１７９６号公報、およびＪＰ特開平９−２６２２０７号公報に開示されるような、観察光を反射して観察方向を変換するための光路変換光学部品であるプリズムが設けられている。
しかしながら、ＪＰ特開２００５−１２１９６７号公報、ＪＰ特開２００６−２０１７９６号公報、およびＪＰ特開平９−２６２２０７号公報に記載されるようなプリズムを有する撮像ユニットは、観察光学系の中途にプリズムが配置されるものが主流である。このように観察光学系の中途にプリズムが配置される従来の撮像ユニットは、組み立て時において、プリズムなどの加工バラツキ、及びレンズ保持枠の加工バラツキがあると光学性能が大きく左右されてしまう。

そのため、撮像ユニットは、プリズム、及びレンズ保持枠の加工精度が要求されるばかりか、所定の光学性能を満たす必要があり、生産性、及び組立性の効率向上を図り、歩留まりを向上させることが要望されている。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プリズムを有する撮像ユニットの生産性、及び組立性の効率を向上させ、撮像ユニットの歩留まりを向上させることを目的としている。

上記目的を達成すべく、第１の発明に係る撮像ユニットは、第１の対物レンズ群を保持する第１の光学系保持枠と、前記第１の光学系保持枠に嵌着され、第２の対物レンズ群を保持し、前記第１の対物レンズ群に入射する撮影光を反射して光路変換するプリズムを収納する第２の光学系保持枠と、前記第２の光学系保持枠に嵌着され、前記プリズムによって光路変換された前記撮影光を検出して光電変換する撮像素子を保持する第３の光学系保持枠と、を具備し、前記第１の光学系保持枠と前記第２の光学系保持枠とが前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する方向へ相対移動自在とし、前記第２の光学系保持枠と前記第３の光学系保持枠とが前記固体撮像素子に入射される前記撮影光の光軸に沿った方向に相対移動自在とし、組み付け時に所定の光学性能調整を行なえるようにしたことを特徴とする。

また、第２の発明に係る撮像ユニットは、プリズムが収納されるプリズム収納枠を有し、撮影光が入射されて前記プリズムによって光路を変換して出射するプリズムユニットと、
前記プリズム収納枠内に形成され、前記プリズムが前記撮影光の光軸に直交する方向から収納できるように、前記プリズム収納枠の側部に開口部を有するプリズム収納部と、前記開口部を覆うように前記プリズム収納枠に嵌着されるカバー体と、を具備することを特徴とする。

以上に記載の本発明によれば、従来よりも生産性、及び組立性の効率を向上させることができ、歩留まりが向上するプリズムを備えた撮像ユニットを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係り、側視型の電子内視鏡装置を含む電子内視鏡システムの構成を示す図 同、撮像ユニットの構成を示す斜視図 同、撮像ユニットの構成を示す前面図 同、撮像ユニットの構成を示す側面図 同、撮像ユニットの構成を示す分解断面図 同、プリズムユニットの構成を示す側面図 同、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 本発明の第２の実施の形態に係り、撮像ユニットの構成を示す正面図 同、図９のＸ−Ｘに沿った撮像ユニットの構成を示す断面図 同、プリズムが収容された状態を説明するためのプリズム収納枠の断面図、 同、変形例のプリズム収納枠の構成を示す断面図 本発明の第３の実施の形態に係り、プリズムの構成を示す斜視図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 本発明の第４の実施の形態に係り、後方斜視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態を示す部分断面図 同、図１５の撮像ユニットにおけるプリズムの構成を示す平面図 同、側視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態を示す部分断面図 同、図１６とは異なる角度の後方斜視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態を示す部分断面図

以下、本発明である撮像ユニットについて説明する。なお、以下の説明において、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場合がある。

（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８に基づいて以下に説明する。図１から図８は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は側視型の電子内視鏡装置を含む電子内視鏡システムの構成を示す図、図２は撮像ユニットの構成を示す斜視図、図３は撮像ユニットの構成を示す前面図、図４は撮像ユニットの構成を示す側面図、図５は撮像ユニットの構成を示す分解断面図、図６はプリズムユニットの構成を示す側面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図、図８は撮像ユニットの構成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、側視型のうち、ここでは後方斜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１９ａ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２０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。

次に、撮像ユニット２０の具体的な構成について、図２から図８に基づいて、以下に説明する。この撮像ユニット２０は、電子内視鏡装置２における挿入部９の先端部６に内蔵されている。

図２から図４に示すように、撮像ユニット２０は、第１の光学系保持枠である第１の光学系保持手段のレンズユニット２１と、このレンズユニット２１に嵌着される第２の光学系保持枠である第２の光学系保持手段のプリズムユニット２２と、このプリズムユニット２２に嵌着される第３の光学系保持枠である第３の光学系保持手段の撮像手段であるＣＣＤユニット２３と、を主に有して構成されている。この撮像ユニット２０は、挿入部９の長手軸（挿入軸、図４の軸ｙ）に直交する軸（図４の軸ｘ）に対して、さらに後方へ所定の角度θ（例えば、角度１０°）が設定された後方斜視型の撮像装置である。

レンズユニット２１は、第１の保持枠である、金属などから形成された略筒状の前方レンズ保持枠３１を有している。この前方レンズ保持枠３１は、上部側の外周部に外向フランジ３１ａが形成され、対物光学系である前方レンズ群が内部に配設されている。なお、前方レンズ保持枠３１の外向フランジ３１ａは、電子内視鏡装置２の先端部６に撮像ユニット２０を配置するときに、図示しないが、先端部６の先端構成部である硬質枠へ撮像ユニット２０を嵌着する際に位置決めするためのものである。

前方レンズ保持枠３１の上部開口位置には、前方レンズ群の一部であって、電子内視鏡装置２の先端部６で露出する観察窓となる対物レンズである平凹レンズ４１が接着剤などにより嵌着されている。また、前方レンズ保持枠３１は、図５に示すように、前方レンズ群の一部であって、平凸レンズ４２、及び光学フィルタなどの光学部材４４が内部に配置されて接着固定されている。

なお、平凸レンズ４２と光学部材４４の間には、間隔管４３が設けられている。また、前方レンズ保持枠３１は、光学部材４４が設置される直近の下方位置に、長手軸（前方レンズ群に入射する撮影光軸Ｏ）に直交する方向に孔軸を有する断面真円状の貫通孔部３２が形成されている。

光路変換手段となるプリズムユニット２２は、略円柱形状の収納手段であるプリズム収納枠３３と、このプリズム収納枠３３に対して所定の角度θ（例えば、角度１０°）を有して傾倒して連設された円筒状の後方レンズ保持枠３４と、を有している。これらプリズム収納枠３３と後方レンズ保持枠３４は、金属などによって一体的に形成された第２の保持枠を構成している。

プリズム収納枠３３は、入射面４５ａと出射面４５ｂのなす角が鈍角のプリズム４５を収納するため凹部形成されており、側周部で開口するプリズム収納部３５を有している。また、プリズム収納枠３３は、外周部の上方位置にプリズム収納部３５に連通する円形状の開口部３３ａが形成されている。この開口部３３ａは、レンズユニット２１の前方レンズ群に入射する撮影光束をプリズム４５へ導光させるための孔部である。

また、プリズム収納枠３３は、プリズム収納部３５を形成する斜面部３３ｂを有している。この斜面部３３ｂは、プリズム収納枠３３に配置されたプリズム４５の反射面４５ｃが対向配置される。なお、斜面部３３ｂの略中央部分には、プリズム４５の反射面４５ｃと点接触して当接する略半球状（ドーム状）の凸部３６が形成されている。

さらに、プリズム収納枠３３は、プリズム収納部３５の上部一面を形成する上部内面３３ｃを有している。この上部内面３３ｃは、プリズム収納部３５に配置されたプリズム４５の入射面４５ａと面接触して当接するように開口部３３ａの周囲に形成された平面である。なお、プリズム４５の入射面４５ａは、レンズユニット２１から入射される撮影光束外の領域のみが上部内面３３ｃと当接する。また、プリズム収納部３５は、斜面部３３ｂを斜面とする断面略三角形の凹部であって、後方レンズ保持枠３４と連通するようにプリズム収納枠３３に形成されている。

また、プリズム収納枠３３は、図６、及び図７に示すように、プリズム収納部３５の開口部３５ａが設けられ、一方側の側周部が断面凹状に切り欠かれた凹部３３ｄを有している。そして、プリズム収納枠３３は、プリズム４５が凹部３３ｄの開口部３５ａからプリズム収納部３５内に挿入配置される。つまり、プリズム４５は、プリズム収納枠３３の側部に形成されたプリズム収納部３５の開口部３５ａから、光路を反射して変換する撮影光の光軸Ｏに直交する方向に沿って、プリズム収納部３５内へ収納配置されてプリズム収納枠３３へ組み付けられる。そして、プリズム収納枠３３は、一面が円弧状に形成された板状のカバー手段であるカバー体３７がプリズム収納部３５の開口部３５ａを塞ぐように凹部３３ｄと嵌合され、接着剤などにより固着される。

また、プリズム収納部３５内に挿入配置されるプリズム４５は、一側面にＵＶ（紫外線硬化型）接着剤２６が塗布され、このＵＶ接着剤２６が塗布された面側からプリズム収納部３５内に配置される。つまり、プリズム４５は、プリズム収納部３５の開口部３５ａと反対側のプリズム収納部３５を形成する底面部とＵＶ接着剤２６に紫外線（ＵＶ）が開口部３５ａ側から照射されてプリズム収納部３５内に固着される。

なお、カバー体３７が装着されたプリズム収納枠３３は、前方レンズ保持枠３１の貫通孔部３２内に挿通配置自在な断面真円の円柱形状となっており、貫通孔部３２の孔径とプリズム収納枠３３の外径が、同等、またはプリズム収納枠３３の外径のほうが若干小さい真円形状に設定されている。つまり、プリズム収納枠３３は、前方レンズ保持枠３１の貫通孔部３２に挿通配置可能な構成となっている。なお、プリズム収納枠３３は、円柱形状に限定することなく、例えば、矩形体でも良く、これに対応して、前方レンズ保持枠３１の貫通孔部３２も矩形体形状の孔部としても良い。

図５に戻って、後方レンズ保持枠３４には、対物レンズ群の後方レンズ群を構成する両凸レンズ４７、及びこの両凸レンズ４７に接合されたメニスカス凹レンズ４８が固着されている。また、後方レンズ保持枠３４には、両凸レンズ４７とプリズム４５の出射面４５ｂと当接するように、両凸レンズ４７とプリズム４５の間に間隔管４６が配置されている。

ＣＣＤユニット２３は、第３の保持枠である略円筒状のＣＣＤホルダ３８と、このＣＣＤホルダ３８の周囲を覆う熱収縮チューブ２４と、を有し、熱収縮チューブ２４の基端部からケーブル２５が後方へ向けて延設されている。

ＣＣＤホルダ３８は、光学フィルタなどの光学部品４９を保持し、この光学部品４９の基端面に接合されたカバーガラス５０と、このカバーガラス５０の基端面に接合され、撮影光を検出して光電変換する撮像手段を構成する固体撮像素子のＣＣＤ５１と、このＣＣＤ５１と電気的に接続され、電子部品が実装されている回路基板５２と、が内部に配置されている。

なお、カバーガラス５０は、前面がＣＣＤホルダ３８に保持された光学部品４９の後面と光学接着剤により固着され、後面がＣＣＤ５１の受光素子を覆うように、ＣＣＤ５１の前面と光学接着剤により固着されている。また、回路基板５２には、ケーブル２５内に配設された複数の通信線５３が半田などにより、電気的に接続されている。なお、固体撮像素子は、ＣＣＤ５１に限定することなく、ＣＭＯＳセンサなどでも良い。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット２０の組み立て手順について、以下に説明する。
先ず、レンズユニット２１、プリズムユニット２２、及びＣＣＤユニット２３が個々に組み立てられる。

詳述すると、レンズユニット２１は、前方レンズ保持枠３１の所定位置に、絞り、平凹レンズ４１、平凸レンズ４２、及び光学部材４４、が接着固定される（図５参照）。
また、プリズムユニット２２の組み立てにおいては、先ず、プリズム４５の一方の側面にＵＶ接着剤２６が塗布される。このプリズム４５の一方の側面は、プリズム４５がプリズム収納部３５内に配置されるときに、プリズム収納部３５の底面と対向する面である。

そして、プリズム４５がプリズム収納枠３３の凹部３３ｄに形成されたプリズム収納部３５の開口部３５ａから、このプリズム収納部３５内に収納される（図６、及び図７参照）。このとき、プリズム４５は、入射面４５ａがプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃと対向され、且つ、反射面４５ｃがプリズム収納枠３３の斜面部３３ｂと対向された状態で方向が決められて、プリズム収納部３５内に収納される。つまり、プリズム４５は、撮影光束外の入射面４５ａがプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃに面接触して当接され、反射面４５ｃが斜面部３３ｂに形成された凸部３６と点接触に当接されて、プリズム収納部３５内に収納される。

次に、後方レンズ保持枠３４の基端開口から間隔管４６、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８が後方レンズ保持枠３４内に落とし込まれる。なお、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８は、予め接合した状態でも良い。

そして、プリズム４５が間隔管４６、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８を介して後方から前方へ向けて押し付けられる。これにより、プリズム４５の出射面４５ｂが間隔管４６に当接して、前方側へ押圧される。

このとき、プリズム４５は、反射面４５ｃが斜面部３３ｂに形成された凸部３６と点接触し、前方側へ押圧力を受けた状態で当て付けられる。そして、プリズム４５は、入射面４５ａがプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃに当て付けられる。

そのため、プリズム４５、またはプリズム収納枠３３の加工バラツキが多少生じていても、プリズム４５は、反射面４５ｃが凸部３６と点接触されると共に、入射面４５ａとプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃ、及び出射面４５ｂと間隔管４６が確実に面接触された状態となる。つまり、プリズム４５は、プリズム収納枠３３内で、１点接触と２面接触によって位置決めされた状態でプリズム収納枠３３内に収容される。

この状態のまま、プリズム収納枠３３の凹部３３ｄに形成されたプリズム収納部３５の開口部３５ａ側から、プリズム４５を介して紫外線（ＵＶ）が照射される。こうして、プリズム４５は、入射面４５ａとプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃ、及び出射面４５ｂと間隔管４６が確実に面接触した状態のままプリズム収納部３５内で、側面に塗布されたＵＶ接着剤２６が硬化されてプリズム収納枠３３に固着される。

なお、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８は、ＵＶ接着剤などの光学接着剤によって、後方レンズ保持枠３４に固着される。

最後に、図７に示したように、プリズム収納枠３３の凹部３３ｄにカバー体３７が嵌合接着されて、プリズム収納部３５の遮光性が確保された状態で、プリズムユニット２２の組み立てが終了する。

また、ＣＣＤユニット２３は、ＣＣＤホルダ３８に、絞り、光学部品４９、カバーガラス５０、ＣＣＤ５１、回路基板５２、及びケーブル２５が組み付けられる。そして、ＣＣＤホルダ３８は、外周部に熱収縮チューブ２４が熱処理されて収縮して被覆される（図５参照）。なお、カバーガラス５０、ＣＣＤ５１、回路基板５２、及びケーブル２５は、ＣＣＤホルダ３８へ装着される以前に、予め組み付けられた状態としても良い。

以上のように、組み立てられたレンズユニット２１、プリズムユニット２２、及びＣＣＤユニット２３は、冶具によって保持固定されて、夫々が所定の光学性能を満足する位置に調整されて組み付けられる。

具体的には、図８に示すように、プリズムユニット２２のプリズム収納枠３３がレンズユニット２１の前方レンズ保持枠３１に形成された貫通孔部３２に挿通配置され、プリズムユニット２２の後方レンズ保持枠３４にＣＣＤユニット２３のＣＣＤホルダ３８が外挿嵌合される。

つまり、レンズユニット２１とプリズムユニット２２は、夫々が接着剤によって固定される前において、前方レンズ保持枠３１の長手軸Ａ（前方レンズ群に入射される撮影光軸Ｏ）に直交するプリズム収納枠３３の長手軸Ｂに沿った方向（ＣＣＤホルダ３８の長手軸Ｃに対して所定の角度θ傾斜した方向）に相対的に移動自在であって、長手軸Ｂ回りに相対的に回動自在となっている。

換言すると、プリズム収納枠３３と前方レンズ保持枠３１は、プリズム収納枠３３の長手軸Ｂに沿った方向に相対的に移動自在であって、この長手軸Ｂ回りに相対的に回動自在となっている。

また、プリズムユニット２２とＣＣＤユニット２３は、夫々が固定される前において、ＣＣＤホルダ３８の長手軸Ｃ（プリズム４５によって反射されたＣＣＤ５１に入射される撮影光軸Ｏ）に沿って、相対的に移動自在となっている。

換言すると、後方レンズ保持枠３４とＣＣＤホルダ３８は、ＣＣＤホルダ３８の長手軸Ｃに沿って、相対的に移動自在となっている。

このように、本実施の形態の撮像ユニット２０は、組み立て時に、レンズユニット２１、プリズムユニット２２、及びＣＣＤユニット２３の夫々が相対的に移動、または回動することができる構成となっている。

つまり、レンズユニット２１とプリズムユニット２２は、プリズム収納枠３３の長手軸Ｂに沿った相対移動、及びこの長手軸Ｂ回りの相対回動することができる構成としているため、互いの固定位置を微調整でき、観察画像の偏角、及び画角の調整が容易に行なえる。そして、レンズユニット２１とプリズムユニット２２は、所定の光学性能を満たした偏角、及び画角の位置でプリズム収納枠３３と前方レンズ保持枠３１とが、冶具によって位置決め固定され、熱硬化型接着剤によって固着される。

また、プリズムユニット２２とＣＣＤユニット２３は、ＣＣＤホルダ３８の長手軸Ｃに沿った相対移動できる構成としているため、互いの固定位置を微調整でき、観察画像のピント調整が容易に行える。そして、プリズムユニット２２とＣＣＤユニット２３は、所定の光学性能を満たしたピント位置で、後方レンズ保持枠３４とＣＣＤホルダ３８とが、冶具によって位置決め固定され、熱硬化型接着剤によって固着される。なお、これら偏角調整、画角の調整、及びピント調整は、同時に実施することができる。

以上に説明したように、本実施の形態の撮像ユニット２０は、プリズム４５を備えた構成であって、このプリズム４５、及び光学部保持する各保持枠の加工バラツキが生じていても、各ユニット２１，２２，２３の固定位置を調整することで、観察画像の偏角、画角、及びピントの調整が同時に行える構成となっている。さらに、撮像ユニット２０は、プリズム４５をプリズム収納枠３３へ収納固定する時に、プリズム収納枠３３へのプリズム４５の位置決めが容易に行え、所定の光学性能を満たすためにプリズム４５の設置調整する必要がない構成となっている。また、プリズム収納枠３３は、プリズム４５が側部方向（プリズム４５が反射する撮影光の光軸Ｏに直交した方向）から収納配置できるように、プリズム収納部３５の開口部３５ａを側部に形成することで、プリズム４５の反射面４５ｃを凸部３６と点接触して、入射面４５ａをプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃに面接触させるようにするための位置決めが容易に行える構成となっている。

以上から、撮像ユニット２０は、組立性の効率が良くなり、生産性が安定する。その結果、撮像ユニット２０は、製造時に光学性能を満たさない不良品の数が減少し、歩留まりが飛躍的に向上する。

さらに、撮像ユニット２０は、後方斜視タイプのものであり、入射面４５ａと出射面４５ｂとのなす角が鈍角となるプリズム４５が用いられる。このような後方斜視タイプの従来の撮像ユニットは、プリズムの出射面側で光線の有効径が大きくなる傾向がある。これに対して、本実施の形態の撮像ユニット２０は、レンズユニット２１とは別体としたプリズムユニット２２の構成とすると共に、プリズム収納枠３３の側部からプリズム４５をプリズム収納部３５へ収納できる構成としたため、プリズム収納枠３３の大型化を防止することができる。

なお、本実施の形態のプリズム４５は、入射面４５ａと出射面４５ｂとのなす角が直角（角度９０°）に所定の角度θ（例えば、角度１０°）を加えた鈍角（９０°＋θ、例えば、角度１００°）に設定されている。これは、レンズユニット２１からの撮影光が入射面４５ａに対して垂直に入射させて、反射面４５ｃにより反射した撮影光が出射面４５ｂに対して垂直に出射させるためである。上述したように、プリズム４５は、反射面４５ｃが凸部３６と点接触した状態で、入射面４５ａとプリズム収納枠３３の上部内面３３ｃ、及び出射面４５ｂと間隔管４６が確実に面接触してプリズム収納枠３３に配置される。これにより、プリズム４５の入射面４５ａは、レンズユニット２１の前方レンズ群から入射される撮影光軸Ｏと略垂直に保たれる。また、プリズム４５の出射面４５ｂは、反射面４５ｃで反射した撮影光軸Ｏと略垂直に保たれる。そのため、斜視角、及び光学性能のバラツキは、プリズム４５の加工精度により略保障することができる。

また、本実施の形態の撮像ユニットは、側視型のうちの、後方斜視タイプを例示したが、これに限定することなく、勿論、前方斜視タイプ、プリズム４５による撮影光路変換角度が９０°となる側視タイプなどにも適用可能である。

（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について、図９から図１２に基づいて、以下に説明する。
尚、図９から図１２は、本発明の第２の実施の形態に係り、図９は撮像ユニットの構成を示す正面図、図１０は図９のＸ−Ｘに沿った撮像ユニットの構成を示す断面図、図１１はプリズムが収容された状態を説明するためのプリズム収納枠の断面図、図１２は変形例のプリズム収納枠の構成を示す断面図である。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。

本実施の形態の撮像ユニット２０は、撮影光を角度９０°で反射して光路変換する光路変換手段であるプリズム４５を備えた側視タイプであって、図９、及び図１０に示すように、レンズユニット２１の前方レンズ保持枠３１に嵌合されるプリズムユニット２２のプリズム収納枠３３が矩形体となっている。なお、プリズム収納枠３３は、矩形体とした方が外形を小さくすることができる利点がある。このプリズム収納枠３３に対応して、前方レンズ保持枠３１に形成される貫通孔３９も矩形体形状の孔部である。なお、第１の実施の形態と同様に、プリズム収納枠３３は、勿論、円柱形状としても良く、これに対応して、貫通孔３９も円柱形状の孔部としても良い。

また、撮像ユニット２０が側視タイプであるため、本実施の形態のプリズムユニット２２は、プリズム収納枠３３と後方レンズ保持枠３４の軸が直線形状となっている。つまり、レンズユニット２１とプリズムユニット２２は、互いの長手軸が直交した状態で嵌合される。なお、図１０において、ＣＣＤユニット２３は、図示していないが、第１の実施の形態と同一の構成を有している。

本実施の形態のプリズム４５は、プリズム収納枠３３のプリズム収納部３５へ配置された状態において、出射面４５ｂにおける反射面４５ｃで反射した撮影光束外の領域がプリズム収納部３５を形成するプリズム収納枠３３の基端内面６１と面接触して突き当てられた状態となっている。このプリズム収納枠３３の基端内周部分には、内方へ突起した内向フランジ６２が形成されており、この内向フランジ６２の前端面が上記基端内面６１を構成している。

また、プリズム４５は、出射面４５ｂがプリズム収納枠３３の上部開口に落とし込まれた間隔管５６と面接触して突き当てられた状態となっている。なお、プリズム収納枠３３は、間隔管５６の上部側に光学フィルタなどの板状の光学部材５７が配設されている。

プリズム収納枠３３の斜面部３３ｂには、プリズム４５の反射面４５ｃと線接触する凸部５５が設けられている。つまり、本実施の形態の凸部５５は、円柱を長手方向に切断した所謂、蒲鉾形状をしており、斜面部３３ｂ上に盛り上がるように突起した構成である（図１０、及び図１１参照）。これにより、凸部５５は、プリズム４５の反射面４５ｃと線接触して当接する。

また、プリズム収納枠３３は、図１１に示すように、側面にプリズム収納部３５が開口する凹部３３ｄが形成されている。そして、一側面にＵＶ接着剤２６が塗布されたプリズム４５は、凹部３３ｄに設けられたプリズム収納部３５の開口部３５ａ側からプリズム収納部３５へ収納される。

具体的には、プリズム４５は、出射面４５ｂがプリズム収納枠３３の基端内面６１と対向され、且つ、反射面４５ｃがプリズム収納枠３３の斜面部３３ｂと対向された状態で方向が決められて、プリズム収納部３５内に収納される。つまり、プリズム４５は、出射面４５ｂがプリズム収納枠３３の基端内面６１と面接触して当接され、反射面４５ｃが斜面部３３ｂに形成された凸部５５と線接触に当接されて、プリズム収納部３５内に収納される。

次に、プリズム収納枠３３の上部開口から間隔管５６、及び光学部材５７がプリズム収納枠３３内に落とし込まれる。そして、プリズム４５が間隔管５６、及び光学部材５７を介して上方から下方へ向けて押し付けられる。これにより、プリズム４５の入射面４５ａが間隔管５６に当接して、下方側へ押圧される。

このとき、プリズム４５は、反射面４５ｃが斜面部３３ｂに形成された凸部５５と線接触し、下方側へ押圧力を受けた状態で当て付けられる。そして、プリズム４５は、出射面４５ｂがプリズム収納枠３３の基端内面６１に当て付けられる。

第１の実施の形態と同様に、プリズム４５、またはプリズム収納枠３３の加工バラツキが多少生じていても、プリズム４５は、反射面４５ｃが凸部５５と線接触されると共に、出射面４５ｂとプリズム収納枠３３の基端内面６１、及び入射面４５ａと間隔管５６が確実に面接触された状態となる。つまり、プリズム４５は、プリズム収納枠３３内で、１線接触と２面接触によって位置決めされた状態でプリズム収納枠３３内に収容される。

この状態のまま、プリズム収納枠３３の凹部３３ｄに形成されたプリズム収納部３５の開口部３５ａ側から、プリズム４５を介して紫外線（ＵＶ）が照射される。こうして、プリズム４５は、出射面４５ｂとプリズム収納枠３３の基端内面６１、及び入射面４５ａと間隔管５６が確実に面接触した状態のままプリズム収納部３５内で、側面に塗布されたＵＶ接着剤２６が硬化されてプリズム収納枠３３に固着される。なお、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８は、後方レンズ保持枠３４の基端開口から後方レンズ保持枠３４内に落とし込まれる。そして、両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８は、ＵＶ接着剤などの光学接着剤によって、後方レンズ保持枠３４に固着される。

以上のような構成としても、本実施の形態の撮像ユニット２０は、第１の実施の形態と同様の効果を備え、特に、組立性の効率が良くなり、生産性が安定する。その結果、撮像ユニット２０は、製造時に光学性能を満たさない不良品の数が減少し、歩留まりが飛躍的に向上する。また、本実施の形態の撮像ユニットは、側視タイプを例示したが、これに限定することなく、勿論、前方斜視タイプ、後方斜視タイプなどにも適用可能である。

なお、図１２に示すように、プリズム４５の側面と接着固定され、プリズム収納枠３３のプリズム収納部３５を形成している内側面に略半球状（ドーム状）の凸部６５を設けても良い。このようにプリズム収納枠３３の上記内側面に凸部６５を設けることで、プリズム４５の側面と凸部６５を点接触させて形成される隙間にＵＶ接着剤２６が溜まるように構成される。つまり、このような構成とすることで、余分なＵＶ接着剤２６がプリズム４５における撮影光束が通過する部分へ付着することが防止される。

（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について、図１３、及び図１４に基づいて、以下に説明する。
尚、図１３、及び図１４は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１３はプリズムの構成を示す斜視図、図１４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。

本実施の形態のプリズム４５は、図１３に示すように、７面体であって、入射面４５ａと出射面４５ｂのなす角θが例えば１００°を有した三角プリズムである。
このプリズム４５には、入射面４５ａに対して直角（９０°）の角度を有して反射面４５ｃまで平面形成された第１の面４５ｄと、出射面４５ｂに対して直角（９０°）の角度を有して反射面４５ｃまで平面形成された第２の面４５ｅと、が形成されている。このように構成されたプリズム４５は、図１５に示すように、撮像ユニット２０のプリズムユニット２２内に配置される。
なお、本実施の形態の撮像ユニット２０は、後方斜視タイプであって、レンズユニット２１がプリズムユニット２２の上部側に設けられた管状部に内挿して嵌合される構成となっている。

プリズムユニット２２のプリズム収納枠３３は、プリズム収納部３５の開口部３５ａが下部に設けられ、この開口部を塞いで遮光するカバー体６３を有している。プリズム収納枠３３には、下部に設けられた開口部３５ａからプリズム４５がプリズム収納部３５内に収納される。

具体的には、プリズム４５は、出射面４５ｂがプリズム収納枠３３の基端側を向くように、入射面４５ａ側からプリズム収納部３５内に向けて収納される。このとき、プリズム４５は、出射面４５ｂと垂直の第２の面４５ｅが入射面４５ａ方向に向けて押さえ付けられることで、入射面４５ａがプリズム収納部３５の一面を形成する上部内面３３ｃと面接触して当接すると共に、第１の面４５ｄがプリズム収納枠３３の内面であって、プリズム収納部３５の一側面を形成する基準面３３ｅに突き当てられる。なお、基準面３３ｅは、プリズム収納枠３３内において、プリズム４５の第１の面４５ｄに面接触するように、上部内面３３ｃとのなす角が直角（９０°）となるように平面形成されている。

このように、プリズム４５は、入射面４５ａが上部内面３３ｃに突き当てられ、第１の面４５ｄが基準面３３ｅに突き当てられて位置決めされ、プリズム収納枠３３のプリズム収納部３５内で接着固定される。つまり、プリズム４５は、入射面４５ａと第１の面４５ｄの２面がプリズム収納枠３３の内面に面接触して当接した状態で位置決めされる。

最後に、開口部３５ａを塞ぐようにカバー体６３がプリズム収納枠３３に接着固定されて遮光性が確保されると共に、熱硬化接着剤などで各光学系がプリズム収納枠３３に固着される。

以上のように、本実施の形態の撮像ユニット２０は、第２の面４５ｅを押すだけで、入射面４５ａを上部内面３３ｃに、第１の面４５ｄを基準面３３ｅに同時に突き当てることができ、簡単、且つ正確にプリズム４５をプリズム収納枠３３に位置決めして、収納配置することができる。

（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について、図１５から図１８に基づいて、以下に説明する。
尚、図１５から図１８は、本発明の第４の実施の形態に係り、図１５は後方斜視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態を示す部分断面図、図１６は図１５の撮像ユニットにおけるプリズムの構成を示す平面図、図１７は側視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態を示す部分断面図、図１８は図１６とは異なる角度の後方斜視タイプの撮像ユニットが先端部に配置された状態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２０は、図１５に示すように、後方斜視タイプであって、電子内視鏡装置２の挿入部９の先端部６に配置される。
撮像ユニット２０の視野方向は、挿入部９の挿入軸（長手軸）ｙに直交した軸ｘ方向に対して、所定の角度θだけ後方に傾けられるように設定されている。そして、後方レンズ群である両凸レンズ４７、及びメニスカス凹レンズ４８と、光学部品４９、カバーガラス５０、及びＣＣＤ５１が挿入軸ｙに対して所定の角度βに傾けられて配置されている。なお、撮像ユニット２０は、前方レンズ群である平凹レンズ４１、及び平凸レンズ４２が軸ｘ方向に対して、所定の角度θ傾けられて配置されている。なお、各レンズ４１、４２、４７、４８、プリズム４５、光学部品４９、カバーガラス５０、及びＣＣＤ５１は、一体的に保持枠７５に保持されている。

また、撮像ユニット２０に配設されるプリズム４５は、図１６に示すように、入射面４５ａと出射面４５ｂとのなす角αとし、視野方向が挿入部９（図１参照）の挿入軸ｙに直交した軸ｘ方向に対して、所定の角度θだけ後方に傾けられるように設定されている。この状態において、プリズム４５は、入射面４５ａから入射されて、反射面４５ｃで反射される撮影光軸Ｏが反射後に挿入部９の挿入軸ｙに対して、所定の角度βとなるように光学設定されている。

図１６では、例えば、プリズム４５の上記なす角αが角度９６°、及び上記所定の角度βが角度６°に設定されており、視野方向となる上記所定の角度θが角度１２°（挿入軸ｙに対して、角度１０２°）となるように、撮像ユニット２０が先端部６に組み付けられた状態である。

つまり、プリズム４５は、上記所定の角度θ（θ＝１２°）に対して、上記所定の角度β（β＝６°）が小さく（θ＞β）なるように設定されている。これは、後方斜視タイプの撮像ユニット２０に直角プリズム（α＝９０°）を使用する場合に比して、プリズム４５は、上記所定の角度βが小さくすることができるため、撮像ユニット２０全体の大きさを小さくすることができ、挿入部９の先端部６の外径を小型化することができる。

そのため、本実施の形態のプリズム４５は、例えば、上記なす角αと、上記所定の角度θと、上記所定の角度βの関係が、α−９０°＝θ−βとなるように設定されている。

このように各レンズ、及びプリズム４５を構成することで、図１７に示す、視野方向となる上記所定の角度θが角度０（ゼロ）°（挿入軸ｙに対して、角度９０°）の直視タイプ、及び図１８に示す、視野方向となる上記所定の角度θが角度６°（挿入軸ｙに対して、角度９６°）の後方斜視タイプのような視野方向が異なる電子内視鏡装置２に先端部６の外径を変えることなく、本実施の形態の撮像ユニット２０を用いることができる。

なお、以上に記載した発明は、上記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。

本出願は、２００９年９月３日に日本国に出願された特願２００９−２０３９７４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

上記目的を達成すべく、本発明に係る一態様の撮像ユニットは、第１の対物レンズ群を保持する第１の光学系保持枠と、前記第１の光学系保持枠に嵌着され、第２の対物レンズ群を保持し、前記第１の対物レンズ群に入射する撮影光を反射して光路変換するプリズムを収納する第２の光学系保持枠と、前記第２の光学系保持枠に嵌着され、前記プリズムによって光路変換された前記撮影光を検出して光電変換する撮像素子を保持する第３の光学系保持枠と、を具備し、前記第１の光学系保持枠は、前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する孔軸を有し、前記第２の光学系保持枠が挿通配置自在な貫通孔部が形成されるとともに、前記第１の光学系保持枠と前記第２の光学系保持枠とが前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する方向へ相対移動自在とし、前記第２の光学系保持枠と前記第３の光学系保持枠とが前記固体撮像素子に入射される前記撮影光の光軸に沿った方向に相対移動自在とし、組み付け時に所定の光学性能調整を行なえるようにした。

また、本発明に係る他の態様の撮像ユニットは、プリズムが収納されるプリズム収納枠を有し、撮影光が入射されて前記プリズムによって光路を変換して出射するプリズムユニットと、
前記プリズム収納枠内に形成され、前記プリズムが前記撮影光及び出射光の光軸に直交する方向から収納できるように、前記プリズム収納枠の側部に開口部を有するプリズム収納部と、前記開口部を覆うように前記プリズム収納枠に嵌着されるカバー体と、を具備する。

本実施の形態のプリズム４５は、図１３に示すように、７面体であって、入射面４５ａと出射面４５ｂのなす角θが例えば１００°を有した三角プリズムである。
このプリズム４５には、入射面４５ａに対して直角（９０°）の角度を有して反射面４５ｃまで平面形成された第１の面４５ｄと、出射面４５ｂに対して直角（９０°）の角度を有して反射面４５ｃまで平面形成された第２の面４５ｅと、が形成されている。このように構成されたプリズム４５は、図１４に示すように、撮像ユニット２０のプリズムユニット２２内に配置される。
なお、本実施の形態の撮像ユニット２０は、後方斜視タイプであって、レンズユニット２１がプリズムユニット２２の上部側に設けられた管状部に内挿して嵌合される構成となっている。

Claims (13)

1. 第１の対物レンズ群を保持する第１の光学系保持枠と、
   前記第１の光学系保持枠に嵌着され、第２の対物レンズ群を保持し、前記第１の対物レンズ群に入射する撮影光を反射して光路変換するプリズムを収納する第２の光学系保持枠と、
   前記第２の光学系保持枠に嵌着され、前記プリズムによって光路変換された前記撮影光を検出して光電変換する撮像素子を保持する第３の光学系保持枠と、
   を具備し、
   前記第１の光学系保持枠と前記第２の光学系保持枠とが前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する方向へ相対移動自在とし、前記第２の光学系保持枠と前記第３の光学系保持枠とが前記固体撮像素子に入射される前記撮影光の光軸に沿った方向に相対移動自在とし、組み付け時に所定の光学性能調整を行なえるようにしたことを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記第１の光学系保持枠は、前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する孔軸を有し、前記第２の光学系保持枠が挿通配置自在な貫通孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記貫通孔部が断面真円状に形成され、
   前記第１の光学系保持枠に嵌着される前記第２の光学系保持枠の嵌合部位が前記貫通孔部に挿嵌自在な円柱形状に形成され、
   前記第１の光学系保持枠と前記第２の光学系保持枠とが相対的に回動自在であることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記プリズムユニットは、前記プリズムが収納されるプリズム収納枠を有し、
   前記プリズム収納枠内に形成され、前記プリズムが前記撮影光の光軸に直交する方向から収納できるように、前記プリズム収納枠の側部に開口部を有するプリズム収納部と、
   前記開口部を覆うように前記プリズム収納枠に嵌着されるカバー体と、
   を具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像ユニット。
5. 前記プリズム収納枠の前記プリズムの反射面が対向配置される斜面部に凸部を有し、
   前記プリズムは、入射面の光束外の領域、または出射面の光束外の領域が前記プリズム収納枠の内面と当接し、反射面が前記凸部と当接して位置決めされて、前記プリズム収納部内に収容されることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
6. 前記プリズムの前記入射面と前記反射面のなす角が鈍角であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 前記プリズムは、前記プリズム収納枠の前記開口部から紫外線が照射され、前記プリズム収納部の底面に対向配置される一側面が紫外線硬化型接着剤によって、前記プリズム収納枠に固着されることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の撮像ユニット。
8. プリズムが収納されるプリズム収納枠を有し、撮影光が入射されて前記プリズムによって光路を変換して出射するプリズムユニットと、
   前記プリズム収納枠内に形成され、前記プリズムが前記撮影光の光軸に直交する方向から収納できるように、前記プリズム収納枠の側部に開口部を有するプリズム収納部と、
   前記開口部を覆うように前記プリズム収納枠に嵌着されるカバー体と、
   を具備することを特徴とする撮像ユニット。
9. 前記プリズム収納枠の前記プリズムの反射面が対向配置される斜面部に凸部を有し、
   前記プリズムは、入射面の光束外の領域、または出射面の光束外の領域が前記プリズム収納枠の内面と当接し、反射面が前記凸部と当接して位置決めされて、前記プリズム収納部内に収容されることを特徴とする請求項８に記載の撮像ユニット。
10. 前記プリズムの前記入射面と前記反射面のなす角が鈍角であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の撮像ユニット。
11. 前記プリズムは、前記プリズム収納枠の前記開口部から紫外線が照射され、前記プリズム収納部の底面に対向配置される一側面が紫外線硬化型接着剤によって、前記プリズム収納枠に固着されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載の撮像ユニット。
12. 第１の対物レンズ群を保持する第１の保持手段と、
    前記第１の保持手段に嵌着され、第２の対物レンズ群を保持し、前記第１の対物レンズ群に入射する撮影光を反射して光路変換する光路変換手段を収納する第２の保持手段と、
    前記第２の保持手段に嵌着され、前記光路変換手段によって光路変換された前記撮影光を検出して光電変換する撮像手段を保持する第３の保持手段と、
    を具備し、
    前記第１の保持手段と前記第２の保持手段とが前記第１の対物レンズ群に入射される前記撮影光の光軸に直交する方向へ相対移動自在とし、前記第２の保持手段と前記第３の保持手段とが前記撮像手段に入射される前記撮影光の光軸に沿った方向に相対移動自在とし、組み付け時に所定の光学性能調整を行なえるようにしたことを特徴とする撮像ユニット。
13. プリズムが収納される収納手段を有し、撮影光が入射されて前記プリズムによって光路を変換して出射する光路変換手段と、
    前記収納手段内に形成され、前記プリズムが前記撮影光の光軸に直交する方向から収納できるように、前記収納手段の側部に開口部を有するプリズム収納手段と、
    前記開口部を覆うように前記プリズム収納手段に嵌着されるカバー手段と、
    を具備することを特徴とする撮像ユニット。

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