JP4647817B2

JP4647817B2 - 電子内視鏡

Info

Publication number: JP4647817B2
Application number: JP2001107527A
Authority: JP
Inventors: 勝都築
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: JP2002301012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子枠とレンズ枠とで撮像ユニットを構成した電子内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細長の挿入部を体腔内に挿入することにより、体腔内臓器などを観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療・処置のできる内視鏡が広く利用されている。また、内視鏡は、医療用のみならず工業用においてもボイラや機械及び化学プラントなどの管内、或いは、エンジン内部の観察及び検査などに用いられている。
【０００３】
上述のように用いられる内視鏡には挿入部の先端部に電荷結合素子（以下ＣＣＤと記載）などの固体撮像素子を配設し、このＣＣＤに結像した内視鏡像をモニタ画面に表示させて観察を行う電子内視鏡がある。
【０００４】
この電子内視鏡では挿入部の先端部にＣＣＤを配設した撮像素子枠と、光学レンズを配設したレンズ枠とを一体に構成した撮像ユニットが内蔵されている。この撮像ユニットでは撮像素子枠とレンズ枠との光軸方向の位置調整を行って、撮像素子枠に設けられているＣＣＤの撮像面に、レンズ枠に固設されている光学レンズを通過した光学像がはっきりと結像するようにしてある。
【０００５】
そして、撮像素子枠とレンズ枠との光軸方向の位置調整を図５（ａ）、（ｂ）に示すように行っていた。
図５（ａ）に示すように撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２とを螺合して構成する撮像ユニット１００Ａでは、光軸方向の位置調整を行う際、撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２との螺合部１０３の螺合状態を変化させて行う。
【０００６】
一方、図５（ｂ）に示すように撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２とに嵌合部１０４を設けて構成する撮像ユニット１００Ｂでは、光軸方向の位置調整を行う際、撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２との嵌合長を変化させて行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５（ａ）で示したように螺合部１０３の螺合状態を変化させてピント調整を行う撮像ユニット１００Ａでは、ネジとネジ山との間にクリアランスがあるので、回転させながらの調整が難しく、ピント調整後に接着剤を塗布して接着剤を乾燥固化させた際、接着剤が収縮することによってクリアランスの分だけ位置ずれが発生するおそれがあった。また、レンズ枠１０２を回転させるために例えばかに目レンチ等を配置するためのスペースが必要になって太径化の要因になっていた。
【０００８】
これに対して、図５（ｂ）で示したように嵌合部１０４の嵌合長を変化させてピント調整を行う撮像ユニット１００Ｂでは、撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２とを一点鎖線で示すようにビス１０５で図示しないピント調整治具に固定しなければならないので、このビス１０５の固定代分だけ嵌合長を短くなって撮像素子枠１０１とレンズ枠１０２とががたついてしまったり、軸ずれが発生するおそれがあった。
【０００９】
そして、この嵌合長を短くすることによって発生する不具合を解消するために嵌合長を十分にとると、その分レンズ枠１０２の長さが長くなって、内視鏡の硬質長が増加する要因になるという不具合があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、硬質長を長くすることや、外形寸法を太径にすることなく、光学性能の良好な撮像ユニットを備えた電子内視鏡を提供することを目的にしている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡は、撮像光学系を構成する固体撮像素子を固設した撮像素子枠と、前記固体撮像素子の撮像面に光学像を結像させる対物光学系を構成する光学レンズを固設したレンズ枠とで撮像ユニットを構成する電子内視鏡であって、
前記レンズ枠の外周を、前記撮像素子枠が外嵌配置される嵌合部と、先端部に位置して外周面に雄ネジを形成した凸部とで構成している。
【００１２】
この構成によれば、凸部に設けた雄ネジをピント出し治具への取付け部にすることにより、凸部の基端からレンズ枠の基端までの外周が嵌合部になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図４は本発明の一実施形態に係り、図１は電子内視鏡を構成する撮像ユニットを説明する図、図２は撮像ユニットに設けられる回路基板を説明する図、図３はピント調整治具によるピント調整を説明する図、図４は撮像ユニットを配置した内視鏡の構成例を説明する図である。
【００１４】
なお、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図、図３（ａ）はピント調整治具に撮像ユニットを構成する撮像素子枠とレンズ枠とを取り付けた状態を示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部拡大図である。
【００１５】
図１に示すように本実施形態の電子内視鏡を構成する撮像ユニット１は、例えば被検部位の観察画像を得るための固体撮像素子であるＣＣＤ１１を有する撮像光学系１０と、前記ＣＣＤ１１の撮像面に光学像を結像させる複数の光学レンズ２１を有する対物光学系２０とで主に構成されている。
【００１６】
前記ＣＣＤ１１は撮像素子枠１２に固定されている。このＣＣＤ１１の撮像面の前面には光透過性の被覆部材であるＣＣＤカバーガラス（以下カバーガラスと略記する）１３が配設され、このカバーガラス１３の前面には光学レンズ１４が配設されている。
【００１７】
また、図１及び図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように前記ＣＣＤ１１の反撮像面側にはこのＣＣＤ１１に電気的に接続された第１回路基板１５及び第２回路基板１６が配設されている。この第１回路基板１５の一面であるＣＣＤ側面には電子部品１７が実装され、前記第２回路基板１６の両面には電子部品１７が実装されている。これは、回路基板１５、１６間に電子部品１７を配置させて基板間のデッドスペースをなくすためである。そして、各回路基板１５、１６に設けられた電気接点部１５ａ、１６ａには信号ケーブル１８内に挿通された複数の信号線１９、…、１９の中から対応する信号線１９ａ、１９ｂ、１９ｃが接続されている。
【００１８】
前記信号ケーブル１８内に挿通される信号線１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、前記信号ケーブル１８の外径の細径化を図るため各信号線１９ａ、１９ｂ、１９ｃの径寸法を必要に応じて変えている。つまり、信号線１９ａ、信号線１９ｂ、信号線１９ｃの順に線径が細径になっている。そして、信号線１９を電気接点部に接続する際には径寸法が太径な信号線１９ａから信号線１９ｂ、信号線１９ｃと半田付け等の接続を行う。このことにより、信号線１９の芯線の断線が防止されるとともに、接続作業を安定的に行える。
【００１９】
一方、前記対物光学系２０を構成する複数の光学レンズ２１は、レンズ枠２２の内孔に例えば接着によって固設されている。このレンズ枠２２の外周面には前記撮像素子枠１２が外嵌配置される嵌合部２３と、先端部で所定の幅寸法で突設した凸部２４とが設けられている。この凸部２４の外周面には雄ネジ２５が形成してある。
【００２０】
したがって、前記撮像素子枠１２をレンズ枠２２に外嵌配置させていくと、撮像素子枠１２の先端が前記凸部２４の基端側に当接する。このとき、前記凸部２４の雄ネジ２５は、撮像素子枠１２の先端外周面より外側に突出しない。
【００２１】
なお、本実施形態においては前記第２回路基板１６の両面に電子部品１７を実装させて基板間のデッドスペースをなくすようにしているが、第１回路基板１５の両面に電子部品１７を実装して基板間のデッドスペースをなくすようにしてもよい。
【００２２】
また、実装させる電子部品１７の数が少ない場合には基板どうしが対向する面とは反対側に電子部品１７を実装する。このことによって、両回路基板１５、１６の電子部品１７の実装されていない面どうしを略密着させて撮像ユニット１の硬質長の短縮化を図れる。
【００２３】
さらに、前記電子部品１７及び信号線１９は第１の封止樹脂４１で覆われるとともに、第２の封止樹脂４２で覆われて撮像ユニット１の硬質部４３を構成している。
【００２４】
又、前記撮像素子枠１２の基端部には前記カバーガラス１３と光学レンズ１４との接合面の外周を覆って、カバーガラス１３と光学レンズ１４との接合強度の向上を図るための補強部１２ａが設けてある。
【００２５】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）を参照して撮像素子枠１２とレンズ枠２２とを一体にして撮像ユニット１を構成する際のピント調整について説明する。
前記撮像素子枠１２と前記レンズ枠２２とを一体にして撮像ユニット１を構成する際には図３（ａ）に示すピント調整治具５０を使用する。このピント調整治具５０は、台部材５１に対して進退移動が可能な移動台５２と、台部材５１に固設された固定台５３とで構成されている。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように前記移動台５２には撮像ユニット１を構成する前記ＣＣＤ１１や回路基板１５、１６等が固設された撮像素子枠１２がビス５４によって取り付けられ、前記固定台５３には光学レンズ２１を固設したレンズ枠２２が取り付けられている。
【００２７】
前記レンズ枠２２は、前記固定台５３にビス５５によって固定されたレンズ枠固定具５６の基端部に形成されている雌ネジ５６ａに、前記凸部２４に形成した雄ネジ２５を螺合させて取り付けられている。この螺合状態のとき、前記凸部２４の先端面が前記レンズ枠固定具５６内に配置されている間隔管５７の基端面に当接して安定した固定状態になる。
【００２８】
予め、前記レンズ枠２２の嵌合部２３に早乾性ではない接着剤を塗布し、前記移動台５２を固定台５３側に移動させてレンズ枠２２に撮像素子枠１２を外嵌させる。この状態で、前記撮像素子枠１２のＣＣＤ１１で観察されたＣＣＤ画像を図示しない検査用モニタの画面上に表示させる。そして、この検査用モニタの画面上に前記ＣＣＤ画像がはっきりと表示されるようにピント調整を行う。その際、ピント調整治具５０に配置されているマイクロメータ５８に設けられているシンブル５８ａを回転させる。
【００２９】
前記シンブル５８ａの回転に伴って移動台５２が回転方向に対する方向に移動することによって、レンズ枠２２の嵌合部２３に外嵌している撮像素子枠１２が移動し、この撮像素子枠１２のＣＣＤ１１とレンズ枠２２の光学レンズ２１との間隔を変化させてピント調整が行われる。
【００３０】
そして、ピント調整が完了したなら、撮像素子枠１２とレンズ枠２２とを、このレンズ枠２２に予め塗布しておいた接着剤を硬化させることで一体的に固定する。このことによって、撮像素子枠１２とレンズ枠２２とが一体になったピント調整済みの撮像ユニット１が完成する。そして、このピント調整済みの撮像ユニット１を所定の部材と組み合わせて内視鏡を構成する。
【００３１】
このように、レンズ枠の先端部に雄ネジを形成した凸部を設け、この雄ネジをレンズ枠固定具に螺合したとき、この凸部の先端面が間隔管の基端面に当接させることによって、レンズ枠を安定的にピント調整治具に固定することができる。このことによって、ピント調整をスムーズに行える。
【００３２】
また、凸部の先端面が間隔管の基端面に当接させることによって安定した固定力を得られるので凸部の幅寸法を大きくすることなく、雄ネジを形成した凸部の基端からレンズ枠の基端までの全面を撮像素子枠との嵌合部にすることができる。このため、枠どうしががたつかない十分な長さの嵌合部を設けた場合でもレンズ枠の長さを所定寸法内に収められるので、硬質長の短縮化を図れる。
【００３３】
これらのことによって、硬質長を長くしたり、外径を太径にすることなく、光学特性の安定した品質が良好な撮像ユニットを提供することができる。
【００３４】
前記撮像ユニット１を内蔵した内視鏡として、例えば図４に示すように光学アダプタ６０が装着可能なように先端部を構成する先端構成部材７１に凸部７２を設けた工業用の内視鏡７０がある。
【００３５】
ところで、上述のように構成された前記撮像ユニット１は、撮像素子枠１２の先端側を先端構成部材７１に形成されたユニット配置孔に配置されて、図示しないビスによって先端構成部材７１と一体的に固定される。
【００３６】
前記先端構成部材７１に固定された撮像ユニット１の中央部及び基端側は、この先端構成部材７１の内孔に位置しており、先端構成部材７１の内周面と撮像ユニット中央部との隙間にはシリコーン系の軟らかな第１樹脂７３ａが充填され、前記内周面と撮像ユニット基端側との隙間にはエポキシ系の硬い第２樹脂７３ｂが充填されている。
【００３７】
さらに、前記撮像ユニット１の硬質部４３の基端には固定部材７４が当接している。この固定部材７４は、前記先端構成部材７１の内周面に螺合固定された筒状部材７５に嵌合接着されている。この構造をとることによって、撮像ユニット１に信号線１９からの引張力やあおりの力による負荷がかからないようにしている。
【００３８】
ここで、光学アダプタ６０の構成例を説明する。
前記光学アダプタ６０は、内視鏡２の先端部を構成する先端構成部材７１に着脱自在であり、種類毎にアダプタ側撮像光学系の仕様が異なっている。本図の光学アダプタ６０は、対物光学系を構成する第１の光学レンズ６１及び第２の光学レンズ６２と、このレンズ６１、６２間に配置される薄板部材６３と、これら光学レンズ６１、６２及び薄板部材６３を保持する枠体６４と、内視鏡７０との連結部材となる前記枠体６４に回動自在に配置された止めネジ６５と、前記枠体６４の外装部材であるカバー部材６６と、前記内視鏡７０のライトガイドファイバ７６から出射される照明光を伝達するライトガイド又はロッドレンズで構成した照明光伝達部材６７とで構成されている。この照明光伝達部材６７の先端部は照明レンズ６８に対向している。
【００３９】
本実施形態の光学アダプタ６０においては上述したように第１の光学レンズ６１と第２の光学レンズ６２との間に配置した薄板部材６３を増減させてピント出し調整を行える構成にしている。
【００４０】
したがって、光学アダプタ６０を構成する第１の光学レンズ６１及び第２の光学レンズ６２の厚み寸法や枠体６４の外形寸法や穴深さ寸法等がそれぞれ公差範囲で形成されていた場合でも各寸法のバラツキにより、組立て調整段階時にピント不良のおそれがあると判定されたときには薄板部材６３を増減させてピント調整を行う。
【００４１】
なお、この薄板部材はフレア絞り用の所定厚みのマスク部材や開口を有する所定厚さに形成されたピント調整板である。また、薄板部材を配置する第１の光学レンズ６１と第２の光学レンズ６２との間はピント調整に最も有効な位置である。
【００４２】
このように、第１の光学レンズと第２の光学レンズとの間に薄板を増減させて光学アダプタを構成することによって、光学アダプタを長大させてピント出し調整機構を設けることなく、つまり、光学アダプタの構造を変えることなく光学アダプタの対物光学系のピント調整を行うことができる。
【００４３】
このことによって、光学アダプタを内視鏡に組み合わせたとき、良好な光学特性を得られる。なお、前記光学アダプタに予め調整代を設けて構成するようにしてもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００４６】
（１）撮像光学系を構成する固体撮像素子を固設した撮像素子枠と、前記固体撮像素子の撮像面に光学像を結像させる対物光学系を構成する光学レンズを固設したレンズ枠とで撮像ユニットを構成する電子内視鏡において、
前記レンズ枠の外周を、前記撮像素子枠が外嵌配置される嵌合部と、先端部に位置して外周面に雄ネジを形成した凸部とで構成した電子内視鏡。
【００４７】
（２）前記レンズ枠をピント調整治具に固定するとき、前記レンズ枠の凸部の雄ネジをピント調整治具の雌ネジに螺合して行う付記１記載の電子内視鏡。
【００４８】
（３）内視鏡の先端部に着脱自在に取り付けられる光学アダプタにおいて、前記光学アダプタを構成する対物光学系の光学レンズ間に増減可能に薄板部材を設けた光学アダプタ。
【００４９】
（４）前記薄板部材は所定厚みに形成したフレア絞り用のマスク部材である付記３記載の光学アダプタ。
【００５０】
（５）前記薄板部材は開口を有する所定厚さに形成したピント調整板である付記３記載の光学アダプタ。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、硬質長を長くすることや、外形寸法を太径にすることなく、光学性能の良好な撮像ユニットを備えた電子内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図４は本発明の一実施形態に係り、図１は電子内視鏡を構成する撮像ユニットを説明する図
【図２】撮像ユニットに設けられる回路基板を説明する図
【図３】ピント調整治具によるピント調整を説明する図
【図４】撮像ユニットを配置した内視鏡の構成例を説明する図
【図５】撮像素子枠とレンズ枠とで構成される撮像ユニットのピント調整機構の従来例を説明する図
【符号の説明】
１…撮像ユニット
１０…撮像光学系
１１…ＣＣＤ
１２…撮像素子枠
２０…対物光学系
２１…光学レンズ
２２…レンズ枠
２３…嵌合部
２４…凸部
２５…雄ネジ

Claims

撮像光学系を構成する固体撮像素子を固設した撮像素子枠と、前記固体撮像素子の撮像面に光学像を結像させる対物光学系を構成する光学レンズを固設したレンズ枠とで撮像ユニットを構成する電子内視鏡において、
前記レンズ枠の外周を、前記撮像素子枠が外嵌配置される嵌合部と、先端部に位置して外周面に雄ネジを形成した凸部とで構成したことを特徴とする電子内視鏡。