(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を備えるレンズ枠と、
このレンズ枠の先端部に形成された前記貫通孔を構成する凹部に気密接合される先端レンズと、
前記凹部に連通して前記貫通孔を構成する径寸法が前記凹部の径寸法より小径な孔部に配設される少なくとも１つの基端側レンズと、
この基端側レンズと前記先端レンズとの間に配設され、前記先端レンズの基端面と前記凹部の底面との間に所定間隔の空間部を形成させる間隔部材と、
を具備することを特徴とする内視鏡の撮像ユニット。
【請求項２】
観察光学系を構成するレンズ枠内のレンズ群を通過した光線が結像する固体撮像素子と、この固体撮像素子を一端部側で保持し、他端部側で前記レンズ枠を保持する素子枠とを備え、
前記素子枠と前記レンズ枠とを接着及び溶接の両方の接続固定手段を用いて接合する内視鏡の撮像ユニットにおいて、
前記レンズ枠及び前記素子枠に、径寸法の異なる溶接用接合部及び接着用接合部を離間させて設けたことを特徴とする内視鏡の撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートクレーブ滅菌（高圧高温水蒸気滅菌）に対応する内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体腔内等に挿入することによって体腔内深部等を観察したり、必要に応じて処置具を用いることにより治療処置等を行える内視鏡が医療分野において広く利用されている。
【０００３】
医療分野で使用する内視鏡は、感染症等を防止するため、一度使用した内視鏡を確実に消毒滅菌することが必要不可欠である。最近では、煩雑な作業を伴わず、滅菌後にすぐ使用することが可能で、しかもランニングコストが安価なオートクレーブ滅菌が内視鏡分野で主流になりつつある。
【０００４】
このオートクレーブ滅菌は、被滅菌物を高圧下で約１２０℃〜１３５℃の高温蒸気に曝して滅菌するものである。このときの高圧蒸気は、樹脂やゴム、樹脂接着剤等ほとんどの高分子材料中を透過してしまう。このため、オートクレーブ滅菌の際、内視鏡内部に水蒸気が浸入し、対物レンズ、固体撮像素子、基板、信号線、信号ケーブル等が配置されている撮像ユニット内にも水蒸気が侵入して電気的な不具合が発生するおそれがあった。
【０００５】
このオートクレーブ滅菌による蒸気が撮像ユニット内に進入するのを防止するため、本出願人は、特願２０００−２５５６６号において先端カバーガラスを半田付け固定した金属枠でレンズ枠を覆い、前記金属枠の基端部をレーザー照射によって溶接して気密構造にした内視鏡を示している。
【０００６】
前記内視鏡では、カバーガラスのような光学部材を金属枠に半田付けする際、半田の濡れ性を向上させるためにフラックス等の酸化剤を使用している。このフラックスは、残留しているとＣＣＤでとらえる画像に不具合を生じさせる要因になるので、半田付け作業終了後に洗浄除去しなければならない。そのため、前記内視鏡ではフラックスの洗浄性を向上させるため、カバーガラスの一面側に開口部を設ける一方、前記カバーガラスの一面と金属枠とを接触させない構造にしていた。
【０００７】
また、オートクレーブ滅菌の際、撮像ユニット内部へ蒸気が進入するのを防止するため、レンズ枠と固体撮像素子が固定された素子枠とを溶接する方法が知られている。この方法では、素子枠とレンズ枠とを溶接する前に画像のピント調整を予め行い、ピント調整後のレンズ枠を接着剤によって固定していた。しかし、接着剤が塗布されている部分に直接レーザーの熱影響がおよぶと接着剤が剥離してしまうおそれがあった。また、レーザー照射の直下に接着剤があった場合には接着剤が瞬時に蒸散し、爆発を引き起こすおそれがあった。そのため、前記内視鏡では、画像のピント調整を行った後、レンズ枠を接着固定し、別体のパイプ部材を前記レンズ枠及びカバーガラス枠に外嵌させ、パイプ部材の両端部をレーザー溶接するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特願２０００−２５５６６の内視鏡では撮像ユニットを構成するためにレンズ枠や素子枠以外に金属枠やパイプ部材等が必要な構造であるので、部品点数が増加するばかりでなく、組立て性が悪化するとともに、撮像ユニットが大型化するという不具合があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、良好な観察画像を部品点数や組立工数を増加させることなく得られ、オートクレーブ耐性を有する内視鏡の撮像ユニットを提供することを目的にしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡の撮像ユニットは、貫通孔を備えるレンズ枠と、このレンズ枠の先端部に形成された前記貫通孔を構成する凹部に気密接合される先端レンズと、前記凹部に連通して前記貫通孔を構成する径寸法が前記凹部の径寸法より小径な孔部に配設される少なくとも１つの基端側レンズと、この基端側レンズと前記先端レンズとの間に配設され、前記先端レンズの基端面と前記凹部の底面との間に所定間隔の空間部を形成させる間隔部材とを具備している。
【００１１】
また、観察光学系を構成するレンズ枠内のレンズ群を通過した光線が結像する固体撮像素子と、この固体撮像素子を一端部側で保持し、他端部側で前記レンズ枠を保持する素子枠とを備え、前記素子枠と前記レンズ枠とを接着及び溶接の両方の接続固定手段を用いて接合する内視鏡の撮像ユニットであって、
前記レンズ枠及び前記素子枠に、径寸法の異なる溶接用接合部及び接着用接合部を離間させて設けている。
【００１２】
この構成によれば、先端レンズの基端面とレンズ枠に形成した凹部底面との間に所定間隔の空間部を形成したのでフラックスの洗浄を容易に行える。
【００１３】
また、レンズ枠と素子枠との接合部である溶接用接合部と接着用接合部とが隔たった位置関係になるので、溶接用接合部に接着剤が付着することや、溶接の際の熱で接着用接合部に不具合が発生することが防止される。
【００１４】
【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３は本発明の第１実施形態に係り、図１は内視鏡の撮像ユニットの構成を説明する図、図２はレンズ枠を説明する図、図３はレンズ枠とレンズ及び間隔部材との関係を説明する図である。
【００１５】
図１に示すように内視鏡の撮像ユニット１は、観察光学系を構成する対物レンズユニット２と、この対物レンズユニット２の焦点位置に撮像面を配置した固体撮像素子であるＣＣＤ３と、このＣＣＤ３に電気的に接続された回路基板４とで主に構成されている。前記回路基板４の端子部４ａ、…には信号線５、…がそれぞれ電気的に接続されおり、これら信号線５は信号ケーブル６内を挿通して図示しないビデオプロセッサに接続されるようになっている。
【００１６】
前記対物レンズユニット２は、略凸字形状のレンズ枠２１と、このレンズ枠２１の先端部に形成されている凹部２２の所定位置に気密接合される先端レンズ２３と、前記凹部２２に連通する孔部２４に配置される複数のレンズ２５及び間隔環２５ｂ、絞り２５ｃ等で構成された基端レンズ群２６と、前記先端レンズ２３と前記基端レンズ群２６を構成して前記先端レンズ２３の後方に配置された第１レンズ２５ａとの間に配置された略パイプ形状の間隔部材２７とで主に構成されている。
【００１７】
なお、前記ＣＣＤ３は、素子枠３１の基端部に固定されたカバーガラス３２の基端面に撮像面を一体に固定して配置されている。このため、前記対物レンズユニット２の先端レンズ２３、基端レンズ群２６を通過した光線は、カバーガラス３２を通過してＣＣＤ３の撮像面に結像する。
【００１８】
図２に示すように前記レンズ枠２１の凹部２２の内側面及び底面の図中の太い実線で示す部分には半田の濡れ性を向上させる例えばＮｉに代表されるメッキ部２８が設けてある。一方、前記レンズ枠２１の孔部２４の内周面の図中の太い破線で示す部分にはこの内周面での反射によるフレアやゴーストを防止する例えばＢ−Ｃｕの黒処理部２９が設けてある。
【００１９】
なお、めっき部２８と黒処理部２９とを設ける方法としては、レンズ枠２１を機械加工により形成後、めっき部２８と黒処理部２９とをそれぞれマスキングして別々に設ける方法と、機械加工で凹部２２を形成した段階でめっき部２８を設け、その後、孔部２４を形成して前記めっき部２８をマスキングして孔部２４に黒処理部２９を設ける方法等がある。
【００２０】
図３を参照して対物レンズユニット２の組立て方法を説明する。
図に示すように対物レンズユニット２を組み立てる際、まず、レンズ枠２１の凹部２２内に外周面に半田活性化のために用いる酸化剤として例えばフラックスを塗布した先端レンズ２３を配置する。このとき、前記先端レンズ２３の基端面が凹部２２の底面２２ａに当接させる。
【００２１】
次に、前記先端レンズ２３の軸方向の位置決めを行うため、前記レンズ枠２１の基端面２１ａに当接して前記凹部２２の底面２２ａから所定寸法凸設する例えば二点鎖線に示す治具４０を孔部開口２４ａから孔部２４内に挿通する。そして、前記先端レンズ２３の基端面２３ａと前記凹部２２の底面２２ａとの間に所定間隔の空間部が形成された状態にし、前記先端レンズ２３の先端側外周より、この先端レンズ２３と前記レンズ枠２１との間に半田７を流し込んでいく。
【００２２】
そして、前記先端レンズ２３の基端面側全周に渡って半田フィレット７ａが形成されたなら前記半田７の流し込みを停止して半田７が硬化するのを待つ。前記半田７が固化することによって、前記先端レンズ２３は、レンズ枠２１の凹部底面２２ａから所定間隔離間した位置で気密的に接合固定される。
【００２３】
次いで、前記治具４０を取り外して、前記先端レンズ２３の基端面側及びレンズ枠２１の内面を洗浄して、前記フラックスや不純物を洗い落とす。その後、孔部開口２４ａから孔部２４内に間隔部材２７、基端レンズ群２６の順に挿入して基端レンズ群２６を所定位置に配置する。そして、基端レンズ群２６の最後端に位置するレンズ２５をレンズ枠２１に接着固定する。このことにより、対物レンズユニット２が完成する。なお、前記先端レンズ２３から基端レンズ群２６までの寸法は、前記間隔部材２７の長さ寸法を調整することによって変更可能である。
【００２４】
ここで、レンズ枠２１と素子枠３１との気密的な接合について説明する。
前記レンズ枠２１と前記素子枠３１とを一体的に気密接合するとき、まず、レンズ枠２１と素子枠３１との位置関係を調整してピント調整した後に前記レンズ枠２１と前記素子枠３１とを接着剤によって接着固定し、次に、この接着状態でレーザー溶接によりレンズ枠２１と素子枠３１とを気密的に接合固定する。
【００２５】
そのため、図２に示すように前記レンズ枠２１には素子枠３１の先端部が外挿配置される素子枠配置部２１ｂが設けられている。そして、この素子枠配置部２１ｂには溶接用の接合部となる太径部２１ｃと、接着用の接合部となる小径部２１ｄとが形成してある。一方、図１に示すように前記素子枠３１には前記太径部２１ｃに外挿する大径穴部３１ｃと、前記小径部２１ｄに外挿する小径穴部３１ｄとが設けてある。
【００２６】
このため、本実施形態では外周面に接着剤３４を塗布した状態のレンズ枠２１の小径部２１ｄを、素子枠３１の小径穴部３１ｄに挿入した状態でピント調整を行い。前記接着剤３４が硬化後に、この接着部から離間した例えば矢印Ａに示す部位にレーザー光を照射して溶接により気密的に接合固定する。
【００２７】
なお、符号４１は前記素子枠３１の基端側に外挿配置された補強枠である。符号４２は前記補強枠４１が露出しないようにこの補強枠４１全体と前記信号ケーブル６の先端部とを覆う樹脂製の絶縁チューブである。そして、前記補強枠４１と絶縁チューブ４２とで囲まれる空間部には蒸気透過性の低い接着剤４３を充填している。
【００２８】
このように、先端レンズの基端面とレンズ枠に形成した穴部底面との間に所定間隔の空間部を設けたことによって、半田による気密接合後に酸化剤や不純物の洗浄を容易に行うことができる。
【００２９】
また、半田による接合の際、所定間隔の空間部を設けたことによって半田が孔部に流れ込むことなく、先端レンズの基端面側全周に渡って半田フィレットを形成することができる。このことによって、先端レンズのレンズ枠への組み付け強度及び気密性がより確実なものになる。
【００３０】
さらに、レンズ枠と素子枠とを接合するために、溶接用の接合部と接着用の接合部とを段差によって隔離、離間させたため、レーザー溶接の熱影響範囲を避けて接着剤を塗布することができるとともに、ピント調整後に焦点を狂わせることなくレーザーによる溶接を確実に行うことができる。
【００３１】
これらのことによって、部品点数や組立工数を増加させることなくオートクレーブ耐性を有して、良好な観察画像を得られる内視鏡の撮像ユニットが構成される。
【００３２】
図４は本発明の第２実施形態に係る内視鏡の撮像ユニットの他の構成を説明する図である。
図に示すように本実施形態においては、前記レンズ枠２１の素子枠配置部２１ｂに設けた太径部２１ｃを接着用の接合部とし、小径部２１ｄを溶接用の接合部としている。このため、本実施形態では外周面に接着剤３４を塗布した状態のレンズ枠２１の太径部２１ｃを、素子枠３１の大径穴部３１ｃに挿入した状態でピント調整を行い。前記接着剤３４が硬化後に、この接着部から離間した矢印Ａに示す部位にレーザー光を照射して溶接により気密的に接合固定する。なお、符号３５は、太径部２１ｃの基端側と小径穴部３１ｄの先端側との間に設けた溜まり部であり、図に示すように接着剤３４が溜まるようになっている。
【００３３】
また、本実施形態においては、間隔部材２７Ａの先端側に比較的内径の小さな絞り部２７ａを一体に設けているとともに、内周面に黒処理部２９を設けている。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同部材には同符合を付して説明を省略する。
【００３４】
このように、レーザー溶接部より先端側に、レンズ枠と素子枠の接着用の接合部を設けたことによって、レンズ枠を素子枠に挿入配置する際に誤って接着剤がレーザー溶接部に付着することを防止することができる。このことによって、より容易にレーザー溶接の熱影響範囲を避けて接着剤を塗布することができる。
【００３５】
また、間隔部材に絞り部を設けることにより、Ｎｉ等のメッキ部からの反射光を抑制するとともに、間隔部材の内周面に黒処理部を設けたことによってこの内周面での反射によるフレアやゴーストを防止することができる。なお、その他の作用及び効果は前記第１実施形態と同様である。
【００３６】
なお、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。
【００３７】
［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。
【００３８】
（１）貫通孔を備えるレンズ枠と、
このレンズ枠の先端部に形成された前記貫通孔を構成する凹部に気密接合される先端レンズと、
前記凹部に連通して前記貫通孔を構成する径寸法が前記凹部の径寸法より小径な孔部に配設される少なくとも１つの基端側レンズと、
この基端側レンズと前記先端レンズとの間に配設され、前記先端レンズの基端面と前記凹部の底面との間に所定間隔の空間部を形成させる間隔部材と、
を具備した内視鏡の撮像ユニット。
【００３９】
（２）前記間隔部材に光学絞りを一体にした付記１記載の撮像ユニット。
【００４０】
（３）前記間隔部材は、少なくとも内周面を黒処理した付記１又は付記２記載の撮像ユニット。
【００４１】
（４）観察光学系を構成するレンズ枠内のレンズ群を通過した光線が結像する固体撮像素子と、この固体撮像素子を一端部側で保持し、他端部側で前記レンズ枠を保持する素子枠とを備え、
前記素子枠と前記レンズ枠とを接着及び溶接の両方の接続固定手段を用いて接合する内視鏡の撮像ユニットにおいて、
前記レンズ枠及び前記素子枠に、径寸法の異なる溶接用接合部及び接着用接合部を離間させて設けた内視鏡の撮像ユニット。
【００４２】
（５）溶接用の接合部を前記レンズ枠の大径部及び前記素子枠の大径穴部に設け、接着用の接合部を前記レンズ枠の小径部及び前記素子枠の小径孔部に設けた付記４記載の内視鏡の撮像ユニット。
【００４３】
（６）接着用の接合部を前記レンズ枠の大径部及び前記素子枠の大径穴部に設け、溶接用の接合部を前記レンズ枠の小径部及び前記素子枠の小径孔部に設けた付記４記載の内視鏡の撮像ユニット。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、良好な観察画像を部品点数や組立工数を増加させることなく得られ、オートクレーブ耐性を有する内視鏡の撮像ユニット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３は本発明の第１実施形態に係り、図１は内視鏡の撮像ユニットの構成を説明する図
【図２】レンズ枠を説明する図
【図３】レンズ枠とレンズ及び間隔部材との関係を説明する図
【図４】本発明の第２実施形態に係る内視鏡の撮像ユニットの他の構成を説明する図
【符号の説明】
１…撮像ユニット
２…対物レンズユニット
３…ＣＣＤ
４…回路基板
２１…レンズ枠
２２…凹部
２３…先端レンズ
２４…孔部
２６…基端レンズ群
２７…間隔部材
【図１】
0003689341.tif 000002
【図２】
0003689341.tif 000003
【図３】
0003689341.tif 000004
【図４】
0003689341.tif 000005