JPWO2016080059A1 - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents

Abstract

撮像ユニット１は、光を導くための複数の光学部材１１−１８、２２−２４及び複数のレンズ枠１１、２１を有する対物レンズユニット２と、光を受光する撮像素子４１及び少なくとも一つの光学レンズ４４を保持する撮像素子保持枠４５を有する撮像素子ユニット３と、対物レンズユニット２に設けられたレンズ枠１１、２１同士の第１の嵌合面に第１接着剤を塗布して接着固定される第１枠固定部４と、第２レンズ枠２１と撮像素子保持枠４５との嵌合面であって第１の嵌合面の嵌合面積よりも大きな嵌合面積を有する第２の嵌合面に第１接着剤よりガラス転移温度が低い、第２接着剤を塗布して接着固定される第２枠固定部５と、を具備する。

Description

本発明は、内視鏡の挿入部に内蔵される固体撮像素子を有する内視鏡用撮像ユニットに関する。

近年、内視鏡は、医療分野及び工業用分野において利用されている。内視鏡は、細長い挿入部を細径な管内に挿入して観察、処置等を行うことができる。内視鏡においては、挿入性の向上を図るため、挿入部の細径化、硬質部の短縮化が求められている。

また、挿入部の先端部に内視鏡用撮像ユニット（以下、撮像ユニットと略記する）を内蔵した、いわゆる電子式の内視鏡においては、観察性能の向上を図るため、固体撮像素子の高画素化等が進められている。
撮像ユニットは、対物レンズユニットと、固体撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を一体にして構成される。撮像素子ユニットは、内視鏡を構成するユニットの中でも高価である。

対物レンズユニットは、複数の光学部材である光学レンズ、間隔環、及び絞り等をレンズ枠内に固設して構成される。
これに対して、撮像素子ユニットは、ＣＣＤ或いはＣ−ＭＯＳ等の固体撮像素子（以下、撮像素子と略記する）と、撮像素子及び各種電子部品を実装した回路基板と、回路基板に接続される複数の信号線と、を有して主に構成されている。

そして、対物レンズユニットと撮像素子ユニットとは、該対物レンズユニットを構成するレンズ枠と該撮像素子ユニットを構成する保持枠とを接着或いは接合によって、一体に固定して撮像ユニットとして構成されている。

特開２００９−２７３６４２号公報には、光学性能の位置合わせを容易にして、組立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が示されている。この内視鏡用撮像ユニットにおいてプリズムユニットには光軸を軸合わせした第１のレンズ保持枠嵌着部及び第２のレンズ保持枠嵌着部が設けてある。

したがって、第１のレンズ保持枠嵌着部を第１のレンズユニットに装着すると共に該第２のレンズ保持枠嵌着部を第２のレンズユニットに装着することによって容易に光軸合わせが行え、組立作業性が良好になる。なお、第２のレンズユニットには撮像素子ホルダのホルダ管が外嵌固着される。

また、特開２００６−０１５０７６号公報には、撮像ユニットの修理・交換に際しても、交換前の部品の再利用を可能にすることができる撮像装置が示されている。この撮像装置においては、レンズ枠とＣＣＤ保持枠との相互間の固定には固定部材を用いる。そして、レンズ枠とＣＣＤ保持枠との連結に際して、レンズ枠の基端側外周面とＣＣＤ保持枠の先端側内周面との相互に接する取り付け面（嵌合部）には、接着剤等を使用しないようになっている。
しかしながら、特開２００９−２７３６４２号公報の内視鏡用撮像ユニットでは、検査工程においてゴミの混入を発見したとき、内視鏡使用中においてレンズ割れ或いは曇り易くなった等の不具合が発生したとき、撮像ユニットを構成するレンズユニット及び撮像素子ユニットを破損させること無く分解して再利用することが難しい。
一方、特開２００６−０１５０７６号公報においては撮像ユニットの修理・交換は可能になるが、レンズ枠とＣＣＤ保持枠とを固定するための固定部材が必要になるとともに、固定部材でレンズ枠とＣＣＤ保持枠とを固定する作業が繁雑であった。また、固定部材は、挿入部の細径化を困難にする要因にも成り得る。

なお、１つの枠部材を挟んで先端側と基端側とにそれぞれ第１枠部材及び第２枠部材を設け、枠部材同士を接着或いは接合による枠固定部を設けて一体固定したとする。このとき、枠部材の先端側に設けられる第１の枠固定部の嵌合面積と枠部材の基端側に設けられる第２の枠固定部の嵌合面積とが異なり、それぞれの嵌合面に同じ接着剤を塗布して第１枠固定部及び第２枠固定部を設けると、負荷を掛けて枠固定部を破壊するとき、嵌合面積が小さな枠固定部が嵌合面積が大きな枠固定部よりも小さな負荷で破壊される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入部の細径化及び硬質部の短縮化を実現しつつ、レンズユニット及び撮像素子ユニットを破損させること無く、予め定めた枠固定部を破壊した後、分解して再利用することが可能な内視鏡用撮像ユニットを提供することを目的にしている。

本発明の一態様の内視鏡用撮像ユニットは、被写体からの光を導くための複数の光学部材、及び該複数の光学部材を保持する複数のレンズ枠を有する対物レンズユニットと、前記光を受光する固体撮像素子、及び少なくとも一つの光学レンズを保持する保持枠を有する撮像素子ユニットと、前記対物レンズユニットに設けられたレンズ枠同士の第１嵌合面に第１接着剤を塗布して接着固定される第１枠固定部と、前記対物レンズユニットのレンズ枠と前記撮像素子ユニットの保持枠との嵌合面であって前記第１の嵌合面の嵌合面積よりも大きな嵌合面積を有する第２の嵌合面に前記第１接着剤よりガラス転移温度が低い第２接着剤を塗布して接着固定される第２枠固定部と、を具備する。

内視鏡用撮像ユニットの一構成例を説明する図 対物レンズユニットを構成する第１レンズユニットを説明する図 対物レンズユニットを構成する第２レンズユニットを説明する図 第１レンズユニットと第２レンズユニットとの組み付けを説明する図 第１レンズ枠とプリズムとの関係を説明する図 一体に組み付けられた第１レンズユニット及び第２レンズユニットにプリズムユニットを組み付けて構成される対物レンズユニットを説明する図 対物レンズユニットと撮像素子ユニットとの組付けを説明する図 先端硬性部材に配置される撮像素子ユニットを示す図 撮像素子ユニットを備える側視型内視鏡を示す図 第２レンズユニットを構成する第２レンズ枠の他の構成を説明する図 第２レンズユニットを構成する第２レンズ枠の別の構成および撮像素子保持枠への組付け状態を示す図 第２レンズユニットを構成する第２レンズ枠の別の構成および撮像素子保持枠への組付け状態を示す図 第２レンズユニットを構成する第２レンズ枠の別の構成および撮像素子保持枠への組付け状態を示す図 対物レンズユニットと撮像素子ユニットとの固定強度を向上させる構成例を説明する図 対物レンズユニットと撮像素子ユニットとの固定強度を向上させる他の構成例を説明する図 光軸と撮像素子の中心線とが位置ずれした構成において、撮像素子を残留応力から保護する構成を説明する図 内視鏡用撮像ユニットの他の構成例を説明する図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下の説明に用いる各図において、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものもある。即ち、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

図１に示す内視鏡用撮像ユニットは、側視型内視鏡用の撮像ユニット１である。
撮像ユニット１は、対物レンズユニット２と、撮像素子ユニット３と、有して構成されている。対物レンズユニット２は、第１レンズユニット１０と、第２レンズユニット２０と、プリズム３１と、備えている。
符号４は、後述する第１枠固定部であって、対物レンズユニット２を構成するレンズユニット同士を接着固定している。符号５は、後述する第２枠固定部であって、対物レンズユニットと撮像素子ユニットとを接着固定している。

第１レンズユニット１０は、第１レンズ枠１１と、複数の光学部材である複数の光学レンズ１２、１３、１４と、複数の絞り１５、１６、１７と、間隔環１８と、を有している。

図２に示すように第１レンズ枠１１は、枠本体１１ｍと、連結部１１ｊとを有する。連結部１１ｊは、枠本体１１ｍの本体基端面１１ｍｒから予め定めた方向に予め定めた距離突出した凸部である。符号１１ｐは、後述するプリズム収容部３０を構成するプリズム収納側面であり、符号１１ｃは後述するカバー当接面である。

連結部１１ｊには貫通孔であってプリズム収容部３０に通じるレンズ枠固定孔１１ｈ５が設けられている。レンズ枠固定孔１１ｈ５には後述する第２レンズ枠２１の小径部２１ａが嵌合する。符号１１ｊｒは連結部基端面であり、符号１１ｊｆは連結部先端面である。

枠本体１１ｍは、予め定めたパイプ形状であって、第１枠孔１１ｈを備えている。第１枠孔１１ｈは、段付き貫通孔であって、本体先端面１１ｍｆ側から順に第１孔１１ｈ１、第２孔１１ｈ２、第３孔１１ｈ３、第４孔１１ｈ４が形成され、第１段差面１１ｓ１、第２段差面１１ｓ２、第３段差面１１ｓ３が設けられている。

なお、本体先端面１１ｍｆは、第１枠孔１１ｈの中心軸に直交する平面であって、第１段差面１１ｓ１、第２段差面１１ｓ２、第３段差面１１ｓ３も本体先端面１１ｍｆに平行な平面である。また、各孔の孔径は、予め定めた大きさに設定されており、第１孔１１ｈ１が最も大径で、第２孔１１ｈ２、第３孔１１ｈ３、第４孔１１ｈ４の順に小さくなっていく。プリズム収容部３０に通じる第１枠孔１１ｈの開口は、第４孔１１ｈ４の開口である。

本実施形態において、第３孔１１ｈ３には第３絞り１７、間隔環１８が順に収容され、第３絞り１７が第３段差面１１ｓ３上に配置され、その上に間隔環１８が当接配置されて接着剤によって接着固定される。

第３光学レンズ１４は、第３孔１１ｈ３に収容されて間隔環１８上に当接配置されて接着固定される。第３光学レンズ１４の先端部は、該レンズ１４が間隔環１８上に当接配置された状態において、第２段差面１１ｓ２から予め定めた距離突出する。接着剤は、第２段差面１１ｓ２及び第３光学レンズ１４の先端部外周面によって構成される接着剤溜まりに塗布される。

なお、間隔環１８を接着固定すること無く、第３絞り１７に当接配置させるようにしてもよい。この場合、当接配置された間隔環１８上に第３光学レンズ１４を当接配置させ、該第３光学レンズ１４を接着固定して間隔環１８を第３孔１１ｈ３内に配置する。

第１孔１１ｈ１には、第２絞り１６、第２光学レンズ１３、第１絞り１５、第１光学レンズ１２が順に収容され、第２絞り１６が第１段差面１１ｓ１上に配置され、その上に第２光学レンズ１３、第１絞り１５、第１光学レンズ１２がそれぞれ当接配置されて接着固定される。
接着剤は、本体先端面１１ｍｆから予め定めた距離突出した第１光学レンズ１２の先端部外周面及び本体先端面１１ｍｆに塗布される。

なお、第１レンズユニットの構成は、上述した構成に限定されるものでは無く、光学レンズ、絞り、間隔環の数、大きさ、形状等を適宜設定し、それらに合った第１レンズ枠を形作る。また、第１光学レンズ１２をろう付けで固定する場合には、第１光学レンズ１２に予め所定のメッキ処理を施す。

図１に示すように第２レンズユニット２０は、第２レンズ枠２１と、複数の光学部材である光学レンズ２２と、絞り２３と、間隔環２４と、を有している。
図３に示すように第２レンズ枠２１は、小径部２１ａと大径部２１ｂとを有する段付きパイプである。小径部２１ａは、第１レンズ枠１１の連結部１１ｊとの嵌合部であり、大径部２１ｂは後述する撮像素子保持枠４５との嵌合部である。

第２レンズ枠２１は、第２枠孔２１ｈを備えている。第２枠孔２１ｈは、段付き貫通孔であって、第２レンズ枠基端面２１ｒ側から順に第１孔２１ｈ１、第２孔２１ｈ２、第３孔２１ｈ３が形成され、第１段差面２１ｓ１、第２段差面２１ｓ２が設けられている。

なお、第２レンズ枠基端面２１ｒは、第２枠孔２１ｈの中心軸に直交する平面であって、第１段差面２１ｓ１は傾斜面であって、第２段差面２１ｓ２は第２レンズ枠基端面２１ｒに平行な平面である。また、各孔の孔径は、予め定めた大きさに設定されており、第１孔２１ｈ１が最も大径で、第２孔２１ｈ２、第３孔２１ｈ３の順に小さくなっていく。

本実施形態において、第２孔２１ｈ２に絞り２３、間隔環２４が順に収容され、絞り２３が第２段差面２１ｓ２上に配置され、その上に間隔環２４が当接配置されて接着剤によって接着固定される。

光学レンズ２２は、第２孔２１ｈ２に収容されて間隔環２４上に当接配置されて接着固定される。光学レンズ２２の基端部は、該レンズ２２が間隔環２４上に当接配置された状態において、第２孔２１ｈ２の基端側から予め定めた距離突出する。接着剤は、第１段差面２１ｓ１及び光学レンズ２２の先端部外周面によって構成される接着剤溜まりに塗布される。

なお、間隔環２４を接着固定すること無く、絞り２３に当接配置させるようにしてもよい。この場合、当接配置された間隔環２４上に光学レンズ２２を当接配置させ、該光学レンズ２２を接着固定して間隔環２４を第２孔２１ｈ２内に配置する。

また、符号２１ｆは第２レンズ枠先端面であり、符号２１ｐは、位置決め面である。位置決め面２１ｐは、連結部１１ｊの基端面１１ｊｒに当接する当接面である。また、本実施形態において、第１段差面２１ｓ１を傾斜面としているが第１段差面２１ｓ１は第２レンズ枠基端面２１ｒと平行な平面であってもよい。また、第２レンズユニットの構成は、上述した構成に限定されるものでは無く、光学レンズ、絞り、間隔環の数、大きさ、形状等を適宜設定し、それらに合った第２レンズ枠を形作る。

図４を参照して第１レンズユニット１０と第２レンズユニット２０との組付けを説明する。
図４に示す第１レンズユニット１０と第２レンズユニット２０とを一体に組み付ける際、第１レンズユニット１０を構成する第１レンズ枠１１に設けられた連結部１１ｊと、第２レンズユニット２０を構成する第２レンズ枠２１に設けられた小径部２１ａと、を接着固定する。

具体的に、第２レンズ枠２１の小径部２１ａを連結部１１ｊのレンズ枠固定孔１１ｈ５内に嵌合配置する。このとき、第２レンズ枠２１の位置決め面２１ｐを連結部１１ｊの連結部基端面１１ｊｒに当接配置させる。この当接状態において、第１接着剤が硬化することによって、第２レンズ枠２１の小径部２１ａが連結部１１ｊのレンズ枠固定孔１１ｈ５内に固定される。

この結果、第１レンズ枠１１に設けられた連結部１１ｊと破線に示す第２レンズ枠２１の小径部２１ａとが第１接着剤が硬化して構成された第１枠固定部４によって一体固定されて、第１レンズユニット１０と第２レンズユニット２０とが予め定めた状態に組み付けられる。

なお、第１接着剤は、連結部１１ｊの第１嵌合面となるレンズ枠固定孔１１ｈ５内に嵌合配置する以前に、第２レンズ枠２１の第１嵌合面となる小径部２１ａの外周面に予め塗布される、または、第２レンズ枠２１の小径部２１ａをレンズ枠固定孔１１ｈ５内に嵌合配置した後、小径部２１ａの外周面とレンズ枠固定孔１１ｈ５の内周面との隙間に供給される。

図５Ａ、図５Ｂに示すようにプリズム３１は、予め定めた形状に形作られており、入射面３１ａ、出射面３１ｂ、反射面３１ｃを有する。符号３０は、収容部であり、符号３２は、カバー部材である。カバー部材３２は、プリズム収容部３０内に収容されたプリズム３１の反射面３１ｃ等、外部に露出するプリズム面全体を覆う。

プリズム収容部３０は、第１レンズ枠１１の予め定めた部位に設けられ、プリズム収容部３０内にはプリズム３１が収容される。収容されるプリズム３１の入射面３１ａは、第１レンズユニット１０を構成する第１レンズ枠１１の本体基端面１１ｍｒに当接配置されて接着固定される。また、収容されるプリズム３１の出射面３１ｂは、第２レンズユニット２０を構成する第２レンズ枠２１の第２レンズ枠先端面２１ｆに当接配置されて接着固定される。
なお、プリズム３１の側面３１ｓは、それぞれ収容状態において、プリズム収容部３０のプリズム収納側面１１ｐに当接配置されている。

プリズム３１の入射面３１ａ出射面３１ｂ、及び側面３１ｓ以外の面である反射面３１ｃ及び他面３１ｅは、プリズム収容部３０の開口部分から露出している。プリズム収容部３０の開口部分から露出しているプリズム３１の面は、カバー部材３２によって覆われるようになっている。
カバー部材３２は、予め定めた形状に形作られている。カバー部材３２の内面３２ｉは、プリズム３１を覆う被覆領域３２ｉａと、カバー当接面１１ｃに当接して接着固定される固定領域３２ｉｂとに区分されている。

固定領域３２ｉｂは、被覆領域３２ｉａの両側部に設けられている。固定部３２ｉｂがカバー当接面１１ｃに配置されて接着固定された状態において、被覆領域３２ｉａが反射面３１ｃ及び他面３１ｅを被覆する。
この結果、図５Ｂの破線に示すように第１レンズ枠１１及び第２レンズ枠２１に接着固定されたプリズム３１と、カバー部材３２によって覆われた対物レンズユニット２が形成される。

なお、カバー部材３２の内面３２ｉが反射面である場合、内面３２ｉとプリズム３１の表面との隙間には遮光性を有する接着剤９０を充填して対物レンズユニット２が形成される。一方、カバー部材３２が遮光性を有する場合、接着剤９０を充填することなく対物レンズユニット２が形成される。
つまり、カバー部材３２または接着剤９０のうち、少なくとも一方は遮光性を有する。

図１に示すように撮像素子ユニット３は、撮像素子４１と、回路基板４２と、カバー部材を兼用する芯出しレンズ４３と、光学レンズ４４と、撮像素子保持枠４５と、絞り４６と、シールド部材４７と、熱収縮チューブ４８と、を有している。
撮像素子４１は、ＣＣＤ、或いは、Ｃ−ＭＯＳ等の固体撮像素子であって、回路基板４２の予め定めた位置に実装されている。

撮像素子４１の前面に設けられた撮像面は、対物レンズユニット２を通過した光を受光する。そして、撮像面は、透明な芯出しレンズ４３に覆われて保護されている。芯出しレンズ４３の一面は、撮像素子４１の前面に配置され、透明接着剤によって撮像素子４１に一体に接着固定される。
芯出しレンズ４３の前面には光学レンズ４４の一面が配置され、透明接着剤によって光学レンズ４４に一体に接着固定される。

撮像素子保持枠４５は、筒形状であって、対物レンズユニット２との嵌合部である。撮像素子保持枠４５は、空間部４５Ｓとレンズ配置孔４５ｈとを有する。レンズ配置孔４５ｈは、空間部４５Ｓと外部とを通じる貫通孔であって、レンズ配置孔４５ｈには光学レンズ４４が例えば接着剤によって一体固定される。

空間部４５Ｓは、第２レンズユニット２０の第２レンズ枠２１の大径部２１ｂが嵌合する嵌合穴である。嵌合穴内には絞り４６が配設される。絞りは４６は、空間部４５Ｓの底面４５ｂに配置されて接着固定される。

撮像素子保持枠４５の外面にはシールド部材４７の先端側端部の内面が配置され、例えば導電性の接着剤によって該保持枠４５に一体に固定される。
そして、シールド部材４７の外周は、熱収縮チューブ４８によって被覆され、シールド部材４７の内部空間４６Ｓ内には絶縁性を有する封止樹脂が充填されるようになっている。

なお、回路基板４２に実装される各種電子部品および該回路基板４２の予め定めた位置に設けられた接続端子（不図示）、接続端子に接続される信号線等の図示は省略している。

図６を参照して対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３との組付けを説明する。
図６に示す対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とを一体に組み付ける際、対物レンズユニット２を構成する第２レンズユニット２０の第２レンズ枠２１と、撮像素子ユニット３を構成する撮像素子保持枠４５と、を接着固定する。

具体的に、第２レンズ枠２１の大径部２１ｂを撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置してピント調整を行う。ピント調整が完了した状態において、第２接着剤が硬化することによって、第２レンズ枠２１の大径部２１ｂが撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に固定される。

この結果、図１に示すように対物レンズユニット２の第２レンズ枠２１と撮像素子ユニット３の撮像素子保持枠４５とが第２接着剤が硬化して構成された第２枠固定部５によって一体固定されて、対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とが一体な撮像ユニット１が構成される。

本実施形態において、第２枠固定部５を構成する第２レンズ枠２１の外周面と撮像素子保持枠４５の内周面とによって構成される第２嵌合面の嵌合面積は、第１枠固定部４を構成するレンズ枠固定孔１１ｈ５の内周面と第２レンズ枠２１の外周面とによって構成される第１嵌合面の嵌合面積より大きく設定されている。

なお、第２接着剤は、第１接着剤に比べてガラス転移温度が低い接着剤である。例えば、第１接着剤は、エポキシ樹脂材であり、第２接着剤はシリコン樹脂材である。同じ樹脂材の接着剤を使用する場合には、ガラス転移温度を調節した第１接着剤及び第２接着剤とする。

また、第２接着剤は、第２嵌合面となる大径部２１ｂを第２嵌合面となる撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置する以前に大径部２１ｂの外周面に予め塗布される、または、大径部２１ｂを空間部４５Ｓ内に嵌合配置した後、大径部２１ｂの外周面と空間部４５Ｓの内周面との隙間に供給される。

組み付け完了した撮像ユニット１は、接着かす等のゴミの有無が検査される。
本実施形態において検査において不合格であった撮像ユニット（撮像ユニットＮと記載する）は、廃棄されること無く、対物レンズユニット２と、撮像素子ユニット３と、に分解される。

作業者は、撮像ユニットＮの撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２１をヒーター或いはバーナーで加熱しつつ、対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに分解するための作業を行う。

なお、樹脂材のガラス転移温度に予め定めた差がある場合には、スポットヒーターなどの装置で加熱する。これに対して、樹脂材のガラス転移温度の差が例えば１０℃など、温度差が小さい場合、乾燥炉等の炉を用いて予め定めた温度に到達するまで樹脂材を加熱する。このことにより、安定して分解作業を行うことができる。

撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２１を加熱することによる温度上昇に伴って、第２枠固定部５及び第１枠固定部４の温度も上昇していく。本実施形態の撮像ユニット１において、第１枠固定部４と第２枠固定部５とは、ガラス転移温度が異なる第１接着剤と第２接着剤とで構成されている。そして、第２接着剤のガラス転移温度が第１接着剤のガラス転移温度より低く設定されている。
したがって、第２枠固定部５の第２接着剤が第枠１固定部４の第１接着剤よりも低い予め定めた温度で軟化を開始する。

このとき、作業者は、対物レンズユニット２及び撮像素子ユニット３に予め定めた力をかけているため、撮像ユニットＮの嵌合面積が大きな第２枠固定部５が破壊されて、対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに分解される。
この結果、撮像ユニットＮの対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とは予め定めた作業を経て再利用することができる。

なお、第１接着剤に常温環境よりもガラス転移温度が十分高いエポキシ樹脂材、第２接着剤にシリコン樹脂材を採用した場合、シリコン接着剤のガラス転移温度は一般的に零下であることから、分解作業を行う常温環境下において加熱すること無く分解作業が可能である。

なお、検査に合格した撮像ユニット１は、図７Ａに示すように先端硬性部材８１に取り付けられて、図７Ｂに示すように側視型内視鏡８０として構成される。
図７Ａの符号８２は撮像ユニット用開口であり、先端硬性部材８１に設けられた撮像ユニット用開口８２には撮像ユニット１の第１レンズ枠１１が取り付けられる。符号８３は照明用レンズであり、照明用開口８４に固設されている。

図７Ｂの符号８５は先端カバーであり、先端カバー８５内に先端硬性部材８１が一体に固設される。符号８６はライトガイドバンドルであり、ライトガイドバンドル８６の先端面は、照明用レンズ８３に臨まれている。符号８７はバンドル保持部材であり、バンドル保持部材８７は、ライトガイドバンドル８６を保持する樹脂部材である。なお、保持部材８７は、樹脂部材に限定されるものでは無く、金属部材としてもよい。

側視型内視鏡８０においては、使用中において、第１光学レンズ１２にひびが入る、或いは、欠ける等の所謂レンズ割れが発生すること、或いは、レンズ曇りが発生することによって観察に支障を来すおそれがある。

そして、レンズ割れ、或いは、レンズ曇りを生じた側視型内視鏡８０は、修理に出される。側視型内視鏡８０には、撮像ユニット１が使用されている。このため、上述したように撮像ユニット１を対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３と分解することによって、対物レンズユニット２を廃棄処理する一方、撮像素子ユニット３については再利用することが可能である。

このように、対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とを接着固定する第２枠固定部５を構成する第２接着剤のガラス転移温度を、対物レンズユニット２を構成するレンズユニット１０、２０同士を接着固定する第１接続部４を構成する第１接着剤のガラス転移温度より低く設定する。この結果、嵌合面積が小さな第１枠固定部４を破壊すること無く嵌合面積が大きな第２枠固定部５を破壊して、撮像ユニット１を対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに容易に分解することができる。

なお、図８に示すように撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置される第２レンズ枠２１の大径部２１ｂに周溝２１ｇを設ける。周溝２１ｇは、大径部２１ｂの表面積が連結部１１ｊに設けられたレンズ枠固定孔１１ｈ５の内面面積より小さくなるように設けられる。

この構成によれば、第２接着剤によって構成される第２枠固定部５の接着面積が、第１接着剤によって構成される第１枠固定部４の接着面積より小さくなる。
この結果、作業者が撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２１を加熱して撮像ユニットＮを分解するとき、第２枠固定部５を構成する第２接着剤が軟化を開始したとき、加熱時間を短縮して撮像ユニットＮの第２枠固定部５を破壊して、よりスムーズに対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに分解することができる。

そして、第１接着剤よりガラス転移温度の低い第２接着剤によって構成される第２枠固定部５の接着面積を、第１接着剤によって構成される第１枠固定部４の接着面積より小さく設定したことによって、撮像ユニットＮの撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２１を加熱すること無く予め定めた力量を加えて分解作業を行うことによって、第２枠固定部５を破壊して、撮像ユニット１を対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに容易に分解することができる。

また、図９Ａに示すように撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置される第２レンズ枠２１の大径部２１ｂの嵌合面２１ｂｆに接着面部と非接着面部とを設けるようにしてもよい。

大径部２１ｂの嵌合面２１ｂｆは、周方向凹部２１ｃを設けて、接着面部となる周方向凹部２１ｃと、第１嵌合面部２１ｔ１及び第２嵌合面部２１ｔ２とに分割される。周方向凹部２１ｃは、接着剤溜まりであり、第１嵌合面部２１ｔ１と第２嵌合面部２１ｔ２との間に設けられる。

そして、図９Ｂに示すように大径部２１ｂの嵌合面２１ｂｆは、撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置される。このとき、大径部２１ｂの第１嵌合面部２１ｔ１が撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に予め定めた嵌め合いで接触配置される。
本実施形態において、周方向凹部２１ｃの幅は、第２枠固定部５の接着面積が、第１枠固定部４の接着面積より小さくなるように設定されている。

この構成によれば、大径部２１ｂの非接着面部である第１嵌合面部２１ｔ１の外周面が撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓの内周面に接着剤を介すること無く配置されて高精度な組付けを実現できる。
嵌合配置作業時において、周方向凹部２１ｃに塗布されている接着剤が第１嵌合面部２１ｔ１と空間部４５Ｓの内周面との隙間に侵入し、その隙間を通過して第２レンズ枠２１の基端面を越えてゴミとなることを防止できる。
この結果、接着かすがゴミになる検査不良が低減する。

また、図９Ｃに示すように第２嵌合面部２１ｔ２側に向かって延びる傾斜面２１ｓを設けることによって、周方向凹部２１ｃ内に塗布した接着剤が嵌合配置作業時において、第１嵌合面部２１ｔ１を通過して第２レンズ枠２１の基端面側に侵入してゴミになることをより効果的に防止できる。

なお、図９Ｂに示すように構成して、検査に合格した撮像ユニット１においては、図１０に示すように第２枠固定部５に加えて第３固定部６を設ける。第３固定部６は、第２接着剤を第１レンズ枠１１、第２レンズ枠２１、撮像素子保持枠４５に密着するように塗布して構成される。
この構成によれば、第３固定部６を第２枠固定部５に加えて設けたことによって対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３との固定強度を向上させた撮像ユニット１を実現できる。

そして、第３固定部６を設けた撮像ユニット１において、例えばレンズ割れが発生した場合、まず、第３固定部６を破壊し、その後、上述したように撮像ユニット１を対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３とに分解して撮像素子ユニット３を再利用する。

また、図１１に示すように第１レンズ枠１１を構成する枠本体１１ｍのフランジ部１１ｍｆの予め定めた部位に切欠部１１ｍｃを設ける。そして、素子保持枠４５の一部が切欠部１１ｍｃ内に配置されるように該保持枠４５の外径を該枠４５の軸中心に対して延伸させて大径にする。

このことによって、円環形状の撮像素子保持枠４５の内径を維持して肉厚を増加させて、撮像素子保持枠４５の先端面の面積を増大させることができる。そして、増大した撮像素子保持枠４５の先端面を第１レンズ枠１１の連結部１１ｊの連結部基端面１１ｊｒとの接着面にする。

この構成によれば、撮像素子保持枠４５の増大された先端面を第１レンズ枠１１の連結部１１ｊに第２枠固定部５を設けて接着固定することによって、対物レンズユニット２と撮像素子ユニット３との固定強度を向上させた撮像ユニット１を実現できる。

また、図１２に示すように光軸Ａ１と撮像素子４１の中心線Ａ２とを位置ずれ（ｄ）させて構成する場合、撮像素子４１の側面方向の空間が不均一になる。そして、不均一な空間に充填された封止樹脂の硬化収縮時の残留応力が一方方向に掛かって、撮像素子４１が破壊されるおそれがあった。

この不具合を解消するため、撮像素子４１の側面方向の空間が不均一な場合、撮像素子保持枠４５の素子枠配置空間４５Ｓ１の内周面４５ｆと撮像素子４１の側面とが均一になるように素子枠配置空間４５Ｓ１を実線の位置から二点鎖線の位置に位置ずれさせる。

この結果、素子枠配置空間４５Ｓ１の内周面４５ｆと撮像素子４１の側面との距離Ｌが均一になって、均一な空間に充填された封止樹脂４９の硬化収縮時の残留応力が均一になって撮像素子４１の残留応力による破壊を抑制できる。

ここで、上述した実施形態においては、大径部２１ｂを撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置する構成としている。しかし、撮像素子保持枠４５を大径部２１ｂの内孔内に嵌合配置する構成であってもよい。

また、上述した実施形態において、撮像ユニット１は、側視型内視鏡用である。しかし、撮像ユニットは側視型内視鏡用に限定されるものでは無く、図１３に示すように直視型内視鏡用であってもよい。
なお、以下で直視型内視鏡用の撮像ユニットの構成について上述した撮像ユニット１と同部材には同符号を付して説明を省略する。

直視型内視鏡用の撮像ユニット１Ａは、対物レンズユニット２Ａと、撮像素子ユニット３と、有して構成されている。対物レンズユニット２Ａは、第１レンズユニット１００と、第２レンズユニット２００と、移動レンズユニット３００と、連結枠３１１と、を備えている。
符号７は、第１枠固定部であって半田、ろう付け等の金属接合によって固定する。これに対して、符号８は、第２枠固定部であって接着剤によって接着固定する。

第１レンズユニット１００は、第１レンズ枠１０１と、複数の光学部材である複数の光学レンズ１０２と、絞り１０３と、を有している。なお、絞りは、１つに限定されるものでは無くそれ以上であってもよい。また、間隔環を設ける構成であってもよい。

第１レンズ枠１０１は、予め定めたパイプ形状であって、第１枠孔１０４を備えている。第１枠孔１０４は、予め定めた形状の段付き貫通孔であって、光学部材が適宜固設される。

第２レンズユニット２００は、第２レンズ枠２０１と、複数の光学部材である複数の光学レンズ２０２と、複数の絞り１０３と、を有している。なお、間隔環を設ける構成であってもよい。

第２レンズ枠２０１は、予め定めたパイプ形状であって、第２枠孔２０４を備えている。第２枠孔２０４は、予め定めた形状の段付き貫通孔であって、光学部材が適宜固設される。

移動レンズユニット３００は、移動レンズ枠３０１と、複数の光学レンズ３０２と、絞り３０３と、移動レンズ枠移動機構３０４と、を有している。

なお、移動レンズ枠移動機構３０４については、公知の技術であり、説明を省略する。また、絞りは、１つに限定されるものでは無くそれ以上であってもよい。また、間隔環を設ける構成であってもよい。

移動レンズ枠３０１は、枠本体３０５と移動桿３０６とを有する。枠本体３０５は筒形状であって、凹部３０７と第３枠孔３０８とを備えている。凹部３０７内には第１レンズ枠１０１が遊嵌配置される。
第３枠孔３０８は、凹部３０７と外部とを通じる軸方向貫通孔であって、光学レンズ３０２が固設される。凹部３０７の底面には例えば絞り３０３が固設される。移動桿３０６には、移動レンズ枠移動機構３０４の先端部が一体固定されている。

連結枠３１１は、予め定めたパイプ形状であって、軸方向貫通孔である第４枠孔３１２と、第４枠孔３１２と外部とを通じる長孔３１３と、を備えている。長孔３１３は、連結枠３１１の側部の予め定めた位置に設けられ、移動桿３０６が進退自在に配置されるようになっている。

第４枠孔３１２の先端開口側には第１レンズ枠１０１が嵌合配置され、金属接合である例えば半田による第１枠固定部７を設けて一体固定されている。一方、第４枠孔３１２の基端開口側には第２レンズ枠２０１が嵌合配置され、第１枠固定部７を設けて一体固定されている。
そして、第４枠孔３１２内には移動レンズ枠３０１の枠本体３０５が進退自在に配置されている。

この結果、第１レンズユニット１００と、第２レンズユニット２００と、連結枠３１１と、が一体に固定されて、連結枠３１１内に移動レンズユニット３００が進退自在に配置された対物レンズユニット２Ａが構成される。

対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とを図に示すように一体に組み付ける際、対物レンズユニット２Ａを構成する第２レンズユニット２００の第２レンズ枠２０１と、撮像素子ユニット３を構成する撮像素子保持枠４５と、を接着固定する。

具体的に、第２レンズ枠２０１の小径部２０１ａを撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に嵌合配置してピント調整を行う。ピント調整が完了した状態において、接着剤が硬化することによって、第２レンズ枠２０１の小径部２０１ａが撮像素子保持枠４５の空間部４５Ｓ内に固定される。

この結果、図に示すように対物レンズユニット２Ａの第２レンズ枠２０１と撮像素子ユニット３の撮像素子保持枠４５とが接着剤が硬化して構成された第２枠固定部８によって一体固定されて、対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とが一体な撮像ユニット１Ａが構成される。

なお、接着剤は、半田に比べて融点が低い、シリコン樹脂材、或いは、エポキシ樹脂材である。そして、接着剤は、小径部２０１ａを空間部４５Ｓ内に嵌合配置する以前に小径部２０１ａの外周面に予め塗布される、または、小径部２０１ａを空間部４５Ｓ内に嵌合配置した後、小径部２０１ａの外周面と空間部４５Ｓの内周面との隙間に供給される。

組み付け完了した撮像ユニット１Ａは、接着かす等のゴミの有無が検査される。
本実施形態において検査において不合格であった撮像ユニット（撮像ユニットＮＡと記載する）は、廃棄されること無く、対物レンズユニット２Ａと、撮像素子ユニット３と、に分解される。

具体的に、作業者は、撮像ユニットＮＡの撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２０１をヒーター或いはバーナーで加熱しつつ、対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とに分解するための作業を行う。

撮像素子保持枠４５及び第２レンズ枠２１を加熱することによる温度上昇に伴って、金属接合された第１枠固定部７及び接着固定された第２枠固定部８の温度も上昇していく。本実施形態の撮像ユニット１において、第１枠固定部７と第２枠固定部８とは、融点が異なる。したがって、第２枠固定部８の接着剤が第１枠固定部７の半田よりも低い予め定めた温度で軟化を開始する。

このとき、作業者は、対物レンズユニット２Ａ及び撮像素子ユニット３に予め定めた力をかけているため、撮像ユニットＮＡの第２枠固定部８が破壊されて、対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とに分解される。
この結果、撮像ユニットＮＡの対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とは予め定めた作業を経て再利用することができる。

なお、検査に合格した撮像ユニット１Ａは、図示しない先端硬性部材に取り付けられて直視型内視鏡（不図示）として構成される。
このように、対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３との固定を接着固定による第２枠固定部８とし、対物レンズユニット２Ａを構成する複数のレンズユニット１００、２００と、連結枠３１１との固定を金属接合による第１枠固定部７としたことによって、第１枠固定部７が溶融されること無く、接着剤による第２枠固定部８を破壊して撮像ユニット１Ａを対物レンズユニット２Ａと撮像素子ユニット３とに容易に分解することができる。

本実施形態においては、直視型内視鏡用の撮像ユニット１Ａの第１枠固定部７を金属接合としている。しかし、上述した撮像ユニット１と同様に第１枠固定部７を第１接着剤で構成される第１枠固定部４、第２枠固定部８を第２接着剤で構成される第２枠固定部５にしてもよい。

また、撮像ユニット１Ａは、移動レンズ枠ユニット３００を備えるものに限定されるものでは無く、移動レンズ枠ユニット３００を不要にした構成であってもよい。
また、上述した撮像ユニット１の第１接着剤による第１枠固定部４を金属接合である第１枠固定部７としてもよい。

尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明によれば、挿入部の細径化及び硬質部の短縮化を実現しつつ、レンズユニット及び撮像素子ユニットを破損させること無く、予め定めた枠固定部を破壊した後、分解して再利用することが可能な内視鏡用撮像ユニットを実現できる。

本出願は、２０１４年１１月１９日に日本国に出願された特願２０１４−２３４８８１号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

本発明の一態様の内視鏡用撮像ユニットは、第１レンズ枠と、第２レンズ枠とを有した対物レンズユニットと、撮像素子と、前記撮像素子を保持する保持枠とを有した撮像素子ユニットと、前記第１レンズ枠と、第２レンズ枠とが嵌合する第１枠固定部と、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とが嵌合する第２枠固定部と、を具備し、前記第１枠固定部において、前記第１レンズ枠と、前記第２レンズ枠とは、第１嵌合面積で嵌合すると共に、第１接着剤により接着固定されており、前記第２枠固定部において、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とは、第２嵌合面積で嵌合すると共に、第２接着剤により接着固定されており、前記第１レンズ枠と、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とは、前記第２接着剤により接着固定されており、前記第２嵌合面積は、前記第１嵌合面積より大きな嵌合面積であり、前記第２接着剤は、前記第１接着剤よりガラス転移温度の低い接着材である。
本発明の一態様の内視鏡用撮像ユニットは、第１レンズ枠と、第２レンズ枠とを有した対物レンズユニットと、撮像素子と、前記撮像素子を保持する保持枠とを有した撮像素子ユニットと、前記第１レンズ枠と、第２レンズ枠とが嵌合する第１枠固定部と、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とが嵌合する第２枠固定部と、を具備し、前記第１枠固定部において、前記第１レンズ枠と、前記第２レンズ枠とは、第１嵌合面積で嵌合すると共に、金属接合部材により金属接合されており、前記第２枠固定部において、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とは、第２嵌合面積で嵌合すると共に、接着剤により接着固定されており、前記第１レンズ枠と、前記第２レンズ枠と、前記保持枠とは、前記接着剤により接着固定されており、前記第２嵌合面積は、前記第１嵌合面積より大きな嵌合面積であり、前記接着剤は、前記金属接合部材より融点の低い接着剤である。

Claims (4)

1. 被写体からの光を導くための複数の光学部材、及び該複数の光学部材を保持する複数のレンズ枠を有する対物レンズユニットと、
   前記光を受光する固体撮像素子、及び少なくとも一つの光学レンズを保持する保持枠を有する撮像素子ユニットと、
   前記対物レンズユニットに設けられたレンズ枠同士の第１の嵌合面に第１接着剤を塗布して接着固定される第１枠固定部と、
   前記対物レンズユニットのレンズ枠と前記撮像素子ユニットの保持枠との嵌合面であって前記第１の嵌合面の嵌合面積よりも大きな嵌合面積を有する第２の嵌合面に前記第１接着剤よりガラス転移温度が低い、第２接着剤を塗布して接着固定される第２枠固定部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
2. 前記対物レンズユニットのレンズ枠と前記撮像素子ユニットの保持枠との嵌合部を構成する外周面に、
   前記レンズ枠と前記保持枠とを前記第２接着剤によって一体に固定するための接着面部と、
   前記レンズ枠と前記保持枠とが直接的に接触する非接着面部と、
   を設けた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. 前記嵌合部を構成する外周面の中途部に凹部で構成される接着面部を設けた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. 被写体からの光を導くための複数の光学部材、及び該複数の光学部材を保持する複数のレンズ枠を有する対物レンズユニットと、
   前記光を受光する固体撮像素子、及び少なくとも一つの光学レンズ保持する保持枠を有する撮像素子ユニットと、
   前記対物レンズユニットに設けられたレンズ枠同士の第１の嵌合面を金属接合で固定する第１枠固定部と、
   前記対物レンズユニットのレンズ枠と前記撮像素子ユニットの保持枠との嵌合面であって前記第１の嵌合面の嵌合面積よりも大きな嵌合面積を有する第２の嵌合面に前記金属接合部材より融点の低い接着剤を塗布して接着固定される第２枠固定部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。

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