内視鏡用撮影レンズユニット及びカメラモジュール
【課題】内視鏡用撮影レンズユニットの各部品の寸法精度を見直し、製品歩留りを向上させる。
【解決手段】カム軸２５に第１レンズ移動枠２６、第２レンズ移動枠２７を係合させ、カム軸２５の回転により、第１及び第２可動レンズ２２，２３を個別に光軸方向に移動させる。移動穴３５に第１連結面５１と、その奥側に第２連結面５２を形成する。第１連結面の面間距離よりも第２連結面５２の面間距離を小さくし、両者を段状に形成する。移動穴３５が第１連結面５１と第２連結面５２とに分断されるため、微小で且つ細長い移動穴３５の切削加工時に一気に切削加工することがなくなる。切削加工中のエンドミルの暴れが無くなり、連結面５１，５２を精度良く加工することができ、製品歩留り率が向上する。ワイヤ駆動による低トルク回転でも円滑なレンズ移動が行える。
【解決手段】カム軸２５に第１レンズ移動枠２６、第２レンズ移動枠２７を係合させ、カム軸２５の回転により、第１及び第２可動レンズ２２，２３を個別に光軸方向に移動させる。移動穴３５に第１連結面５１と、その奥側に第２連結面５２を形成する。第１連結面の面間距離よりも第２連結面５２の面間距離を小さくし、両者を段状に形成する。移動穴３５が第１連結面５１と第２連結面５２とに分断されるため、微小で且つ細長い移動穴３５の切削加工時に一気に切削加工することがなくなる。切削加工中のエンドミルの暴れが無くなり、連結面５１，５２を精度良く加工することができ、製品歩留り率が向上する。ワイヤ駆動による低トルク回転でも円滑なレンズ移動が行える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡用撮影レンズユニット及びカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行われている。電子内視鏡は、挿入部の先端にカメラモジュールを備えており、患者の体内の像光を取り込みモニタなどに表示することができる。
【０００３】
カメラモジュールとしては、撮影レンズの焦点距離を可変する機構を備え、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることが可能なもの（例えば、特許文献１，２参照）がある。このようなカメラモジュールでは、撮影レンズユニットとカメラユニットが一体化されている。また、撮影レンズユニットは、撮影レンズの一部のレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変えるために駆動部を有する。
【０００４】
駆動部は、特許文献１のようにカム軸の回転変位によりレンズ移動枠を光軸方向で変位させるカム軸駆動タイプや、特許文献２のように、形状記憶合金を有する駆動部を電気制御することにより、レンズ移動枠を光軸方向に変位させる直接駆動タイプがある。ただし、直接駆動タイプの場合には、カム軸タイプと異なり、移動対象のレンズが１個に限定されてしまう。これに対して、カム軸タイプはカム溝とこれに係合するレンズ移動枠を増やすことで、複数のレンズを同時に移動させることができるメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８６３５号公報
【特許文献２】特開２００９−２９４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いずれの駆動方式を採用するにしても、外径寸法（縦×横×長さ）が例えば略７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小なカメラモジュールを製造する場合には、各部品の寸法精度が問題となる。特に、カム軸タイプでは、レンズ移動枠が二つの筒心に沿ってハウジング内で撮影光軸方向に摺動するため、この摺動部分の寸法精度が問題になる。例えばレンズ移動枠とハウジングの摺動案内面との隙間が小さければ、その作動性が低下し動きが悪くなる。カム軸にトルクを伝達するモータが挿入部先端にあれば、トルクがカム軸に十分に伝わり、少し嵌合精度がきつく隙間が小さい場合でもそれほど問題にはならない。しかし、内視鏡用カメラモジュールでは、患者への負担を考慮した内視鏡挿入部の細径化の要請によって、カム軸を回転させるモータを挿入部先端に配置することは困難である。したがって、手元操作部にモータ等を配置しワイヤによりトルクをカム軸に伝達するものでは、十分なトルクをカム軸に伝達することができないため、レンズ移動枠と摺動案内面との間の隙間が小さいと、レンズ移動枠が移動不能となる問題がある。
【０００７】
逆に、作動性を上げて動きやすくために、レンズ移動枠と摺動案内面との隙間を大きくすると、可動レンズが作動中に揺れてしまい、ズーム作動中に画面が揺れてしまう像ブレが発生してしまう。ぶれが大きくなると、傾いた状態での移動となり、低トルクでの駆動が困難になり、最悪の場合にはレンズ移動枠が移動不能となる。
【０００８】
また、カム軸方式では、撮影光軸と平行にカム軸を設け、このカム軸にレンズ移動枠を係合させる必要があり、カム軸と撮影光軸とに跨がるようにレンズ移動枠が配置される。そして、レンズ移動枠を移動自在に保持するハウジングは、レンズ移動枠とハウジング内面とが接触する摺動案内面の面積が大きくなり、この摺動案内面の加工精度を設計値範囲内に維持する必要がある。しかも、例えば４ｍｍφと３．２ｍｍφの２本の円柱体を横方向に並べて連結したような形状であって、その長さが１５ｍｍ程度の微小なハウジングに対し、撮影レンズ収納穴とカム軸収納穴を形成し、さらにその間をくり抜き加工し、例えば入口の開口高さが１ｍｍで開口幅が１．５ｍｍ、奥行きが１０ｍｍ弱の摺動空間（移動穴）を形成する必要がある。この摺動空間の摺動案内面とレンズ移動枠の摺動面とは例えば幅（高さ）が１ｍｍで奥行きが１０ｍｍの面積となり、その平坦度において±3μｍ程度の寸法精度が必要となる。
【０００９】
近年は切削加工機の性能の向上によって、±３μｍの寸法精度も実現可能な範囲内ではあるが、現実には熟練を要し、失敗品もできてしまうため、依然として製品歩留り率（完成合格品の数量／製作品の総量）が低下する原因となっている。加工が難しい原因の一つとして、摺動案内面が細く奥に長いことが挙げられる。摺動案内面が細く長いと、例えばフライス加工中にエンドミルが暴れてしまい、真っ直ぐに加工することが難しくなる。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、各部品の寸法精度を高精度に維持して、内視鏡用撮影レンズユニットの可動レンズを円滑に摺動させることができ、しかも製品歩留り率を向上させることもできる内視鏡用撮影レンズユニット及びカメラモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に移動自在な可動レンズを有する撮影レンズと、前記可動レンズを保持し、前記光軸方向に移動させるレンズ移動枠と、前記撮影レンズの光軸に平行に設けられ、前記レンズ移動枠が係合するカム軸と、前記撮影レンズを収納する撮影レンズ収納穴、前記カム軸を収納するカム軸収納穴、これら収納穴を連結し前記レンズ移動枠が移動する移動穴を有するハウジングと、前記移動穴の開口側に形成され、前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結する第１連結面と、前記第１連結面の奥で前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結するように前記移動穴に形成され、前記第１連結面よりも面間距離が小さく形成され、前記レンズ移動枠を摺動案内する第２連結面とを備えることを特徴とする。
【００１２】
なお、前記撮影レンズは、光軸方向に順に配置される第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズを有し、前記レンズ移動枠は、第１可動レンズを保持する第１レンズ移動枠と、第２可動レンズを保持する第２レンズ移動枠とを個別に有し、前記カム軸は第１及び第２のカム溝を有し、前記第１カム溝に第１レンズ移動枠が係合し、前記第２カム溝に第２レンズ移動枠が係合し、前記第１可動レンズを前記第１連結面で摺動案内し、前記第２可動レンズを前記第２連結面で摺動案内することが好ましい。
【００１３】
前記第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズは黒染め加工品であり、前記第１連結面及び第２連結面は切削加工面であることが好ましい。前記撮影レンズ収納穴には、前記第１固定レンズと前記第２固定レンズとの間で、前記レンズ移動枠が通過するスリットを光軸方向に有する筒状に形成され、表面が黒染め処理されている第１反射防止筒及び第２反射防止筒を有し、前記第１反射防止筒は第２反射防止筒側の端部に絞り板を有し、前記第１レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置され、前記第２反射防止筒は前記第２レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置されることが好ましい。また、前記カム軸は、一端にワイヤ連結部を有し、該ワイヤ連結部を介して連結されるワイヤにより回転されることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡用カメラモジュールは、上記の撮影レンズユニットと撮像素子ユニットとを備え、撮像素子ユニットは、前記撮影レンズ収納穴に近いハウジング外周に外嵌されるプリズム保持具、前記プリズム保持具に保持されるプリズム、前記撮影レンズから入射する光を前記プリズムで反射させて受光する撮像素子、前記撮像素子に接続される信号ケーブル、前記信号ケーブルの保護チューブと前記プリズム保持具とを接続するケーブル補強板を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハウジングの移動穴に、第１連結面と、この第１連結面よりも面間距離が小さい第２連結面を形成したから、第１連結面と第２連結面とを個別に切削加工することができる。したがって、例えば略１．５ｍｍ角で深さが１０ｍｍ弱程度の微小な穴を切削加工する場合に、従来のように連結面をエンドミルで一気に形成する必要がなくなり、２度に分けて切削加工することができ、その分だけ加工精度が出しやすくなる。したがって、精度よく各連結面を切削加工することができ、製品歩留り率を向上させることができる。しかも寸法精度を維持することができ、可動レンズをカム軸の回転により光軸方向に円滑に移動することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の撮影レンズユニットを分解して示す斜視図である。
【図２】ハウジングを正面から斜めに見た斜視図である。
【図３】撮影レンズユニットを分解して示す断面図である。
【図４】移動穴の第１及び第２連結面と、第１及び第２レンズ移動枠との摺動案内状態を示す図２におけるIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】標準位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図６】拡大位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図７】本発明のカメラモジュールを分解して示す斜視図である。
【図８】カメラモジュールの全体の外観を示す斜視図である。
【図９】電子内視鏡システムの構成を示す斜視図である。
【図１０】電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図３に示すように、本発明の撮影レンズユニット１１は、ハウジング１３と、これらハウジング１３内に収納される撮影レンズ１４、レンズ移動部１５とを有する。
【００１８】
撮影レンズ１４は、第１固定レンズ２１、第１可動レンズ２２、第２可動レンズ２３、第２固定レンズ２４を光軸方向に順に配置して構成されている。各固定レンズ２１，２４、各可動レンズ２２，２３は、レンズ枠２１ａ〜２４ａと、これらレンズ枠２１ａ〜２４ａで保持される１枚または複数枚のレンズ本体２１ｂ〜２４ｂとから構成される。
【００１９】
レンズ移動部１５は、カム軸２５と、このカム軸２５上で摺動移動する第１レンズ移動枠２６及び第２レンズ移動枠２７とを有する。このレンズ移動部１５は、可動レンズ２２，２３を光軸方向に移動させ、撮影レンズ１４の焦点距離を変えて変倍撮影を可能にする。
【００２０】
ハウジング１３は、第１筒部３０と第２筒部３１とを筒心方向に直交する方向で並べて連結部３２で連結して構成されている。図２に示すように、第２筒部３１の外径は第１筒部３０の外径より少し小さくされており正面から見て８の字形になっている。第１筒部３０には撮影レンズ収納穴３３が形成されて、この穴３３に撮影レンズ１４が収納される。第２筒部３１にはレンズ移動部収納穴３４が形成されて、レンズ移動部１５が収納される。図３に示すように、レンズ移動部収納穴３４内には、係止リング３４ａが突出して形成されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、連結部３２内には撮影レンズ収納穴３３とレンズ移動部収納穴３４を連結する移動穴３５が形成されている。移動穴３５は、開口側から順に、摺動案内面としての第１連結面５１と、第２連結面５２とを有する。図４に示すように、第１連結面５１は、第１レンズ移動枠２６のアーム２６ｂを両側から挟持して、第１レンズ移動枠２６を摺動案内する。第２連結面５２は、第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂを両側から挟持して、第２レンズ移動枠２７を摺動案内する。第２連結面５２の面間距離Ｗ２は、第１連結面５１の面間距離Ｗ１よりも小さく形成される。
【００２２】
図１及び図３に示すように、カム軸２５は外周面に２個のカム溝２５ａ，２５ｂを有し、後端に軸心に沿ってワイヤ連結穴２５ｃ、後端部外周面に係止フランジ２５ｄを有する。図５に示すように、ワイヤ連結穴２５ｃには回転駆動用のワイヤ１８の先端が固定される。ワイヤ１８は保護チューブ１９に入れられて手元操作部６７内のモータ８０（図９参照）に連結されている。モータ８０は手元操作部６７のシーソースイッチ７９の操作によって正転または逆転するように図示しないコントローラにより駆動制御される。
【００２３】
図１及び図３に示すように、カム軸２５の先端には固定リング２９が取り付けられている。この固定リング２９により、図５に示すように、レンズ移動部収納穴３４内でカム軸２５が傾くことなく円滑に回転する。カム軸２５の後端側の係止フランジ２５ｄは、係止リング３４ａに係止し、カム軸２５はワイヤ１８の先端に固着されるため、レンズ移動部収納穴３４からカム軸２５が抜け出すことがない。
【００２４】
図１及び図３に示すように、第１レンズ移動枠２６は、ガイド筒２６ａとレンズ枠２２ａとこれらを連結するアーム２６ｂとを有し、これらが一体に形成されている。同様にして、第２レンズ移動枠２７も、ガイド筒２７ａ、レンズ枠２３ａ、アーム２７ｂを有し、一体に形成されている。第１レンズ移動枠２６のガイド筒２６ａには第１係合ピン２８ａが取り付けられ、この第１係合ピン２８ａの先端は第１カム溝２５ａに入り込む。また、第２レンズ移動枠２７のガイド筒２７ａには第２係合ピン２８ｂが取り付けられ、この第２係合ピン２８ｂは第２カム溝２５ｂに入り込む。
【００２５】
カム軸２５が正転または逆転すると、この回転変位によって各係合ピン２８ａ，２８ｂを介して、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がハウジング１３内で光軸方向に移動する。
【００２６】
図５及び図６は撮影レンズの焦点距離の切り換えを説明するもので、図５は標準位置を示し、図６は拡大位置を示している。拡大位置では、第１レンズ移動枠２６が標準位置よりも前側に移動し、第２レンズ移動枠２７が標準位置よりも後ろ側に移動する。
【００２７】
図４に示すように、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がカム軸２５の回転により光軸方向で円滑に移動するように、本実施形態では、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７のアーム２６ｂ，２７ｂの厚みｔ１，ｔ２と、移動穴３５の各連結面同士の面間距離Ｗ１，Ｗ２の嵌合時の隙間（Ｗ１−ｔ１），（Ｗ２−ｔ２）が例えば３±３μｍになるように、これら各部品を採寸して３±３μｍの隙間内で組み合わさるもの同士を選択して、これらを組（ペア）として使用する。
【００２８】
図３に示すように、撮影レンズ収納穴３３は、ハウジング１３の先端から後端に向かって順に、第１固定レンズ２１及び第１可動レンズ２２を収納する第１収納部３３ａ、第２可動レンズ２３を収納する第２収納部３３ｂ、第２固定レンズ２４を収納する第３収納部３３ｃが形成されている。第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとの間には、仕切りとなるリング突起３３ｄが形成されている。第２収納部３３ｂは第１収納部３３ａの内径よりも少し小さく形成されており、第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとは同じ内径で形成されている。
【００２９】
前記第２収納部３３ｂには、第２反射防止筒３７が収納される。第２反射防止筒３７は筒状に形成されており、光軸方向にスリット３７ａを有する。このスリット３７ａに第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂが入り、筒内には、第２レンズ移動枠２７のレンズ枠２３ａが入る。筒内径は、レンズ枠２３ａの外径よりも僅かに大きく形成されており、レンズ枠２３ａが筒部内を移動する際に、筒部内周面にレンズ枠２３ａが接触することはない。
【００３０】
第１収納部３３ａには、第１反射防止筒３６が収納される。第１反射防止筒３６も、第２反射防止筒３７と同様に形成されており、スリット３６ａを有する。第２反射防止筒３７と異なっている点は後端に絞り板３８が一体形成されている点である。この第１反射防止筒３６は、第１収納部３３ａと第２収納部３３ｂとの間の段差面３３ｅによって、その後端面が係止し、収納時に位置決めされる。第１反射防止筒３６内では、第１レンズ移動枠２６のレンズ枠２１ａが移動する。
【００３１】
図４に示すように、連結面が開口側から順に第１連結面５１、第２連結面５２のように二つの面に段状に分断されるため、ハウジング１３を切削加工して移動穴３５を形成する際に、連結面を一気に形成する必要がなくなる。したがって、例えば第１連結面５１を形成した後に第２連結面５２を順に形成していくため、例えばフライス加工中のエンドミルの暴れが少なくなり、各連結面５１，５２の加工精度を上げることができる。また、これらの面間距離（Ｗ１−ｔ１），（Ｗ２−ｔ２）を設計値の範囲に収めるように加工することができ、ハウジングの失敗品の発生が少なくなり、歩留り率が向上する。このため、各連結面５１，５２と、これら各連結面５１，５２で摺動案内される第１レンズ移動枠２６、第２レンズ移動枠２７との組み合わせの数が、従来の一気に連結面を切削加工するものに比べて、増えるため組立後の撮影レンズユニット１１の製品歩留り率を向上させることができる。
【００３２】
また、各連結面５１，５２を段状に構成したため、第２連結面５２の形成部分は第１連結面５１の形成部分よりも肉厚に形成することができ、強度を上げることができる。したがって、強度の向上によっても加工性が改善され、歩留り率の低下を防ぐことができる。
【００３３】
また、第１固定レンズ２１のレンズ枠２１ａ、第１可動レンズ２２のレンズ枠２２ａを一体に有する第１レンズ移動枠２６と、第２可動レンズ２３のレンズ枠２３ａを一体に有する第２レンズ移動枠２７と、第２固定レンズ２４のレンズ枠２４ａ、及びカム軸２５が黒染め加工されて、その表面に黒色層３９が形成されている。これらの部品は基本的には両端が開口した筒状であり、形状がそれほど複雑ではないことから、黒染め加工しても黒色層３９はほぼ均一に形成されるので、切削加工時の寸法精度はほぼ維持される。黒染め加工は周知の方法のいずれを使用してもよく、例えば黒染め処理液を用いた化学処理にて黒色層３９が形成される。なお、黒色層３９は僅かな厚みの断面として現れるため、厚みを付けた図示は省略してある。
【００３４】
これに対して、ハウジング１３は、二つの筒部３０，３１を並べて連結し、しかも連結部３２の内側に袋状の移動穴３５が形成されている複雑な形状を呈し、外径寸法が７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小な部品である。したがって、黒染め加工すると、ハウジング１３の内面、特に移動穴３５の両側の第１及び第２連結面５１，５２は黒染め加工時の処理液などが円滑に循環することがないため、所望の厚さの黒色層３９が形成されなかったり、形成されても僅かであったり、逆に厚く形成されたりして、その厚みが連結面５１，５２の全領域では不均一になってしまう。したがって、切削加工により寸法精度を出しても、この黒染め加工により寸法精度にバラツキが生じてしまう。この寸法精度のばらつきによって、加工精度が一定範囲内にあるもの同士を組み合わせて作成するペアの数が減ってしまい、製品歩留り率が低下する問題が発生する。
【００３５】
このため、ハウジング１３は黒染め加工することなく、切削加工面の状態で組み立てる。従来の場合には、ハウジング１３の内面も黒染め加工していたため、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７と、これらを保持して摺動させる各連結面５１，５２との間での寸法精度が出しにくい状態であったが、一方のハウジング１３の各連結面５１，５２（ハッチングを付した部分）は切削加工面の状態であり、他方のレンズ移動枠２６，２７は黒染め処理がやりやすく、ほぼ均一に黒色層３９が形成されて、両者の寸法精度が維持されるため、各連結面５１，５２にて第１及び第２レンズ移動枠２６，２７が円滑に摺動することができ、ワイヤ１８の接続によるカム軸２５の回転駆動のように低トルクでの回転付与であっても、各レンズ移動枠２６，２７を確実に光軸方向に移動させることができる。しかも、黒染め加工はハウジング１３自体には行うことがないので、その分、ハウジング１３の加工精度が維持されるため、合格範囲内のペアを増加させることができ、製品歩留り率が向上する。また、ワイヤによる回転伝達によっても円滑なレンズ移動が行える。
【００３６】
なお、ハウジング１３を黒染め加工することなく、その摺動案内面としての連結面５１，５２を切削加工面として、仕上がり寸法の精度を維持するようにしたが、これに代えて、ハウジング１３も黒染め加工してもよい。この場合には、例えば移動穴３５に嵌合する例えばゴム製のマスキング部材（図示省略）を配置し、各連結面５１，５２に黒染め加工液が接触することがないようにして、各連結面５１，５２の加工精度を維持する。なお、移動穴３５のマスキング方法は各連結面５１，５２をマスキングすることができるものであればよく、他の方法でマスキングしたものであってもよい。この場合には、ハウジング１３にも黒色層が形成されるため、反射防止筒３６，３７が不要になり、その分だけ構成が簡単になる他に、組み立ても容易になる。
【００３７】
また、ハウジング１３の各連結面５１，５２をマスキングして黒染め加工をする代わりに、マスキングをすることなくハウジング１３をそのまま黒染め加工し、この後に寸法精度が必要な各連結面５１，５２を再度切削加工してもよい。この場合には、再切削の工程が増えるものの、切削で仕上げることができるため、精度良く仕上がり、上記同様にして製品歩留り率が向上する他に、可動レンズ２２，２３を低トルクにて確実に移動させることができる。
【００３８】
図３に示すように、第２筒部３１はカム軸２５を収納する関係で第１筒部３０よりも長く形成されている。そして、互いの先端は揃えてあり、後端は、第１筒部３０の後端よりも第２筒部３１の後端が後方に突出した段違いに形成されている。この二つの筒部３０，３１による後端の段違い部分によって、第１筒部３０の後端側にはスペースが生じる。このスペースを利用して、図７に示すように、撮影レンズユニット１１にはＣＣＤユニット（撮像素子ユニット）１２が取り付けられ、カメラモジュール１０が構成される。
【００３９】
このため、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面の後半分３０ａは、外周面の前半分３０ｂよりも外径を僅かに小さく形成してあり、前半分３０ｂと後半分３０ａとの間に段差面３０ｃが形成される。この外周面の後半分３０ａには、ＣＣＤユニット１２のプリズム保持具４０の取付筒部４０ａが外嵌して取り付けられる。このように、第１筒部３０の後端側のスペースにプリズム４１を配置することにより、全体として、カメラモジュール１０をコンパクトに構成することができる。
【００４０】
ＣＣＤユニット１２は、プリズム保持具４０、プリズム４１、ＣＣＤ（ＣＣＤ型イメージセンサ）４２、回路基板４３、伝送ケーブル４４、ケーブル連結具４５、及び配線類を封止する封止剤（図示省略）を有する。なお、ハウジング１３に形成される穴４８は、反射防止筒３６，３７や第２固定レンズ２４を撮影レンズ収納穴３３内に固定するときの、接着剤注入やネジ挿入のためのものであり、必要に応じて設けられる。
【００４１】
プリズム保持具４０は、取付筒部４０ａとプリズム取付枠４０ｂとを有する。図５に示すように、プリズム４１は、直角に交差する入射面４１ａ，出射面４１ｂと、斜面からなる反射面４１ｃと、両側面４１ｄとの５面を有する直角プリズムから構成されている。プリズム取付枠４０ｂは撮影レンズ１４からの入射光が通る開口部４０ｃを有し、後端面には第１及び第２のプリズム取付位置規制片４０ｄ，４０ｅ（図５，図８参照）を有する。図８に示すように、第１位置規制片４０ｄはプリズム４１の側面４１ｄに当接し、第２位置規制片４０ｅは、入射面４１ａと出射面４１ｂとが直交する稜線４１ｆに当接する。これら二つの位置規制片４０ｄ，４０ｅにプリズム４１の側面４１ｄと稜線４１ｆとが接触することにより、プリズム４１をプリズム取付枠４０ｂに位置決めすることができる。
【００４２】
プリズム４１の出射面４１ｂにはＣＣＤ４２が、プリズム４１の斜面にはＣＣＤ４２を駆動するための回路基板４３が接着剤にて取り付けられる。ＣＣＤ４２及び回路基板４３は結線やフレキシブル配線回路基板などが接続されている。回路基板４３には、伝送ケーブル４４の結線が接続される。伝送ケーブル４４は信号線をシールド線で覆って形成されており、シールド線は被覆コードで覆われている。なお、回路基板４３は分割して適宜位置に配置してよい。
【００４３】
伝送ケーブル４４の被覆コードにはケーブル連結具４５の一端が接着剤により固着される。また、ケーブル連結具４５の他端は係止爪４５ａが折曲形成されており、この係止爪４５ａは、第２位置規制片４０ｅに形成される係止穴４７に係止する。ケーブル連結具４５やＣＣＤ４２及び回路基板４３に覆われた結線などを保護するために、これらの隙間には必要に応じて、封止剤（図示省略）が注入されて固化される。ケーブル連結具４５は板状の他に枠状のものであってもよい。
【００４４】
上記のように構成されるカメラモジュール１０は、図９に示すように、電子内視鏡６０の先端部６６ａに取り付けられる。電子内視鏡システム５９は、電子内視鏡６０、プロセッサ装置６１、光源装置６２を有する。電子内視鏡６０は、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部６６と、挿入部６６の基端部分に連設された手元操作部６７と、プロセッサ装置６１および光源装置６２に接続されるコネクタ６９ａと、手元操作部６７、コネクタ６９ａ間を繋ぐユニバーサルコード６９とを有する。
【００４５】
挿入部６６は、先端から順に、先端部６６ａ、湾曲部６６ｂ、及び軟性部６６ｃとなっている。先端部６６ａは、硬質樹脂製の先端部本体に、軟質樹脂製の先端キャップを被せ、先端部本体とこれに続く湾曲部６６ｂの金属製先端筒をチューブにより被覆して構成される。湾曲部６６ｂは各節輪がピン結合されたユニットを有し、全体が湾曲する。湾曲部６６ｂは、手元操作部６７のアングルノブ７０の回転操作により、上下左右方向に任意角度で湾曲する。これにより、先端部６６ａを体腔内の所望の方向に向けて、体腔内の観察部位をカメラモジュール１０で撮像することができる。軟性部６６ｃは、手元操作部６７と湾曲部６６ｂとの間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。
【００４６】
図１０に示すように、先端部６６ａの先端面には、鉗子出口７２の他に、観察窓７３、照明窓７４ａ，７４ｂ、及び送気・送水ノズル７５が設けられる。また、必要に応じて、ウォータジェット噴き出し口やその他のノズルなどが設けられる。
【００４７】
手元操作部６７は、アングルノブ７０、送気・送水ボタン７６、吸引ボタン７７、レリーズボタン７８、ズーム操作用のシーソースイッチ７９などの各種操作部材を備えている。アングルノブ７０は、回転操作によって挿入部６６の先端部６６ａを上下左右方向に湾曲させる。送気・送水ボタン７６は、押圧操作によって送気・送水ノズル７５からエアーまたは水を噴出させる。吸引ボタン７７は、押圧操作によって、体内の液体や組織等の被吸引物を鉗子出口７２から吸引する。レリーズボタン７８は、押圧操作によってカメラモジュール１０により観察画像を静止画記録する。シーソースイッチ７９は、モータ８０を正転または逆転させて、この回転をワイヤ１８を介してカム軸２５に伝達し、撮影レンズ１４を標準及び拡大撮影に切り換える。
【００４８】
プロセッサ装置６１は、光源装置６２と電気的に接続され、電子内視鏡システム５９の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置６１は、ユニバーサルコード６９や挿入部６６内に挿通された伝送ケーブル４４を介して電子内視鏡６０に給電を行い、先端部６６ａのカメラモジュール１０の駆動を制御する。また、プロセッサ装置６１は、伝送ケーブル４４を介してカメラモジュール１０からの信号を受信し、各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置６１にはモニタ８１が接続されている。モニタ８１は、プロセッサ装置６１からの画像データに基づき観察画像を表示する。
【００４９】
なお、上記実施形態では、撮影レンズユニット１１として、可動レンズ２２，２３を２個用いる例で説明したが、可動レンズは１個以上であればよい。この場合には、前記第２連結面にてレンズ移動枠を摺動案内する。また、変倍処理の他に合焦制御でレンズ枠を移動するものに本発明を適用してもよい。また、カム軸２５をワイヤ１８によって回転駆動するもので説明したが、挿入部先端にモータを収納しても良いタイプの場合には、ワイヤ駆動に代えてモータにより直接駆動してもよい。また、撮像素子としてＣＣＤを用いる例で説明をしたが、撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。また、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ カメラモジュール
１１ 撮影レンズユニット
１２ ＣＣＤユニット
１３ ハウジング
１４ 撮影レンズ
１５ レンズ移動部
２１ 第１固定レンズ
２２ 第１可動レンズ
２３ 第２可動レンズ
２４ 第２固定レンズ
２５ カム軸
２６ 第１レンズ移動枠
２７ 第２レンズ移動枠
２８ａ，２８ｂ 係合ピン
３０，３１ 筒部
３２ 連結部
３５ 移動穴
３７，３８ 反射防止筒
３９ 黒色層
４０ プリズム保持具
４１ プリズム
４２ ＣＣＤ（ＣＣＤ型イメージセンサ）
４４ 伝送ケーブル
４５ ケーブル連結具
５１ 第１連結面
５２ 第２連結面
５９ 電子内視鏡システム
６０ 内視鏡
６６ 挿入部
６７ 手元操作部
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡用撮影レンズユニット及びカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行われている。電子内視鏡は、挿入部の先端にカメラモジュールを備えており、患者の体内の像光を取り込みモニタなどに表示することができる。
【０００３】
カメラモジュールとしては、撮影レンズの焦点距離を可変する機構を備え、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることが可能なもの（例えば、特許文献１，２参照）がある。このようなカメラモジュールでは、撮影レンズユニットとカメラユニットが一体化されている。また、撮影レンズユニットは、撮影レンズの一部のレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変えるために駆動部を有する。
【０００４】
駆動部は、特許文献１のようにカム軸の回転変位によりレンズ移動枠を光軸方向で変位させるカム軸駆動タイプや、特許文献２のように、形状記憶合金を有する駆動部を電気制御することにより、レンズ移動枠を光軸方向に変位させる直接駆動タイプがある。ただし、直接駆動タイプの場合には、カム軸タイプと異なり、移動対象のレンズが１個に限定されてしまう。これに対して、カム軸タイプはカム溝とこれに係合するレンズ移動枠を増やすことで、複数のレンズを同時に移動させることができるメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８６３５号公報
【特許文献２】特開２００９−２９４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いずれの駆動方式を採用するにしても、外径寸法（縦×横×長さ）が例えば略７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小なカメラモジュールを製造する場合には、各部品の寸法精度が問題となる。特に、カム軸タイプでは、レンズ移動枠が二つの筒心に沿ってハウジング内で撮影光軸方向に摺動するため、この摺動部分の寸法精度が問題になる。例えばレンズ移動枠とハウジングの摺動案内面との隙間が小さければ、その作動性が低下し動きが悪くなる。カム軸にトルクを伝達するモータが挿入部先端にあれば、トルクがカム軸に十分に伝わり、少し嵌合精度がきつく隙間が小さい場合でもそれほど問題にはならない。しかし、内視鏡用カメラモジュールでは、患者への負担を考慮した内視鏡挿入部の細径化の要請によって、カム軸を回転させるモータを挿入部先端に配置することは困難である。したがって、手元操作部にモータ等を配置しワイヤによりトルクをカム軸に伝達するものでは、十分なトルクをカム軸に伝達することができないため、レンズ移動枠と摺動案内面との間の隙間が小さいと、レンズ移動枠が移動不能となる問題がある。
【０００７】
逆に、作動性を上げて動きやすくために、レンズ移動枠と摺動案内面との隙間を大きくすると、可動レンズが作動中に揺れてしまい、ズーム作動中に画面が揺れてしまう像ブレが発生してしまう。ぶれが大きくなると、傾いた状態での移動となり、低トルクでの駆動が困難になり、最悪の場合にはレンズ移動枠が移動不能となる。
【０００８】
また、カム軸方式では、撮影光軸と平行にカム軸を設け、このカム軸にレンズ移動枠を係合させる必要があり、カム軸と撮影光軸とに跨がるようにレンズ移動枠が配置される。そして、レンズ移動枠を移動自在に保持するハウジングは、レンズ移動枠とハウジング内面とが接触する摺動案内面の面積が大きくなり、この摺動案内面の加工精度を設計値範囲内に維持する必要がある。しかも、例えば４ｍｍφと３．２ｍｍφの２本の円柱体を横方向に並べて連結したような形状であって、その長さが１５ｍｍ程度の微小なハウジングに対し、撮影レンズ収納穴とカム軸収納穴を形成し、さらにその間をくり抜き加工し、例えば入口の開口高さが１ｍｍで開口幅が１．５ｍｍ、奥行きが１０ｍｍ弱の摺動空間（移動穴）を形成する必要がある。この摺動空間の摺動案内面とレンズ移動枠の摺動面とは例えば幅（高さ）が１ｍｍで奥行きが１０ｍｍの面積となり、その平坦度において±3μｍ程度の寸法精度が必要となる。
【０００９】
近年は切削加工機の性能の向上によって、±３μｍの寸法精度も実現可能な範囲内ではあるが、現実には熟練を要し、失敗品もできてしまうため、依然として製品歩留り率（完成合格品の数量／製作品の総量）が低下する原因となっている。加工が難しい原因の一つとして、摺動案内面が細く奥に長いことが挙げられる。摺動案内面が細く長いと、例えばフライス加工中にエンドミルが暴れてしまい、真っ直ぐに加工することが難しくなる。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、各部品の寸法精度を高精度に維持して、内視鏡用撮影レンズユニットの可動レンズを円滑に摺動させることができ、しかも製品歩留り率を向上させることもできる内視鏡用撮影レンズユニット及びカメラモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に移動自在な可動レンズを有する撮影レンズと、前記可動レンズを保持し、前記光軸方向に移動させるレンズ移動枠と、前記撮影レンズの光軸に平行に設けられ、前記レンズ移動枠が係合するカム軸と、前記撮影レンズを収納する撮影レンズ収納穴、前記カム軸を収納するカム軸収納穴、これら収納穴を連結し前記レンズ移動枠が移動する移動穴を有するハウジングと、前記移動穴の開口側に形成され、前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結する第１連結面と、前記第１連結面の奥で前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結するように前記移動穴に形成され、前記第１連結面よりも面間距離が小さく形成され、前記レンズ移動枠を摺動案内する第２連結面とを備えることを特徴とする。
【００１２】
なお、前記撮影レンズは、光軸方向に順に配置される第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズを有し、前記レンズ移動枠は、第１可動レンズを保持する第１レンズ移動枠と、第２可動レンズを保持する第２レンズ移動枠とを個別に有し、前記カム軸は第１及び第２のカム溝を有し、前記第１カム溝に第１レンズ移動枠が係合し、前記第２カム溝に第２レンズ移動枠が係合し、前記第１可動レンズを前記第１連結面で摺動案内し、前記第２可動レンズを前記第２連結面で摺動案内することが好ましい。
【００１３】
前記第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズは黒染め加工品であり、前記第１連結面及び第２連結面は切削加工面であることが好ましい。前記撮影レンズ収納穴には、前記第１固定レンズと前記第２固定レンズとの間で、前記レンズ移動枠が通過するスリットを光軸方向に有する筒状に形成され、表面が黒染め処理されている第１反射防止筒及び第２反射防止筒を有し、前記第１反射防止筒は第２反射防止筒側の端部に絞り板を有し、前記第１レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置され、前記第２反射防止筒は前記第２レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置されることが好ましい。また、前記カム軸は、一端にワイヤ連結部を有し、該ワイヤ連結部を介して連結されるワイヤにより回転されることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡用カメラモジュールは、上記の撮影レンズユニットと撮像素子ユニットとを備え、撮像素子ユニットは、前記撮影レンズ収納穴に近いハウジング外周に外嵌されるプリズム保持具、前記プリズム保持具に保持されるプリズム、前記撮影レンズから入射する光を前記プリズムで反射させて受光する撮像素子、前記撮像素子に接続される信号ケーブル、前記信号ケーブルの保護チューブと前記プリズム保持具とを接続するケーブル補強板を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハウジングの移動穴に、第１連結面と、この第１連結面よりも面間距離が小さい第２連結面を形成したから、第１連結面と第２連結面とを個別に切削加工することができる。したがって、例えば略１．５ｍｍ角で深さが１０ｍｍ弱程度の微小な穴を切削加工する場合に、従来のように連結面をエンドミルで一気に形成する必要がなくなり、２度に分けて切削加工することができ、その分だけ加工精度が出しやすくなる。したがって、精度よく各連結面を切削加工することができ、製品歩留り率を向上させることができる。しかも寸法精度を維持することができ、可動レンズをカム軸の回転により光軸方向に円滑に移動することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の撮影レンズユニットを分解して示す斜視図である。
【図２】ハウジングを正面から斜めに見た斜視図である。
【図３】撮影レンズユニットを分解して示す断面図である。
【図４】移動穴の第１及び第２連結面と、第１及び第２レンズ移動枠との摺動案内状態を示す図２におけるIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】標準位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図６】拡大位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図７】本発明のカメラモジュールを分解して示す斜視図である。
【図８】カメラモジュールの全体の外観を示す斜視図である。
【図９】電子内視鏡システムの構成を示す斜視図である。
【図１０】電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図３に示すように、本発明の撮影レンズユニット１１は、ハウジング１３と、これらハウジング１３内に収納される撮影レンズ１４、レンズ移動部１５とを有する。
【００１８】
撮影レンズ１４は、第１固定レンズ２１、第１可動レンズ２２、第２可動レンズ２３、第２固定レンズ２４を光軸方向に順に配置して構成されている。各固定レンズ２１，２４、各可動レンズ２２，２３は、レンズ枠２１ａ〜２４ａと、これらレンズ枠２１ａ〜２４ａで保持される１枚または複数枚のレンズ本体２１ｂ〜２４ｂとから構成される。
【００１９】
レンズ移動部１５は、カム軸２５と、このカム軸２５上で摺動移動する第１レンズ移動枠２６及び第２レンズ移動枠２７とを有する。このレンズ移動部１５は、可動レンズ２２，２３を光軸方向に移動させ、撮影レンズ１４の焦点距離を変えて変倍撮影を可能にする。
【００２０】
ハウジング１３は、第１筒部３０と第２筒部３１とを筒心方向に直交する方向で並べて連結部３２で連結して構成されている。図２に示すように、第２筒部３１の外径は第１筒部３０の外径より少し小さくされており正面から見て８の字形になっている。第１筒部３０には撮影レンズ収納穴３３が形成されて、この穴３３に撮影レンズ１４が収納される。第２筒部３１にはレンズ移動部収納穴３４が形成されて、レンズ移動部１５が収納される。図３に示すように、レンズ移動部収納穴３４内には、係止リング３４ａが突出して形成されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、連結部３２内には撮影レンズ収納穴３３とレンズ移動部収納穴３４を連結する移動穴３５が形成されている。移動穴３５は、開口側から順に、摺動案内面としての第１連結面５１と、第２連結面５２とを有する。図４に示すように、第１連結面５１は、第１レンズ移動枠２６のアーム２６ｂを両側から挟持して、第１レンズ移動枠２６を摺動案内する。第２連結面５２は、第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂを両側から挟持して、第２レンズ移動枠２７を摺動案内する。第２連結面５２の面間距離Ｗ２は、第１連結面５１の面間距離Ｗ１よりも小さく形成される。
【００２２】
図１及び図３に示すように、カム軸２５は外周面に２個のカム溝２５ａ，２５ｂを有し、後端に軸心に沿ってワイヤ連結穴２５ｃ、後端部外周面に係止フランジ２５ｄを有する。図５に示すように、ワイヤ連結穴２５ｃには回転駆動用のワイヤ１８の先端が固定される。ワイヤ１８は保護チューブ１９に入れられて手元操作部６７内のモータ８０（図９参照）に連結されている。モータ８０は手元操作部６７のシーソースイッチ７９の操作によって正転または逆転するように図示しないコントローラにより駆動制御される。
【００２３】
図１及び図３に示すように、カム軸２５の先端には固定リング２９が取り付けられている。この固定リング２９により、図５に示すように、レンズ移動部収納穴３４内でカム軸２５が傾くことなく円滑に回転する。カム軸２５の後端側の係止フランジ２５ｄは、係止リング３４ａに係止し、カム軸２５はワイヤ１８の先端に固着されるため、レンズ移動部収納穴３４からカム軸２５が抜け出すことがない。
【００２４】
図１及び図３に示すように、第１レンズ移動枠２６は、ガイド筒２６ａとレンズ枠２２ａとこれらを連結するアーム２６ｂとを有し、これらが一体に形成されている。同様にして、第２レンズ移動枠２７も、ガイド筒２７ａ、レンズ枠２３ａ、アーム２７ｂを有し、一体に形成されている。第１レンズ移動枠２６のガイド筒２６ａには第１係合ピン２８ａが取り付けられ、この第１係合ピン２８ａの先端は第１カム溝２５ａに入り込む。また、第２レンズ移動枠２７のガイド筒２７ａには第２係合ピン２８ｂが取り付けられ、この第２係合ピン２８ｂは第２カム溝２５ｂに入り込む。
【００２５】
カム軸２５が正転または逆転すると、この回転変位によって各係合ピン２８ａ，２８ｂを介して、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がハウジング１３内で光軸方向に移動する。
【００２６】
図５及び図６は撮影レンズの焦点距離の切り換えを説明するもので、図５は標準位置を示し、図６は拡大位置を示している。拡大位置では、第１レンズ移動枠２６が標準位置よりも前側に移動し、第２レンズ移動枠２７が標準位置よりも後ろ側に移動する。
【００２７】
図４に示すように、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がカム軸２５の回転により光軸方向で円滑に移動するように、本実施形態では、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７のアーム２６ｂ，２７ｂの厚みｔ１，ｔ２と、移動穴３５の各連結面同士の面間距離Ｗ１，Ｗ２の嵌合時の隙間（Ｗ１−ｔ１），（Ｗ２−ｔ２）が例えば３±３μｍになるように、これら各部品を採寸して３±３μｍの隙間内で組み合わさるもの同士を選択して、これらを組（ペア）として使用する。
【００２８】
図３に示すように、撮影レンズ収納穴３３は、ハウジング１３の先端から後端に向かって順に、第１固定レンズ２１及び第１可動レンズ２２を収納する第１収納部３３ａ、第２可動レンズ２３を収納する第２収納部３３ｂ、第２固定レンズ２４を収納する第３収納部３３ｃが形成されている。第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとの間には、仕切りとなるリング突起３３ｄが形成されている。第２収納部３３ｂは第１収納部３３ａの内径よりも少し小さく形成されており、第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとは同じ内径で形成されている。
【００２９】
前記第２収納部３３ｂには、第２反射防止筒３７が収納される。第２反射防止筒３７は筒状に形成されており、光軸方向にスリット３７ａを有する。このスリット３７ａに第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂが入り、筒内には、第２レンズ移動枠２７のレンズ枠２３ａが入る。筒内径は、レンズ枠２３ａの外径よりも僅かに大きく形成されており、レンズ枠２３ａが筒部内を移動する際に、筒部内周面にレンズ枠２３ａが接触することはない。
【００３０】
第１収納部３３ａには、第１反射防止筒３６が収納される。第１反射防止筒３６も、第２反射防止筒３７と同様に形成されており、スリット３６ａを有する。第２反射防止筒３７と異なっている点は後端に絞り板３８が一体形成されている点である。この第１反射防止筒３６は、第１収納部３３ａと第２収納部３３ｂとの間の段差面３３ｅによって、その後端面が係止し、収納時に位置決めされる。第１反射防止筒３６内では、第１レンズ移動枠２６のレンズ枠２１ａが移動する。
【００３１】
図４に示すように、連結面が開口側から順に第１連結面５１、第２連結面５２のように二つの面に段状に分断されるため、ハウジング１３を切削加工して移動穴３５を形成する際に、連結面を一気に形成する必要がなくなる。したがって、例えば第１連結面５１を形成した後に第２連結面５２を順に形成していくため、例えばフライス加工中のエンドミルの暴れが少なくなり、各連結面５１，５２の加工精度を上げることができる。また、これらの面間距離（Ｗ１−ｔ１），（Ｗ２−ｔ２）を設計値の範囲に収めるように加工することができ、ハウジングの失敗品の発生が少なくなり、歩留り率が向上する。このため、各連結面５１，５２と、これら各連結面５１，５２で摺動案内される第１レンズ移動枠２６、第２レンズ移動枠２７との組み合わせの数が、従来の一気に連結面を切削加工するものに比べて、増えるため組立後の撮影レンズユニット１１の製品歩留り率を向上させることができる。
【００３２】
また、各連結面５１，５２を段状に構成したため、第２連結面５２の形成部分は第１連結面５１の形成部分よりも肉厚に形成することができ、強度を上げることができる。したがって、強度の向上によっても加工性が改善され、歩留り率の低下を防ぐことができる。
【００３３】
また、第１固定レンズ２１のレンズ枠２１ａ、第１可動レンズ２２のレンズ枠２２ａを一体に有する第１レンズ移動枠２６と、第２可動レンズ２３のレンズ枠２３ａを一体に有する第２レンズ移動枠２７と、第２固定レンズ２４のレンズ枠２４ａ、及びカム軸２５が黒染め加工されて、その表面に黒色層３９が形成されている。これらの部品は基本的には両端が開口した筒状であり、形状がそれほど複雑ではないことから、黒染め加工しても黒色層３９はほぼ均一に形成されるので、切削加工時の寸法精度はほぼ維持される。黒染め加工は周知の方法のいずれを使用してもよく、例えば黒染め処理液を用いた化学処理にて黒色層３９が形成される。なお、黒色層３９は僅かな厚みの断面として現れるため、厚みを付けた図示は省略してある。
【００３４】
これに対して、ハウジング１３は、二つの筒部３０，３１を並べて連結し、しかも連結部３２の内側に袋状の移動穴３５が形成されている複雑な形状を呈し、外径寸法が７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小な部品である。したがって、黒染め加工すると、ハウジング１３の内面、特に移動穴３５の両側の第１及び第２連結面５１，５２は黒染め加工時の処理液などが円滑に循環することがないため、所望の厚さの黒色層３９が形成されなかったり、形成されても僅かであったり、逆に厚く形成されたりして、その厚みが連結面５１，５２の全領域では不均一になってしまう。したがって、切削加工により寸法精度を出しても、この黒染め加工により寸法精度にバラツキが生じてしまう。この寸法精度のばらつきによって、加工精度が一定範囲内にあるもの同士を組み合わせて作成するペアの数が減ってしまい、製品歩留り率が低下する問題が発生する。
【００３５】
このため、ハウジング１３は黒染め加工することなく、切削加工面の状態で組み立てる。従来の場合には、ハウジング１３の内面も黒染め加工していたため、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７と、これらを保持して摺動させる各連結面５１，５２との間での寸法精度が出しにくい状態であったが、一方のハウジング１３の各連結面５１，５２（ハッチングを付した部分）は切削加工面の状態であり、他方のレンズ移動枠２６，２７は黒染め処理がやりやすく、ほぼ均一に黒色層３９が形成されて、両者の寸法精度が維持されるため、各連結面５１，５２にて第１及び第２レンズ移動枠２６，２７が円滑に摺動することができ、ワイヤ１８の接続によるカム軸２５の回転駆動のように低トルクでの回転付与であっても、各レンズ移動枠２６，２７を確実に光軸方向に移動させることができる。しかも、黒染め加工はハウジング１３自体には行うことがないので、その分、ハウジング１３の加工精度が維持されるため、合格範囲内のペアを増加させることができ、製品歩留り率が向上する。また、ワイヤによる回転伝達によっても円滑なレンズ移動が行える。
【００３６】
なお、ハウジング１３を黒染め加工することなく、その摺動案内面としての連結面５１，５２を切削加工面として、仕上がり寸法の精度を維持するようにしたが、これに代えて、ハウジング１３も黒染め加工してもよい。この場合には、例えば移動穴３５に嵌合する例えばゴム製のマスキング部材（図示省略）を配置し、各連結面５１，５２に黒染め加工液が接触することがないようにして、各連結面５１，５２の加工精度を維持する。なお、移動穴３５のマスキング方法は各連結面５１，５２をマスキングすることができるものであればよく、他の方法でマスキングしたものであってもよい。この場合には、ハウジング１３にも黒色層が形成されるため、反射防止筒３６，３７が不要になり、その分だけ構成が簡単になる他に、組み立ても容易になる。
【００３７】
また、ハウジング１３の各連結面５１，５２をマスキングして黒染め加工をする代わりに、マスキングをすることなくハウジング１３をそのまま黒染め加工し、この後に寸法精度が必要な各連結面５１，５２を再度切削加工してもよい。この場合には、再切削の工程が増えるものの、切削で仕上げることができるため、精度良く仕上がり、上記同様にして製品歩留り率が向上する他に、可動レンズ２２，２３を低トルクにて確実に移動させることができる。
【００３８】
図３に示すように、第２筒部３１はカム軸２５を収納する関係で第１筒部３０よりも長く形成されている。そして、互いの先端は揃えてあり、後端は、第１筒部３０の後端よりも第２筒部３１の後端が後方に突出した段違いに形成されている。この二つの筒部３０，３１による後端の段違い部分によって、第１筒部３０の後端側にはスペースが生じる。このスペースを利用して、図７に示すように、撮影レンズユニット１１にはＣＣＤユニット（撮像素子ユニット）１２が取り付けられ、カメラモジュール１０が構成される。
【００３９】
このため、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面の後半分３０ａは、外周面の前半分３０ｂよりも外径を僅かに小さく形成してあり、前半分３０ｂと後半分３０ａとの間に段差面３０ｃが形成される。この外周面の後半分３０ａには、ＣＣＤユニット１２のプリズム保持具４０の取付筒部４０ａが外嵌して取り付けられる。このように、第１筒部３０の後端側のスペースにプリズム４１を配置することにより、全体として、カメラモジュール１０をコンパクトに構成することができる。
【００４０】
ＣＣＤユニット１２は、プリズム保持具４０、プリズム４１、ＣＣＤ（ＣＣＤ型イメージセンサ）４２、回路基板４３、伝送ケーブル４４、ケーブル連結具４５、及び配線類を封止する封止剤（図示省略）を有する。なお、ハウジング１３に形成される穴４８は、反射防止筒３６，３７や第２固定レンズ２４を撮影レンズ収納穴３３内に固定するときの、接着剤注入やネジ挿入のためのものであり、必要に応じて設けられる。
【００４１】
プリズム保持具４０は、取付筒部４０ａとプリズム取付枠４０ｂとを有する。図５に示すように、プリズム４１は、直角に交差する入射面４１ａ，出射面４１ｂと、斜面からなる反射面４１ｃと、両側面４１ｄとの５面を有する直角プリズムから構成されている。プリズム取付枠４０ｂは撮影レンズ１４からの入射光が通る開口部４０ｃを有し、後端面には第１及び第２のプリズム取付位置規制片４０ｄ，４０ｅ（図５，図８参照）を有する。図８に示すように、第１位置規制片４０ｄはプリズム４１の側面４１ｄに当接し、第２位置規制片４０ｅは、入射面４１ａと出射面４１ｂとが直交する稜線４１ｆに当接する。これら二つの位置規制片４０ｄ，４０ｅにプリズム４１の側面４１ｄと稜線４１ｆとが接触することにより、プリズム４１をプリズム取付枠４０ｂに位置決めすることができる。
【００４２】
プリズム４１の出射面４１ｂにはＣＣＤ４２が、プリズム４１の斜面にはＣＣＤ４２を駆動するための回路基板４３が接着剤にて取り付けられる。ＣＣＤ４２及び回路基板４３は結線やフレキシブル配線回路基板などが接続されている。回路基板４３には、伝送ケーブル４４の結線が接続される。伝送ケーブル４４は信号線をシールド線で覆って形成されており、シールド線は被覆コードで覆われている。なお、回路基板４３は分割して適宜位置に配置してよい。
【００４３】
伝送ケーブル４４の被覆コードにはケーブル連結具４５の一端が接着剤により固着される。また、ケーブル連結具４５の他端は係止爪４５ａが折曲形成されており、この係止爪４５ａは、第２位置規制片４０ｅに形成される係止穴４７に係止する。ケーブル連結具４５やＣＣＤ４２及び回路基板４３に覆われた結線などを保護するために、これらの隙間には必要に応じて、封止剤（図示省略）が注入されて固化される。ケーブル連結具４５は板状の他に枠状のものであってもよい。
【００４４】
上記のように構成されるカメラモジュール１０は、図９に示すように、電子内視鏡６０の先端部６６ａに取り付けられる。電子内視鏡システム５９は、電子内視鏡６０、プロセッサ装置６１、光源装置６２を有する。電子内視鏡６０は、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部６６と、挿入部６６の基端部分に連設された手元操作部６７と、プロセッサ装置６１および光源装置６２に接続されるコネクタ６９ａと、手元操作部６７、コネクタ６９ａ間を繋ぐユニバーサルコード６９とを有する。
【００４５】
挿入部６６は、先端から順に、先端部６６ａ、湾曲部６６ｂ、及び軟性部６６ｃとなっている。先端部６６ａは、硬質樹脂製の先端部本体に、軟質樹脂製の先端キャップを被せ、先端部本体とこれに続く湾曲部６６ｂの金属製先端筒をチューブにより被覆して構成される。湾曲部６６ｂは各節輪がピン結合されたユニットを有し、全体が湾曲する。湾曲部６６ｂは、手元操作部６７のアングルノブ７０の回転操作により、上下左右方向に任意角度で湾曲する。これにより、先端部６６ａを体腔内の所望の方向に向けて、体腔内の観察部位をカメラモジュール１０で撮像することができる。軟性部６６ｃは、手元操作部６７と湾曲部６６ｂとの間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。
【００４６】
図１０に示すように、先端部６６ａの先端面には、鉗子出口７２の他に、観察窓７３、照明窓７４ａ，７４ｂ、及び送気・送水ノズル７５が設けられる。また、必要に応じて、ウォータジェット噴き出し口やその他のノズルなどが設けられる。
【００４７】
手元操作部６７は、アングルノブ７０、送気・送水ボタン７６、吸引ボタン７７、レリーズボタン７８、ズーム操作用のシーソースイッチ７９などの各種操作部材を備えている。アングルノブ７０は、回転操作によって挿入部６６の先端部６６ａを上下左右方向に湾曲させる。送気・送水ボタン７６は、押圧操作によって送気・送水ノズル７５からエアーまたは水を噴出させる。吸引ボタン７７は、押圧操作によって、体内の液体や組織等の被吸引物を鉗子出口７２から吸引する。レリーズボタン７８は、押圧操作によってカメラモジュール１０により観察画像を静止画記録する。シーソースイッチ７９は、モータ８０を正転または逆転させて、この回転をワイヤ１８を介してカム軸２５に伝達し、撮影レンズ１４を標準及び拡大撮影に切り換える。
【００４８】
プロセッサ装置６１は、光源装置６２と電気的に接続され、電子内視鏡システム５９の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置６１は、ユニバーサルコード６９や挿入部６６内に挿通された伝送ケーブル４４を介して電子内視鏡６０に給電を行い、先端部６６ａのカメラモジュール１０の駆動を制御する。また、プロセッサ装置６１は、伝送ケーブル４４を介してカメラモジュール１０からの信号を受信し、各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置６１にはモニタ８１が接続されている。モニタ８１は、プロセッサ装置６１からの画像データに基づき観察画像を表示する。
【００４９】
なお、上記実施形態では、撮影レンズユニット１１として、可動レンズ２２，２３を２個用いる例で説明したが、可動レンズは１個以上であればよい。この場合には、前記第２連結面にてレンズ移動枠を摺動案内する。また、変倍処理の他に合焦制御でレンズ枠を移動するものに本発明を適用してもよい。また、カム軸２５をワイヤ１８によって回転駆動するもので説明したが、挿入部先端にモータを収納しても良いタイプの場合には、ワイヤ駆動に代えてモータにより直接駆動してもよい。また、撮像素子としてＣＣＤを用いる例で説明をしたが、撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。また、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ カメラモジュール
１１ 撮影レンズユニット
１２ ＣＣＤユニット
１３ ハウジング
１４ 撮影レンズ
１５ レンズ移動部
２１ 第１固定レンズ
２２ 第１可動レンズ
２３ 第２可動レンズ
２４ 第２固定レンズ
２５ カム軸
２６ 第１レンズ移動枠
２７ 第２レンズ移動枠
２８ａ，２８ｂ 係合ピン
３０，３１ 筒部
３２ 連結部
３５ 移動穴
３７，３８ 反射防止筒
３９ 黒色層
４０ プリズム保持具
４１ プリズム
４２ ＣＣＤ（ＣＣＤ型イメージセンサ）
４４ 伝送ケーブル
４５ ケーブル連結具
５１ 第１連結面
５２ 第２連結面
５９ 電子内視鏡システム
６０ 内視鏡
６６ 挿入部
６７ 手元操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動自在な可動レンズを有する撮影レンズと、
前記可動レンズを保持し、前記光軸方向に移動させるレンズ移動枠と、
前記撮影レンズの光軸に平行に設けられ、前記レンズ移動枠が係合するカム軸と、
前記撮影レンズを収納する撮影レンズ収納穴、前記カム軸を収納するカム軸収納穴、これら収納穴を連結し前記レンズ移動枠が移動する移動穴を有するハウジングと、
前記移動穴の開口側に形成され、前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結する第１連結面と、
前記第１連結面の奥で前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結するように前記移動穴に形成され、前記第１連結面よりも面間距離が小さく形成され、前記レンズ移動枠を摺動案内する第２連結面とを備えることを特徴とする内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項２】
前記撮影レンズは、光軸方向に順に配置される第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズを有し、
前記レンズ移動枠は、第１可動レンズを保持する第１レンズ移動枠と、第２可動レンズを保持する第２レンズ移動枠とを個別に有し、
前記カム軸は第１及び第２のカム溝を有し、前記第１カム溝に第１レンズ移動枠が係合し、前記第２カム溝に第２レンズ移動枠が係合し、
前記第１可動レンズを前記第１連結面で摺動案内し、
前記第２可動レンズを前記第２連結面で摺動案内することを特徴とする請求項１記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項３】
前記第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズは黒染め加工品であり、前記第１連結面及び第２連結面は切削加工面であることを特徴とする請求項２記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項４】
前記撮影レンズ収納穴には、前記第１固定レンズと前記第２固定レンズとの間で、前記レンズ移動枠が通過するスリットを光軸方向に有する筒状に形成され、表面が黒染め処理されている第１反射防止筒及び第２反射防止筒を有し、
前記第１反射防止筒は第２反射防止筒側の端部に絞り板を有し、前記第１レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置され、
前記第２反射防止筒は前記第２レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置されることを特徴とする請求項２または３記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項５】
前記カム軸は、一端にワイヤ連結部を有し、該ワイヤ連結部を介して連結されるワイヤにより回転されることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の内視鏡用撮影レンズユニットと、
前記撮影レンズ収納穴に近いハウジング外周に外嵌されるプリズム保持具、
前記プリズム保持具に保持されるプリズム、
前記撮影レンズから入射する光を前記プリズムで反射させて受光する撮像素子、
前記撮像部に接続される信号ケーブル、
前記信号ケーブルの保護チューブと前記プリズム保持具とを接続するケーブル補強板を含む撮像素子ユニットとを有することを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【請求項１】
光軸方向に移動自在な可動レンズを有する撮影レンズと、
前記可動レンズを保持し、前記光軸方向に移動させるレンズ移動枠と、
前記撮影レンズの光軸に平行に設けられ、前記レンズ移動枠が係合するカム軸と、
前記撮影レンズを収納する撮影レンズ収納穴、前記カム軸を収納するカム軸収納穴、これら収納穴を連結し前記レンズ移動枠が移動する移動穴を有するハウジングと、
前記移動穴の開口側に形成され、前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結する第１連結面と、
前記第１連結面の奥で前記撮影レンズ収納穴と前記カム軸収納穴とを連結するように前記移動穴に形成され、前記第１連結面よりも面間距離が小さく形成され、前記レンズ移動枠を摺動案内する第２連結面とを備えることを特徴とする内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項２】
前記撮影レンズは、光軸方向に順に配置される第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズを有し、
前記レンズ移動枠は、第１可動レンズを保持する第１レンズ移動枠と、第２可動レンズを保持する第２レンズ移動枠とを個別に有し、
前記カム軸は第１及び第２のカム溝を有し、前記第１カム溝に第１レンズ移動枠が係合し、前記第２カム溝に第２レンズ移動枠が係合し、
前記第１可動レンズを前記第１連結面で摺動案内し、
前記第２可動レンズを前記第２連結面で摺動案内することを特徴とする請求項１記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項３】
前記第１固定レンズ、第１可動レンズ、第２可動レンズ、第２固定レンズは黒染め加工品であり、前記第１連結面及び第２連結面は切削加工面であることを特徴とする請求項２記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項４】
前記撮影レンズ収納穴には、前記第１固定レンズと前記第２固定レンズとの間で、前記レンズ移動枠が通過するスリットを光軸方向に有する筒状に形成され、表面が黒染め処理されている第１反射防止筒及び第２反射防止筒を有し、
前記第１反射防止筒は第２反射防止筒側の端部に絞り板を有し、前記第１レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置され、
前記第２反射防止筒は前記第２レンズ移動枠のレンズ保持部を囲むように配置されることを特徴とする請求項２または３記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項５】
前記カム軸は、一端にワイヤ連結部を有し、該ワイヤ連結部を介して連結されるワイヤにより回転されることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の内視鏡用撮影レンズユニット。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の内視鏡用撮影レンズユニットと、
前記撮影レンズ収納穴に近いハウジング外周に外嵌されるプリズム保持具、
前記プリズム保持具に保持されるプリズム、
前記撮影レンズから入射する光を前記プリズムで反射させて受光する撮像素子、
前記撮像部に接続される信号ケーブル、
前記信号ケーブルの保護チューブと前記プリズム保持具とを接続するケーブル補強板を含む撮像素子ユニットとを有することを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７５０２８（Ｐ２０１３−７５０２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６６７９（Ｐ２０１１−２１６６７９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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