WO2015166750A1 - 光学ユニットおよびこの光学ユニットを備えた内視鏡 - Google Patents

Abstract

　光学ユニット１は、対物光学系１３を保持し、第１の融点を有する材質から形成された筒状のレンズ保持枠１１と、レンズ保持枠１１が内挿して嵌合して、対物光学系１３によって結像される被写体像を検出する受光部１２ａを有した撮像素子１２を保持し、第１の融点よりも低い第２の融点を有する材質から形成された筒状の撮像素子保持枠１２と、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との嵌合後に、撮像素子保持枠１２を溶融して形成され、レンズ保持枠１１に当接して、径方向の嵌合位置を保持する当接部４１と、を具備している。

Description

光学ユニットおよびこの光学ユニットを備えた内視鏡

　本発明は、内視鏡に用いられ、レンズ枠と素子枠が嵌合固定される光学ユニットに関する。

　生体の体内、構造物の内部などの観察が困難な箇所を観察するために、生体または構造物の外部から内部に導入可能であって、光学像を撮像するための撮像ユニットなどの光学ユニットを具備した内視鏡が、例えば医療分野または工業分野において利用されている。

　内視鏡の撮像ユニットなどの光学ユニットは、被写体像を結像する対物レンズと、対物レンズの結像面に配設された一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどの撮像素子を具備している。

　このような光学ユニットは、例えば、日本国特開２００２－２３８８３７号公報に開示されるような撮像ユニットが知られており、一般的にレンズ枠と素子枠が互いに嵌合されて、熱硬化型の接着剤またはハンダなどのろう接による接合材によって接着固定される。

　しかしながら、従来の光学ユニットでは、レンズ枠および素子枠をレンズの焦点位置に撮像素子の受光部と一致させて嵌合して固定するときに、接合材の硬化処理時に発生する接合材を含むレンズ枠および素子枠の膨張収縮などによって、レンズ枠および素子枠が径方向にずれて固定されてしまい所望の光学性能が得られないという問題があった。

　また、特に、内視鏡のような医療機器においては、使用前後に高温高圧滅菌消毒（オートクレーブ処理）が行われる。このときに、内視鏡が高温下に晒されることで、光学ユニットも高温となり、レンズ枠および素子枠を接着固定する接合材がガラス転移点に達すると軟化して、レンズ枠および素子枠が径方向にずれてしまう虞があるという問題があった。

　近年の内視鏡では、撮影する内視鏡画像の高画素化および挿入性を向上させるために挿入部の細径化が進んでおり、撮像ユニットに高解像度の撮像素子を備えたものが用いられたり、小型なものが用いられたりしている。そのため、内視鏡の撮像ユニットは、レンズ枠と素子枠の径方向の固定位置のずれが微小であっても、光学性能の適合品質を満足しなかったり、その光学性能の劣化を招いてしまったりするという課題が新たに生じている。

　そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造時および高温高圧滅菌消毒時などの高温環境下でも、レンズ枠および素子枠が所定の径方向の位置でずれることなく固定された状態を維持して、光学性能の適合品質を満足させ、その光学性能の劣化を防止した光学ユニットおよびこの光学ユニットを備えた内視鏡を提供することを目的とする。

　本発明の一態様の光学ユニットは、対物光学系を保持し、第１の融点を有する材質から形成された筒状のレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠が内挿して嵌合して、前記対物光学系によって結像される被写体像を検出する受光部を有した撮像素子を保持し、前記第１の融点よりも低い第２の融点を有する材質から形成された筒状の撮像素子保持枠と、前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との嵌合後に、前記撮像素子保持枠を溶融して形成され、前記レンズ保持枠に当接して、前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との径方向の嵌合位置を保持する当接部と、を具備する。

　本発明の一態様の内視鏡は、対物光学系を保持し、第１の融点を有する材質から形成された筒状のレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠が内挿して嵌合して、前記対物光学系によって結像される被写体像を検出する受光部を有した撮像素子を保持し、前記第１の融点よりも低い第２の融点を有する材質から形成された筒状の撮像素子保持枠と、前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との嵌合後に、前記撮像素子保持枠を溶融して形成され、前記レンズ保持枠に当接して、前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との径方向の嵌合位置を保持する当接部と、を備えた光学ユニットを具備する。

　以上に記載の本発明によれば、製造時および高温高圧滅菌消毒時などの高温環境下でも、レンズ枠および素子枠が所定の径方向の位置でずれることなく固定された状態を維持して、光学性能の適合品質を満足させ、その光学性能の劣化を防止した光学ユニットおよびこの光学ユニットを備えた内視鏡を提供できる。

第１の実施の形態に係る内視鏡の構成を示す図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図２のIII－III線に沿った撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図３の円ＩＶを拡大した部分断面図 同、撮像ユニットのレンズユニットと撮像素子ユニットの嵌合される前の状態を示す断面図 同、レンズユニットと撮像素子ユニットが嵌合されて、撮像素子保持枠の内周部にレンズ保持枠の外周部と当接する凸部が形成された状態を示す断面図 同、レンズユニットと撮像素子ユニットが接合材により固定された状態を示す断面図 同、第１の変形例の撮像ユニットの構成を示す縦断面図 同、図８の円ＩＸを拡大した部分断面図 同、撮像ユニットの構成を示す側面図 同、図１０とは異なる態様の撮像ユニットの構成を示す側面図 同、第２の変形例の立体視撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った立体視撮像ユニットの構成を示す断面図

　以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、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であり、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、およ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。また、以下の説明においては、図の紙面に向かって見た上下方向を構成要素の上部および下部として説明している場合がある。

　先ず、本発明の一態様の光学ユニットおよび内視鏡について、図面に基づいて、以下に説明する。　
　なお、図１は、内視鏡の構成を示す図、図２は撮像ユニットの構成を示す断面図、図３は図２のIII－III線に沿った撮像ユニットの構成を示す断面図、図４は図３の円ＩＶを拡大した部分断面図、図５は撮像ユニットのレンズユニットと撮像素子ユニットの嵌合される前の状態を示す断面図、図６はレンズユニットと撮像素子ユニットが嵌合されて、撮像素子保持枠の内周部にレンズ保持枠の外周部と当接する凸部が形成された状態を示す断面図、図７はレンズユニットと撮像素子ユニットが接合材により固定された状態を示す断面図、図８は第１の変形例の撮像ユニットの構成を示す縦断面図、図９は図８の円ＩＸを拡大した部分断面図、図１０は撮像ユニットの構成を示す側面図、図１１は図１０とは異なる態様の撮像ユニットの構成を示す側面図、図１２は第２の変形例の立体視撮像ユニットの構成を示す断面図、図１３は図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った立体視撮像ユニットの構成を示す断面図である。

　先ず、図１を参照して、本発明に係る光学ユニットとしての撮像ユニット１を具備する内視鏡１０１の構成の一例を説明する。　
　本実施形態の内視鏡１０１は、人体などの被検体内に導入可能であって被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有する。　
　なお、内視鏡１０１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であっても良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。

　内視鏡１０１は、被検体の内部に導入される挿入部１０２と、この挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、この操作部１０３の側部から延出する複合ケーブルとしてのユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。

　挿入部１０２は、先端に配設される先端部１１０、この先端部１１０の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部１０９およびこの湾曲部１０９の基端側に配設され操作部１０３の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部１０８が連設されて構成されている。

　なお、内視鏡１０１は、挿入部１０２に可撓性を有する部位を具備しない、所謂硬性鏡と称される形態のものであってもよい。

　詳しくは後述するが、先端部１１０には、撮像ユニット１が設けられている。また、操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。

　ユニバーサルコード１０４の基端部には、外部装置１２０に接続される内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置１２０は、モニタなどの画像表示部１２１にケーブルを介して接続されている。

　また、内視鏡１０１は、ユニバーサルコード１０４、操作部１０３および挿入部１０２内に挿通された電気ケーブル１１５および外部装置１２０に設けられた光源部からの照明光を伝送する光ファイバ束（不図示）を有している。

　電気ケーブル１１５は、内視鏡コネクタ１０５と撮像ユニット１とを電気的に接続するように構成されている。内視鏡コネクタ１０５が外部装置１２０に接続されることによって、撮像ユニット１は、電気ケーブル１１５を介して外部装置１２０に電気的に接続される。

　この電気ケーブル１１５を介して、外部装置１２０から撮像ユニット１への電力の供給および外部装置１２０と撮像ユニット１との間の通信が行われる。

　外部装置１２０には、画像処理部が設けられている。この画像処理部は、撮像ユニット１から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部１２１に出力する。即ち、本実施形態では、撮像ユニット１により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像として画像表示部１２１に表示される。

　なお、内視鏡１０１は、外部装置１２０または画像表示部１２１に接続する構成に限定されず、例えば、画像処理部またはモニタの一部または全部を有する構成であっても良い。

　また、光ファイバ束は、外部装置１２０の光源部から発せられた光を、先端部１１０の照明光出射部としての照明窓まで伝送するように構成されている。さらに、光源部は、内視鏡１０１の操作部１０３または先端部１１０に配設される構成であってもよい。

　次に、先端部１１０に設けられる光学ユニットとしての撮像ユニット１の構成を説明する。　
　以下においては、被写体像の撮影光軸Ｏに沿って撮像ユニット１から被写体へ向かう方向（各図において左方）を先端、前方または物体側と称し、その反対の方向を基端、後方または像側と称する場合がある。

　本実施の形態の光学ユニットである撮像ユニット１は、図２に示すように、前方となる物体側から順に、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０を有している。

　レンズユニット１０は、レンズ枠としての筒状のレンズ保持枠１１と、このレンズ保持枠１１によって保持された対物光学系としての複数の対物レンズ群１３と、を有している。なお、レンズ保持枠１１は、外周一部が外径方向に突出した外向フランジ１１ａが設けられており、所定の融解温度としての第１の融点を有する樹脂または金属により形成されている。

　撮像素子ユニット２０の光学部材１４には、撮像素子２１の受光部２１ａを保護する透明なカバー体としてのカバーガラス２２が光学接着剤などによって貼着されている。そして、撮像素子保持枠１２に光学部材１４が嵌合され固着されている。即ち、撮像素子ユニット２０は、先端側の撮像素子保持枠１２が、基端側の撮像素子２１を、光学部材１４およびカバーガラス２２を介して保持している。

　撮像素子２１は、ここでは矩形状の受光部２１ａが実装される撮像基板部が、ＦＰＣなどの電子基板部２４を介して電気ケーブル１１５と接続されている。なお、電子基板部２４には、複数の電子部品２５が実装されている。

　撮像素子２１は、入射される撮影光軸Ｏで示す光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に配列されたものであり、例えば一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式が適用されている。

　また、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１の外周と、撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２の内周と、は嵌合されて固着されている。

　これにより、撮像素子２１は、レンズユニット１０の対物レンズ群１３の結像面に、上述の受光部２１ａが位置し、レンズユニット１０の対物レンズ群１３に通過する被写体像の撮影光軸Ｏが受光部２１ａの所定の位置、ここでは受光部２１ａの中心に入射されるように設定されている。

　なお、撮像ユニット１には、撮像素子保持枠１２の外枠部分に先端部分が固着されて外装を形成し、内部の水密保持するための熱収縮チューブ１５が設けられている。

　そして、撮像ユニット１は、熱収縮チューブ１５内に撮像素子２１、電子基板部２４などを覆う接着剤などの充填剤２６が充填されて内部が水密保持される。

　ここで、本実施の形態の光学ユニットとしての撮像ユニット１における、レンズユニット１０と撮像素子ユニット２０の嵌合固定について、以下に詳しく説明する。

　図２および図３に示すように、撮像ユニット１は、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１が撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２に内挿するように嵌合されている。この状態において、撮像素子保持枠１２の外周部には、レーザ、超音波などが照射されて内径方向に溶融して形成された凹部４０が、外周部周りの略等間隔に複数、ここでは３箇所で形成されている。

　そして、撮像素子保持枠１２は、図４に示すように、３つの凹部４０が形成された位置の内周部に内径中心方向に突出して、レンズ保持枠１１の外周部に当接する当接部としての３つの凸部４１が形成されている。即ち、撮像素子保持枠１２は、複数、ここでは３箇所において、外周部から内径中心方向に超音波などが照射されて、その部分が溶融して内径方向に変形して凹部４０と凸部４１がそれぞれ３箇所に形成される。

　なお、レーザ、超音波などは、撮像素子保持枠１２が溶融する第２の融点以上であって、レンズ保持枠１１が溶融する第１の融点よりも低い温度となるようなパワーが設定されており、撮像素子保持枠１２の外周部の３箇所に照射される。これにより、レンズ保持枠１１は、撮像素子保持枠１２に３つの凸部４１を形成するために照射されるレーザ、超音波などが吸収されて生じる熱が第１の融点に達しないため溶融することがなく変形しない。

　こうして、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２は、撮像素子保持枠１２の内周回りに形成された３つの凸部４１がレンズ保持枠１１の外周部にそれぞれが当接することで、互いがガタ付くことなく嵌合される。そのため、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２は、撮像素子保持枠１２の内周部に形成された３つの凸部４１によってレンズ保持枠１１の外周部が押さえ付けられ、互いの嵌合軸合わせが行われて径方向のずれが防止される。

　なお、３つの凸部４１は、図３に示したように、それぞれを頂点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３とする三角形Ｔ（図３参照）の領域内に、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との嵌合部の中心（被写体像の撮影光軸Ｏが通過する点）が入るように撮像素子保持枠１２の内周部に形成されている。

　即ち、撮像素子保持枠１２は、それぞれを頂点とした三角形の領域内にレンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との嵌合部の中心が含まれるように、レーザ、超音波などの照射位置が設定されて３つの凹部４０が形成される。

　このように、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２は、撮像素子保持枠１２に形成された３つの凸部４１によって、それぞれの中心が一致するように嵌合されており、その一致された中心にレンズ保持枠１１で保持する対物レンズ群１３に通過する被写体像の撮影光軸Ｏが通過するように設定されている。なお、被写体像の撮影光軸Ｏは、撮像素子保持枠１２の基端に固定された撮像素子２１の受光部２１ａの所定の位置、例えば、中心に入射される。

　そして、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２は、互いが嵌合された状態で、互いが重なった部分の微小な隙間を埋めるように接着剤などの接合材３１が充填されて気密（水密）保持された状態で固着されている。なお、接合材３１は、レンズ保持枠１１の外向フランジ１１ａと撮像素子保持枠１２の先端面との間も埋めるように充填されている。

　また、レーザ、超音波などの照射箇所は、３箇所に限定されることなく、３箇所以上でもよい。この場合、レーザ、超音波などの照射によって形成される３つ以上の凹部４０および凸部４１は、それらのうちの少なくとも３つを頂点とした三角形の領域内にレンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との嵌合部の中心（被写体像の撮影光軸Ｏが通過する点）が含まれる位置に形成される。

　ここで、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２を嵌合固定する製造過程について説明する。

　レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０は、図５に示すように、互いが離別した状態から、レンズ保持枠１１が撮像素子保持枠１２の内部に嵌挿される。

　このとき、レンズ保持枠１１は、撮像素子保持枠１２に対して撮影光軸Ｏに沿った長手方向に沿って物体側および像側の前後に移動され、対物レンズ群１３による撮影光軸Ｏの光の結像面が撮像素子保持枠１２に保持された撮像素子２１の受光部２１ａと一致する所定の位置となるように撮像素子保持枠１２に対する所定の嵌合位置が調整される。

　即ち、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０は、撮像素子２１の受光部２１ａに配列される素子群によって検出する対物レンズ群１３が集光した被写体像を所定の光学性能とする合焦位置、所謂ピントが合った被写体像が得られる位置となるように、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との長手方向の所定の嵌合位置が調整される。

　この状態に加えて、レンズユニット１０の撮像ユニット２０との嵌合部および撮像素子ユニット２０のレンズユニット１０との嵌合部は、それぞれの中心が一致するように径方向の位置も調整されて、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２との嵌合位置がずれないように図示しない治具などで固定される。

　そして、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０は、治具などで固定された状態で外方側の撮像素子保持枠１２の外周中途部の３箇所に、レーザ、超音波などが内径中心方向に照射される。レーザ、超音波などは、そのエネルギーＥが撮像素子保持枠１２の照射部位に吸収されて熱に変換される。

　こうして、撮像素子保持枠１２は、図６に示すように、レーザ、超音波などの照射部位が第２の融点に達すると溶融して３つの凹部４０が形成されると共に、それら凹部４０に対応した内周部に３つの凸部４１が形成される。

　このとき、レーザ、超音波などは、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１が撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２よりも融点の高い材質が用いられているため、撮像素子保持枠１２が溶融する第２の融点以上の温度であって、且つ、レンズ保持枠１１が溶融する第１の融点よりも低い温度に変換されるエネルギーＥの出力が設定される。

　これにより、撮像素子保持枠１２の内周部に形成された３つの凸部４１は、レーザ、超音波などの照射により、レンズ保持枠１１が溶融することがないため、レンズ保持枠１１の外周部を押さえつけるように当接する。

　こうして、撮像ユニット１は、撮像素子保持枠１２にレーザ、超音波などが照射された３箇所の部位の内周部に凸部４１が形成されて、これら３つの凸部４１がレンズ保持枠１１の外周部を押さえつけるように当接することで、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２が径方向にずれないように保持される。

　次に、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０は、図７に示すように、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２の重なった部分に生じる微小な隙間を埋めるように、例えば、熱硬化型の接着剤である接合材３１が充填される。

　なお、接合材３１は、レンズ保持枠１１の外向フランジ１１ａと撮像素子保持枠１２の物体側の端面との間に沿って塗布されることで、所謂毛細管現象により、微小な隙間内に浸入する。さらに、接合材３１は、レンズ保持枠１１の外向フランジ１１ａと撮像素子保持枠１２の先端面との間も埋めるように充填される。

　そして、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０は、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２の重なった部分の隙間に充填された接合材３１を硬化する熱硬化処理が行われる。

　このように、撮像ユニット１は、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１と撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２が形成された３つの凸部４１によって径方向の嵌合位置が保持された状態で、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２の重なった隙間に充填硬化された接合材３１によって物体側と結像側の前後方向の嵌合位置がずれないように気密（水密）に固着された構成となっている。

　従って、撮像ユニット１は、撮像素子保持枠１２の内周部に形成された３つの凸部４１によって、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２の中心が一致した状態を保持して撮像素子２１の受光部２１ａの中心に撮影光軸Ｏが入射するようにすると共に、接合材３１によって、対物レンズ群１３の焦点位置と撮像素子２１の受光部２１ａとが一致する位置で固定されて気密（水密）に接合された構成となっている。こうして、撮像ユニット１は、所定の光学性能を満足するようにレンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が嵌合固定される。

　以上のように構成された撮像ユニット１は、製造時において、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０を気密（水密）に接合する接合材３１を熱硬化処理するときに、接合材３１、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２が膨張収縮などしても、レンズ保持枠１１が撮像素子保持枠１２に形成された３つの凸部４１によって径方向にずれることなく保持されて、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が径方向にずれて固定されることが防止される。

　また、撮像ユニット１は、内視鏡１０１を高温高圧滅菌処理（オートクレーブ処理）するときにおいて、接合材３１がガラス転移転に達して軟化しても、レンズ保持枠１１が撮像素子保持枠１２に形成された３つの凸部４１によって径方向にずれることなく保持されて、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が径方向へのずれが防止される。

　従って、撮像ユニット１は、製造時および高温高圧滅菌消毒時などの高温環境下でも、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０の径方向の所定の嵌合位置がずれることなく固定された状態が維持され、所定の光学性能の適合品質を満足できると共に、その光学性能の劣化も防止することができる。

　なお、撮像ユニット１は、製造過程において、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１の基端外周部または撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２の先端内周部に接合材３１を予め塗布した後、それらレンズ保持枠１１と撮像素子ユニット２０とが嵌合されて３つの凸部４１が形成され、最後に接合材３１の熱硬化処理が行われてもよい。

　ここで、撮像ユニット１のレンズユニット１０のレンズ保持枠１１および撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２の材質の組み合わせ例について以下に説明する。　
　レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２は、第１の融点と第２の融点の違いにより、金属と樹脂の異なる材質、金属同士または樹脂同士の種々の組み合わせで形成することができる。

　撮像ユニット１は、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２が金属と樹脂の異なる材質の組み合わせである場合、例えば、第１の融点として、１４００℃～１５００℃が融点のステンレスを用いてレンズ保持枠１１が形成され、第２の融点として、３３０℃が融点のＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いて撮像素子保持枠１２が形成される。

　撮像ユニット１は、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２が金属同士の材質の組み合わせである場合、例えば、第１の融点として、１４００℃～１５００℃が融点のステンレスを用いてレンズ保持枠１１が形成され、第２の融点として、８５０℃～９００℃が融点の真鍮を用いて撮像素子保持枠１２が形成される。

　撮像ユニット１は、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２が樹脂同士の材質の組み合わせである場合、例えば、第１の融点として、３３０℃が融点のＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いてレンズ保持枠１１が形成され、第２の融点として、１６５℃～１８０℃が融点のＰＯＭ（ポリオキシメチレン）を用いて撮像素子保持枠１２が形成される。

　なお、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２を形成する材質の組み合わせは、レンズ保持枠１１を形成する材質の融点（第１の融点）に対して撮像素子保持枠１２を形成する材質の融点（第２の融点）を低くすればよく、アルミニウム、真鍮、銅、ステンレスなどの各種金属およびＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの各種樹脂を適宜組み合わせることが可能である。

（第１の変形例）
　なお、撮像ユニット１は、図８および図９に示すように、レンズユニット１０のレンズ保持枠１１と撮像素子ユニット２０の撮像素子保持枠１２が嵌合する部分において、レンズ保持枠１１の外周中途部に周溝１１ｂを設けて、この周溝１１ｂに入り込むように撮像素子保持枠１２の内周部に形成される３つの凸部４１が形成された構成としてもよい。

　このような構成とすることで、撮像ユニット１は、レンズ保持枠１１の周溝１１ｂに係入する撮像素子保持枠１２の３つの凸部４１が楔となり、レンズユニット１０と撮像素子ユニット２０の前後方向の動きが規制される。

　これにより、撮像ユニット１は、レンズユニット１０と撮像素子ユニット２０が撮像素子保持枠１２の内周部に形成される３つの凸部４１によってレンズ保持枠１１の外周部を押さえつけるように当接して径方向にずれることなく保持されると共に、３つの凸部４１がレンズ保持枠１１の外周部に形成された周溝１１ｂに係入してレンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が前後方向にずれることなく保持された構成となる。

　従って、撮像ユニット１は、製造時において、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０を気密（水密）に接合する接合材３１を熱硬化処理するときに、接合材３１、レンズ保持枠１１および撮像素子保持枠１２が膨張収縮などしても、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２が３つの凸部４１と周溝１１ｂの係合によって径方向および前後方向にずれることなく保持されるため、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が径方向および前後方向にずれて固定されることが防止される。

　さらに、撮像ユニット１は、内視鏡１０１を高温高圧滅菌処理（オートクレーブ処理）するときにおいて、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２を気密（水密）に固着する接合材３１がガラス転移転に達して軟化しても、レンズ保持枠１１と撮像素子保持枠１２が３つの凸部４１と周溝１１ｂの係合によって径方向および前後方向にずれることなく保持されるため、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が径方向および前後方向のずれが防止される。

　従って、本変形例の撮像ユニット１は、製造時および高温高圧滅菌消毒時などの高温環境下でも、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０の径方向および前後方向の所定の嵌合位置がずれることなく固定された状態が維持され、所定の光学性能の適合品質を満足できると共に、その光学性能の劣化も防止することができる。

　なお、図１０に示すように、撮像ユニット１は、レンズユニット１０および撮像素子ユニット２０が径方向および前後方向に、より確実にずれないようにするために、撮像素子保持枠１２の外周部にレーザ、超音波などを照射して、撮像素子保持枠１２の周方向に複数の凹部４０を形成する箇所を前後方向（長手方向）に沿った複数、ここでは２箇所としてもよい。

　さらに、図１０では、レーザ、超音波などを照射する位置を規定するためにレンズユニット１０のレンズ保持枠１１に形成された周溝１１ｂの位置を示す指標部１２ａを撮像素子保持枠１２の外周部に設けてもよい。この指標部１２ａは、特に、レーザのエネルギーＥが吸収されて熱に変換され易いように黒色マーカとすることが好ましい。

　なお、本実施例では、レンズ保持枠１１に周溝を２つ設けているが、これに限定されることなく、周溝１１ｂが前後方向に沿って複数設けられていてもよいし、例えば、図１１に示すように周溝１１ｂが螺旋状に設けられても良い。さらに、図１１では、螺旋状の周溝１１ｂに係合する凸部４１が形成される箇所に凹部４０が前後方向に沿って３つ設けられた構成を示している。

　なお、この指標部１２ａは、レーザ、超音波などを照射して、撮像素子保持枠１２の周方向に複数の凹部４０を形成する箇所が前後方向（長手方向）に沿って１箇所である構成にも適用可能である。

（第２の変形例）
　上記に記載した撮像ユニット１におけるレンズユニット１０と撮像素子ユニット２０の径方向および前後方向のずれを防止するための凸部４１の構成は、例えば、図１２および図１３に示すように、レンズユニット１０が２つ設けられた３Ｄ内視鏡（立体視内視鏡ともいう）に用いられる光学ユニットとしての立体視撮像ユニット５０に適用することで、より好適な効果が得られる。

　図１２に示す、立体視撮像ユニット５０は、第１、第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂが嵌合する撮像素子ユニット５１を有している。この撮像素子ユニット５１は、撮像素子保持枠５２に第１のレンズユニット１０が内嵌する第１のレンズユニット嵌合部５３ａおよび第２のレンズユニット１０が内嵌する第２のレンズユニット嵌合部５３ｂが設けられている。

　この撮像素子ユニット５１には、第１，第２のプリズム５５ａ，５５ｂが設けられており、これら第１，第２のプリズム５５ａ，５５ｂが第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれの対物レンズ群１３によって結像される撮影光軸Ｏ１，Ｏ２を有した２つの被写体像の光を屈折反射して、撮像素子２１の受光部２１ａに結像させる。このようにして、立体視撮像ユニット５０は、２つの被写体像を合成して、立体的な被写体像を得られるように構成されている。

　ところで、２つの被写体像を合成する立体視撮像ユニット５０では、第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂが第１，第２のレンズユニット嵌合部５３ａ，５３ｂに対して径方向にずれると、第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれの対物レンズ群１３による各被写体像の所定の結像位置も径方向にずれてしまい、立体的な被写体像が得られない。

　また、立体視撮像ユニット５０は、第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂと撮像素子ユニット５１の組み付け時に、先ず一方の、例えば、第１のレンズユニット嵌合部５３ａに対する第１のレンズユニット１０ａの固定位置を基準にして、第２のレンズユニット嵌合部５３ｂに対する第２のレンズユニット１０ｂの径方向の固定位置を調整して、立体的な被写体像が得られるようにしている。

　即ち、立体視撮像ユニット５０は、撮像素子２１の受光部２１ａにおいて、第１のレンズユニット１０ａによる一方の被写体像の結像位置に対して、立体的な被写体像が得られる所定の結像位置に第２のレンズユニット１０ｂによる他方の被写体像を調整する必要がある。

　そのため、立体視撮像ユニット５０においても、図１３に示すように、製造時に、第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂが撮像素子ユニット５１の撮像素子保持枠５２の第１，第２のレンズユニット嵌合部５３ａ，５３ｂの内周部に、複数、例えば３つの凸部４１がそれぞれ形成されることで、それら３つの凸部４１が第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂのレンズ保持枠１１の外周部を押さえつけるように当接して、レンズ保持枠１１が径方向にずれることなく保持された構成となっている。これにより、立体視撮像ユニット５０は、製造時および高温高圧滅菌消毒時などの高温環境下でも、確実に立体的な内視鏡画像が得られ、所定の光学性能の適合品質を満足できると共に、その光学性能の劣化も防止した構成となっている。

　なお、立体視撮像ユニット５０においても、上述の第１の変形例に記載したように、レンズ保持枠１１に凸部４１が係入する周溝１１ｂを形成して、第１，第２のレンズユニット１０ａ，１０ｂが径方向に加え、前後方向にもずれることを防止した構成としてもよい。

　以上の各実施の形態に記載した発明は、それら実施の形態およ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ものである。

　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、述べられている課題が解決でき、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、２０１４年５月２日に日本国に出願された特願２０１４－０９５３３２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。

Claims (9)

1. 　対物光学系を保持し、第１の融点を有する材質から形成された筒状のレンズ保持枠と、
   　前記レンズ保持枠が内挿して嵌合して、前記対物光学系によって結像される被写体像を検出する受光部を有した撮像素子を保持し、前記第１の融点よりも低い第２の融点を有する材質から形成された筒状の撮像素子保持枠と、
   　前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との嵌合後に、前記撮像素子保持枠を溶融して形成され、前記レンズ保持枠に当接して、前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との径方向の嵌合位置を保持する当接部と、
   　を具備することを特徴とする光学ユニット。
2. 　前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との間に形成される隙間を埋める接合材を具備することを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 　前記当接部は、少なくとも３つ形成され、
   　前記少なくとも３つの当接部のそれぞれを結んで形成される三角形の領域内に前記レンズ保持枠と前記撮像素子保持枠との嵌合部の中心が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学ユニット。
4. 　前記当接部は、前記撮像素子保持枠の外周部から内径中心方向に向けて照射されたレーザまたは超音波によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
5. 　前記レンズ保持枠の外周部に前記当接部が係入される周溝が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
6. 　前記当接部が前記撮像素子保持枠の長手方向に沿った複数個所に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
7. 　前記レンズ保持枠が金属から形成され、前記撮像素子保持枠が樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
8. 　前記撮像素子保持枠は、２つの前記レンズ保持枠をそれぞれ嵌合する２つの嵌合部を有し、前記当接部が前記２つの嵌合部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学ユニット。
9. 　前記請求項１から前記請求項８のいずれか１項に記載の光学ユニットを具備することを特徴とする内視鏡。

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