专利名称：内窥镜用摄像单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够改变在内窥镜中配设的物镜光学系统的光学特性的内窥镜用摄像单元。
背景技术：
众所周知，电子内窥镜广泛应用于活体的体内(体腔内)的观察、处置等、或者工业用的机械设备内的检查、修理等。近年来，为了通过使观察光学系统在摄影光轴方向上移动来实现对摄影像的焦点进行调节的对焦功能、或者进行广角变焦/长焦变焦的变焦功能，存在采用能够改变焦距的摄像单元的电子内窥镜。对于这样的设于内窥镜中的摄像单元，例如在日本特开2003-230532号公报中公开有为了实现变焦功能等而使移动透镜框前后移动从而使光学特性可变的技术。在该日本特开2003-230532号公报中，公开了具有如下的物镜光学系统单元的内窥镜用摄像装置该物镜光学系统单元具有前组透镜框、后组透镜框、以及在该后组透镜框内沿摄影光轴前后进退移动的可动透镜框。该现有的摄像单元利用小固定螺钉从周向按压物镜光学系统单元的外周部从而被固定在前端部主体上，该小固定螺钉螺合固定在前端部主体上。此外，例如，在日本特开2007-2^155号公报中，公开了具有如下的致动器单元的内窥镜该致动器单元利用弹簧和形状记忆合金线对移动透镜框向前后的进退移动进行控制。然而，像日本特开2003-230532号公报中所记载的那样，具有前后移动的移动透镜框的现有摄像单元在固定到前端部主体上时利用面积较小的小固定螺钉的前端对后组透镜框的外周部进行按压，因此有着产生不必要的应力，使后组透镜框向内周方向变形，从而阻碍移动透镜框滑动的问题。此外，为了提高移动透镜框的滑动性而使小固定螺钉较松地螺合到前端部主体上的话，则无法将摄像单元可靠地固定在前端部主体上，有时会出现摄像单元相对于前端部主体松动或者脱落的情况。进而，对于日本特开2007-2^155号公报中的具有致动器单元的现有摄像单元， 由于是通过弹簧的作用力和形状记忆合金线的牵引力使移动透镜移动，因此通过将固定透镜框和移动透镜框嵌合来精密地限定移动透镜框的前后停止位置以满足预定光学特性。由此，在移动透镜框和固定透镜框的嵌合产生松动的时候，移动透镜框是在前后停止位置产生了偏移，所以有着不能停在满足预期光学特性的位置处的问题。由此，对移动透镜框和固定透镜框在制造时也有精度要求，因而有着成品率降低的问题。进而，移动透镜框和固定透镜框的嵌合产生松动的话，也会产生在进退移动时图像晃动的问题。此外，即使是对物镜光学系统进行了偏角调整，对于被以各种姿势使用的内窥镜来说，仍存在摄像单元的移动透镜框未在预期位置停止的情况，也存在不能够稳定地再现预期光学特性的问题。在具有广角变焦/长焦变焦的变焦功能的摄像单元中，特别对移动透镜框在视场角较大的广角端的停止位置的精度有要求。即，在视场角较大的广角端，移动透镜框在停止位置处的再现性比较差的话，会产生视场被遮挡的问题。
发明内容
因此，鉴于上述情况，本发明的目的在于实现如下的内窥镜用摄像单元该内窥镜用摄像单元不会阻碍进行进退移动的移动透镜框的滑动性，能够可靠地固定在前端部主体上，并且提高了移动透镜框在恒定的广角端位置处停止的再现性以及生产成品率。本发明中的内窥镜用摄像单元利用固定部件与内窥镜的前端部主体嵌合固定，并且能够改变物镜光学系统的光学特性，其特征在于，该内窥镜用摄像单元包括第一固定透镜框，其保持第一物镜组；第二固定透镜框，其保持第二物镜组；移动透镜框，其以沿摄影光轴方向进退自如的方式设于上述第二固定透镜框内，并且保持移动透镜；以及防变形部件，其夹设于所述前端部主体和所述第二固定透镜框之间，并且与上述第一固定透镜框嵌合，在与该前端部主体进行固定时防止来自所述固定部件的固定力使该第二固定透镜框产生变形。此外，本发明中的内窥镜用摄像单元能够改变物镜光学系统的光学特性，其特征在于，该内窥镜用摄像单元包括第一固定透镜框，其保持第一物镜组；第二固定透镜框， 其保持第二物镜组；移动透镜框，其以沿摄影光轴方向进退自如的方式设于上述第二固定透镜框内，并且保持移动透镜；施力部件，其对所述移动透镜框向沿着摄影光轴的一方施力；致动器，其克服上述施力部件的作用力，将所述移动透镜框向沿着摄影光轴的另一方推出；抵接部件，其设于上述致动器上，与上述移动透镜框抵接；被抵接部，其设于上述移动透镜框上，与上述抵接部件抵接；以及被抵接面，其形成于上述被抵接部上，使由上述抵接部件所施加的按压力分散到与所述摄影光轴大致正交的方向上。本发明中的上述及其他目的、特征和优点能够通过下述参照附图的描述更加清楚
地理解。
图1是示出本发明的一个实施方式的电子内窥镜系统整体的结构图。图2是示出该电子内窥镜系统的内窥镜前端部的内部结构的剖视图。图3是示出该电子内窥镜系统的摄像单元的结构的剖视图。图4是示出该电子内窥镜系统的致动器的结构的剖视图。图5是示出该电子内窥镜系统的摄像单元的结构的局部剖视图。图6是示出该电子内窥镜系统的沿图5的VI-VI线的剖视图。图7是示出该电子内窥镜系统的沿图5的VII-VII线的剖视图。图8是示出该电子内窥镜系统的沿图5的VIII-VIII线的剖视图。图9是示出该电子内窥镜系统的TAB基板的表面侧的局部剖视图。图10是示出该电子内窥镜系统的TAB基板的背面侧的局部剖视图。
图11是示出该电子内窥镜系统的线缆的剖视图。图12是示出该电子内窥镜系统的摄像单元的一个结构的立体图。图13是示出该电子内窥镜系统的摄像单元的一个结构的剖视图。图14是示出该电子内窥镜系统的变形例的摄像单元的一个结构的局部剖视图。图15是示出该电子内窥镜系统的移动透镜单元的立体图。图16是示出该电子内窥镜系统的长焦端位置的移动透镜单元的剖视图。图17是示出该电子内窥镜系统的广角端位置的移动透镜单元的剖视图。图18是示出该电子内窥镜系统的托杆的斜面部的一个例子的剖视图。图19是示出该电子内窥镜系统的与图18不同的托杆的斜面部的一个例子的局部剖视图。图20是示出该电子内窥镜系统的与图17和图18不同的托杆的斜面部的一个例子的局部剖视图。图21是示出该电子内窥镜系统的变形例的广角端位置的移动透镜单元的剖视图。图22是示出与图21不同的变形例的广角端位置的移动透镜单元的剖视图。图23示出该电子内窥镜系统的移动透镜框的一个结构例，是沿横向剖开摄像单元的剖视图。图M示出该电子内窥镜系统的后组透镜框的一个结构例，是沿横向剖开摄像单元的剖视图。
具体实施例方式下面，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。首先，使用图1至图M对本发明进行说明。另外，图1至图M示出了本发明的一个实施方式，图1是示出电子内窥镜系统的整体的结构图，图2是示出内窥镜前端部的内部结构的剖视图，图3是示出摄像单元的结构的剖视图，图4是示出致动器的结构的剖视图， 图5是示出摄像单元的结构的局部剖视图，图6是沿图5中的VI-VI线的剖视图，图7是沿图5中的VII-VII线的剖视图，图8是沿图5中的VIII-VIII线的剖视图，图9是示出TAB 基板的表面侧的局部剖视图，图10是示出TAB基板的背面侧的局部剖视图，图11是示出线缆的剖视图，图12是示出摄像单元的一个结构的立体图，图13是示出摄像单元的一个结构的剖视图，图14是示出变形例的摄像单元的一个结构的局部剖视图，图15是示出移动透镜单元的立体图，图16是示出长焦端位置的移动透镜单元的剖视图，图17是示出广角端位置的移动透镜单元的剖视图，图18是示出托杆的斜面部的一个例子的剖视图，图19是示出与图18不同的托杆的斜面部的一个例子的局部剖视图，图20是示出与图17和图18不同的托杆的斜面部的一个例子的局部剖视图，图21是示出变形例的广角端位置的移动透镜单元的剖视图，图22是示出与图21不同的变形例的广角端位置的移动透镜单元的剖视图，图 23示出移动透镜框的一个结构例，是沿横向剖开摄像单元的剖视图，图24示出后组透镜框的一个结构例，是沿横向剖开摄像单元的剖视图。如图1所示，本实施方式的电子内窥镜系统(下面简称为“内窥镜系统”)1由电子内窥镜装置(下面简称为“内窥镜”)2、光源装置3、视频处理器4、彩色监视器5电连接而
5构成。内窥镜2具有插入部9和延伸设置有该插入部9的操作部10，从操作部10延伸出的通用软线17经由镜体连接器18与光源装置3连接。并且，从镜体连接器18延伸设置有螺旋状的镜体线缆19。进而，在该镜体线缆19的另一端部设有电连接部20，该电连接部 20连接在视频处理器4上。插入部9从前端开始依次连接设置前端部6、弯曲部7和挠性管部8而构成。在前端部6的前端面配设有未图示的前端开口部、观察窗、多个照明窗、观察窗清洗口以及观察物清洗口。在观察窗的背面侧配设有被内置于前端部6中的后述的摄像单元。并且，在多个照明窗的背面侧设有导光束(light guide bundle)(未图示)，该导光束从前端部6插通配置于通用软线17的内部，并且传递来自光源装置3的照明光。在前端部6中设有未图示的观察窗清洗喷嘴。该观察窗清洗喷嘴构成未图示的清洗管的开口部，该清洗管从前端部6插通于通用软线17内部。这些清洗管在光源装置3侧与未图示的储存清洗水的清洗罐以及压缩机连接。操作部10由如下部件构成延伸出插入部9的防折部11 ；配设于下部侧的侧部的钳子口 12 ；构成中间部的抓握部的操作部主体13 ；由设于上部侧的两个弯曲操作旋钮14、 15构成的弯曲操作部16 ；送气送水控制部21 ；抽吸控制部22 ；以及由多个开关构成的主要对摄像功能(例如变焦功能)进行操作的多个开关部23。另外，操作部10的钳子口 12构成未图示的处置器械通道的一个开口部，该处置器械通道主要插通配置于插入部9内直至前端部6的前端开口部为止。接着，以下基于图2主要对内窥镜2的前端部6的结构进行说明。如图2所示，前端部6在内部配设有摄像单元30。该摄像单元30嵌插配置于硬质的前端硬性部件M(前端部主体)中，并且利用设置小螺钉27(固定部件)和粘接剂从侧面方向被稳固地固定在前端硬性部件M上。以覆盖该前端硬性部件M的前端部分的方式，粘着固定有构成前端部6前端面的前端盖25。另外，形成于前端盖25上的孔部即前端开口部构成前端部6内的处置器械通道 12b的开口部。并且，以形成前端部6和弯曲部7的外形的方式设有一体地包覆前端硬性部件M的外周和弯曲部7内的弯曲块沈的橡胶制的前端插入部包覆部件12a。该前端插入部包覆部件12a的前端外周部利用绕线接合部四固定在前端部6上。此外，在前端硬性部件M中除了摄像单元30以及处置器械通道12b之外，还配设有对照明光进行引导的导光束；上述的观察窗清洗喷嘴，其用于清洗前端部6的观察窗或者向体腔内送气；与清洗管连通的管道；以及用于对弯曲部7进行弯曲操作的角度操作线 (全部未图示)。另外，这些观察窗清洗喷嘴、清洗管、导光束和角度操作线等部件均为现有的公知结构，因此省略对它们的详细说明。接着，基于图3至图10对摄像单元30的结构在下面进行详细说明。本实施方式的摄像单元30构成为内部透镜进退移动，以改变焦距，使光学特性可变，并实现焦点调节的对焦功能或者变焦功能。另外，在本实施方式中，作为改变焦距并使光学倍率可变的内部透镜进退移动的结构，在下面的说明中，对切换广角和长焦的变焦功能进行说明。此外，如后所述，摄像单元30的光学特性被设定为移动透镜单元32向前方侧移动并停止的状态为广角，移动透镜单元32向后方侧移动并停止的状态为长焦。如图3所示，摄像单元30从前端开始主要由如下部件构成前组透镜框34，其构成前组透镜单元31，成为保持由多个物镜构成的前组透镜35 (第一透镜组)的第一固定透镜框；后组透镜框36，其是保持由多个物镜构成的后组透镜33 (第二透镜组)的第二固定透镜框；移动透镜框38，其设于上述各透镜组35、33之间，构成用于保持移动透镜39的移动透镜单元32(移动体)的外形；以及具有CCD、CM0S等的固体摄像元件单元46。另外，后组透镜33和后组透镜框36构成后组透镜单元(第二固定透镜单元)。在该摄像单元30中，前组透镜框34的基端部和后组透镜框36的前端部嵌装并接合。在所述前组透镜框；34和后组透镜框36所夹持的状态下，在后组透镜框的前端部外周上嵌合固定有管状的小螺钉收纳管37 (后组透镜框36的防变形部件)。其中，该小螺钉收纳管37具有限制部37a，该限制部37a朝向附图纸面上方延伸设置并且在移动透镜单元32向前方移动时与该移动透镜单元32抵接来限制其移动，并且在该小螺钉收纳管37的前端侧形成有内向凸缘形状的肋部37b，该肋部37b朝向内周方向延伸设置。该肋部37b与前组透镜框34嵌插配置，使得该肋部37b与前组透镜框34的外周部抵接。另外，本实施方式的摄像单元30设有一个或者多个重叠的例如50 μ m的薄膜片 34a(参照图5)，用于在前组透镜单元31和小螺钉收纳管37之间对对焦、视场角调整等光学设定进行微调。此外，在该后组透镜框36的基端部嵌插固定有用于保持固体摄像元件单元46的固体摄像元件保持框41的前端部分。该固体摄像元件保持框41以从外插在后组透镜框36 上的方式与后组透镜框36嵌合。通过这样的结构，在组装过程中进行对焦时，无需像以往那样把持固体摄像元件单元46的护罩侧，能够把持硬质部分，因此能够抑制光学性能的不良情况例如偏角增大等情况发生。即，在固体摄像元件保持框41和后组透镜框36嵌合过程中进行对焦时，由于偏角偏差减小，因此能够避免图像上单侧模糊等。移动透镜单元32在前组透镜单元31的后方侧被配置成在后组透镜框36内沿摄影光轴0方向滑动自如。在该移动透镜单元32的移动透镜框38中一体地形成有托杆40 (被抵接部)，该托杆40朝向附图纸面上方(下面简称为“上方”)延伸出来。此外，托杆40从前方朝向后方形成有斜面部40a(被抵接面)，该斜面部40a向移动透镜框36的内周方向与后述的致动器62的抵接部件63接触并抵接。并且，托杆40贯穿插入于在后组透镜框36上形成的缺口部36a (引导槽)中，并且以斜面部40a整体从后组透镜框36的外周部露出的方式突出。如上所述，通过托杆40与小螺钉收纳管37的限制部37a抵接而限制该移动透镜单元32朝向前方侧移动。另一方面，通过托杆40与调节环32a (限制管)抵接而限制移动透镜单元32向后方侧移动，该调节环3 螺合连接并外插配置在后组透镜框36的中间外周部上。另外，调节环32a为前端侧的端面被斜向切开从而在摄影光轴0方向具有不同长度的管状部件，使得能够在将该调节环3 外插固定到后组透镜框36上时绕摄影光轴0旋转进行调节从而对移动透镜单元32向后方侧移动的移动行程的限制位置进行微调。
S卩，调节环32a的内周面上形成有螺纹槽，与形成于后组透镜框36外周面上的螺纹槽螺合连接。并且，在调节环3 沿摄影光轴0方向转动时，其相对于后组透镜框36沿摄影光轴0进退，因此能够对移动透镜单元32向后方侧移动的移动行程进行微调。此外，在移动透镜单元32中，沿摄影光轴0平行配置且构成施力体的压缩螺旋弹簧66 (按压弹簧)的基端部分被收纳在托杆40内，所述施力体进行施力而将移动透镜单元 32向后方推出。该压缩螺旋弹簧66的前端部分收纳在小螺钉收纳管37的限制部37a内。 这样，移动透镜单元32在被压缩螺旋弹簧66以一直向后方推出的方式施力的状态下设于后组透镜框36内。此外，固体摄像元件单元46在固体摄像元件保持框41内从前端开始依次包括 两个光学部件42、43、前面设有未图示的图像区域的固体摄像元件芯片45、以及TAB(Tape Automatic Bonding 卷带自动结合)基板47。另外，固体摄像元件芯片45和TAB基板47 由一体形成的FPC(Flexible Printed Circuit 柔性线路板)结构电连接。此外，TAB基板47在上表面侧安装有电子部件，在下面侧与线缆51的多个通信线连接。该线缆51贯穿内窥镜2的内部进行配置，经由图1所示的通用软线17和镜体线缆 19与视频处理器4和电连接部20电连接。此外，线缆51的前端部分的外面通过绕线连接的方式从外部嵌套有线缆保持部件50，并且以一体地包覆该线缆保持部件50的前端部分的方式设有后述的包覆部件49。在固体摄像元件保持框41的基端侧嵌合有加强框48，在该加强框48的外周上直至线缆51的前端部分为止的范围内设有一体地包覆线缆保持部件50的上述的包覆部件 49 (热收缩管)。另外，在从固体摄像元件保持框41的设有固体摄像元件芯片45的基端部分到线缆保持部件50为止由加强框48和包覆部件49形成的空间内，填充有粘接剂等保护剂。此外，在后组透镜框36的后上方部分以朝向上方突出的方式形成有致动器保持部36b，该致动器保持部36b供使移动透镜单元32进退移动的致动器62 (形状记忆合金致动器装置)贯穿并对其进行保持。接着，基于图3至图8，对安装于摄像单元30上的致动器62的结构进行说明。如图3至图8所示，该致动器62主要包括以下部件硬质长条状的引导管53，其贯穿配置于后组透镜框36的致动器保持部36b中；形状记忆合金线56，其贯穿配置于引导管 53内；压缩螺旋弹簧57 (按压弹簧)，其贯穿配置于引导管53内，是外插在形状记忆合金线 56上的施力体，构成弹性部件；绝缘弹簧止动管58，其贯穿配置于从形状记忆合金线56中部到基端部分的范围内，并且内插于引导管53基端部，由绝缘管构成；块体59，其对形状记忆合金线56的基端进行铆接固定；杆64，其为如下这样的管体进退自如地贯穿配置于引导管53的前端部分，并且其内部贯穿配置有形状记忆合金线56的前端部分；以及前端为炮弹形状的抵接部件63，其固定于杆64的前端部分。此外，引导管53的前端部分以后的部分被作为热收缩管的罩包覆部件55所包覆。 而且，在小螺钉收纳管37的限制部37a和后组透镜框36的致动器保持部36b的外形部上， 以覆盖移动透镜框38的托杆40、杆64以及抵接部件63的方式嵌合安装有截面为U字形状的罩部件65 (参照图5至图8)。此外，限制部37a和致动器保持部36b的延伸方向的外周部形成为圆弧状。
形状记忆合金线56是由加热时收缩、冷却(常温下自然冷却)时膨胀的形状记忆合金Ghape Memory Alloys,以下称作“SMA”)构成的、直径为几十微米的线(以下将形状记忆合金线简记做SMA线)。上述引导管53的前端位置与致动器保持部36b的前端面对齐设置，并且该引导管 53粘接固定在致动器保持部36b上。并且，引导管53与摄影光轴0平行地精密嵌合在致动器保持部36b上，使得其长轴满足摄像单元30中所设定的光学特性(光学倍率)。贯穿配置于引导管53内和杆64内的SMA线56以从抵接部件63的侧部穿过的方式折回(参照图4和图8)。如图4所示，该SMA线56在抵接部件63处折回后，贯穿绝缘管 67内，并且其一侧的端部铆接固定在块体59上，其另一侧的端部也被铆接固定在另一侧的块体59上。在引导管53的前端部分进退自如地贯穿配置有杆64，压缩螺旋弹簧57的前端与杆64的基端面抵接，该压缩螺旋弹簧57对杆64进行施力将杆64与设于其前端的抵接部件63 —起向前方推出。S卩，外插于SMA线56上的压缩螺旋弹簧57在引导管53内以端部分别与杆64和绝缘弹簧止动管58抵接的方式配设于杆64和绝缘弹簧止动管58之间。该压缩螺旋弹簧 57的基端部抵接于固定好的绝缘弹簧止动管58的前端面上，而其前端抵接于杆64的基端面上，因此该压缩螺旋弹簧57以将抵接部件63和杆64 —起向前方推出的方式进行施力。上述的用于固定SMA线56的两端部的一个块体59形成为孔径比绝缘弹簧止动管 58的孔径大的形状，并且以与绝缘弹簧止动管58的基端面抵接的状态配置。并且，该块体 59通过软钎料等与电流施加侧的线缆60的线材60a电连接。另一侧的块体59通过软钎料等与电流流回侧的线缆60的线材60a电连接。并且，在这些块体59和电缆61连接的连接部分被从引导管53的前端部分开始一体地覆盖该引导管53的绝缘管55所包覆，从而保持绝缘状态。另外，线缆60配设至图1 所示的内窥镜2的通用软线17的镜体连接器18为止，施加到该线缆60上的电流从视频处理器4经镜体线缆19供给。此外，如上所述，在后组透镜框36上形成有构成引导槽的缺口部36a，从而能够使移动透镜单元32的托杆40直接沿前方上部侧(从朝向图3和图5的纸面方向观察)进退。 如上所述，外嵌在后组透镜框36上的小螺钉收纳管37具有限制部37a，该限制部37a利用其基端面限制移动透镜单元32向前方移动，在此规定以托杆40的前端面为基准的广角端位置。 此外，在后组透镜框36的外周部上外嵌有调节环32a，该调节环3 限制移动透镜单元32向后方推出移动，在此规定以托杆40的基端面为基准的长焦端位置。S卩，通过使托杆40的前端面与限制部37a的基端面抵接，从而限制移动透镜单元 32向前方推出移动，在此，通过各物镜来设定摄像单元30的视场角成为预定的最大广角的光学特性(光学倍率)。另一方面，通过使托杆40的基端面与调节环3 的前端面抵接，从而限制移动透镜单元32向后方移动，在此，通过各物镜来设定摄像单元30的视场角成为最大长焦角的光学特性(光学倍率)。此外，设置于致动器62的杆64前端的抵接部件63在被压缩螺旋弹簧57向前方施力时，与托杆40的斜面部40a(被抵接部件)抵接，克服前端侧的压缩螺旋弹簧66向后
9方的作用力，使移动透镜单元32向前方推出移动。并且，在托杆40的前端面抵接于限制部 37a的基端面时，移动透镜单元32停止于广角端位置。另一方面，向SMA线56施加电流时，SMA线56的温度上升并收缩，克服压缩螺旋弹簧57向前方的作用力而将抵接部件63向后方牵引。于是，抵接部件63以离开托杆40 的斜面部40a的方式向后方移动。托杆40受到来自前端侧的压缩螺旋弹簧66的向后方的作用力，因此移动透镜单元32被向后方推出移动。进而，在托杆40的基端面与调节环3 的前端面抵接后，移动透镜单元32停止于长焦端位置。此外，本实施方式的摄像单元30构成为在致动器62作用下，移动透镜单元32仅停止于广角端位置和长焦端位置这两个位置，从而能够切换广角和长焦这两种光学倍率。另外，本实施方式中的致动器62与以往相同，通过对SMA线56施加和停止施加电流来控制，构成为通过设于视频处理器4内的形状记忆合金电阻控制电路部来对SMA线56 进行伸缩状态的驱动控制。该形状记忆合金电阻控制电路部可以采用现有结构，因此省略其详细说明。接着，基于图9至图11对设于摄像单元30的固体摄像元件单元46内的TAB基板 47以及与该TAB基板47连接的线缆51的结构进行说明。如图9所示，TAB基板47的与固体摄像元件芯片45电连接的连接部分47a被切割成前端侧宽度较小的形式。这样，TAB基板47能够确保安装电子部件的安装面积，并且构成了能够与固体摄像元件芯片45的小型化相对应地进行电连接的结构。此外，对安装在TAB基板47上的各种电子部件配置格局进行设定，使得即使在对柔性TAB基板47施加弯曲应力的情况下，这些电子部件自身也不会脱落。具体来说，在TAB 电流表47的沿着摄影光轴0方向的长边方向并排设置有多列的各种电子部件，并且以不使 TAB基板47在相邻配置的电子部件之间弯曲的方式，在这些电子部件之间的长边方向或者短边方向的延长线上配置其他电子部件。即，各种安装电子部件在容易对TAB基板47施加弯曲应力的其他电子部件之间的延长线上连续地相邻配置。由此，即使对TAB基板47施加弯曲应力，也不易变形，因此能够防止安装电子部件脱落。此外，TAB基板47的安装电子部件配置成其长边方向与TAB基板47的长边方向一致。由此，能够成为防止TAB基板的宽度方向增大，且防止固体摄像元件单元46直径变粗的结构。进而，如图10所示，与安装在TAB基板47表面上的各种电子部件相应地，在TAB基板47的背面上配置有包括GND线在内的各种信号线缆51A电连接起来的各线缆座。具体来说，在与主要用于安装数字电子部件和模拟电子部件的TAB基板47的表面区域对应(投影到)的背面侧，确定了用于将传送数字信号和模拟信号的各种信号线缆51A电连接起来的各线缆座的配置区域。通过这样的结构，能够减少图像噪点、降低利用焊锡等将各种信号线缆51A电连接到各线缆座上时的漏连接率并防止错连接。另外，如图11所示，线缆51内部贯穿配置有多个信号线缆51a 511(L)(图9和图10中的各种信号线缆51A)。这些信号线缆51a 511中，信号线缆51a为Vout (Video out 视频输出口)用线缆，三个信号线缆51h 51 j为数字信号用线缆。
Vout用信号线缆51a和数字信号用的三个信号线缆51h 51 j在线缆51内贯穿配置，并且被设定为尽量相互远离的线缆布局，以防止电磁干扰，并采用了降低相互间的噪点的措施。上面说明的本实施方式的摄像单元30构成为通过将螺合贯穿于前端硬性部件 24上的设置小螺钉27的端部突出抵接并按压到如图12所示在小螺钉收纳管37外周面上形成的凹部37c(小螺钉收纳用的收纳部)中，从而如图13所示，将该摄像单元30嵌插固定到作为前端部主体的前端硬性部件M中。该小螺钉收纳用凹部37c形成于小螺钉收纳管37的位于肋部37b附近的外周位置。即，防止小螺钉收纳管37由于受到设置小螺钉27的按压力(即固定力)而向内周方向弯曲产生变形。此外，小螺钉收纳管37将来自设置小螺钉27的按压力(用于固定的固定力)分散到肋部37b的内周端面和该肋部37b基端侧的内周面上。此时，肋部37b的与摄影光轴0正交方向的壁厚较大，因此基本不会产生变形，从而防止对前组透镜框34施加不必要的负荷。此外，由于设置小螺钉27的按压力被分散了， 因此也防止了对与小螺钉收纳管37的内周面面接触并进行按压的后组透镜框36施加不必要的负荷。根据以上，由于小螺钉收纳管37被螺合贯穿于前端硬性部件M上的设置小螺钉 27插入固定于在内部有移动透镜单元32进行进退移动的后组透镜框36上，因此不会像以往那样直接受到来自设置小螺钉27的按压力(固定力)，降低和防止了使后组透镜框36向内周方向弯曲变形的影响。由此，摄像单元30构成为能够防止在后组透镜框36内进退移动的移动透镜单元32的进退移动不良。S卩，后组透镜框36向内周方向产生弯曲和变形的话，移动透镜单元32的移动透镜框38的外周部和后组透镜框36的内周面之间的接触摩擦增大，后组透镜框36有可能刮住移动透镜框38，从而会妨碍移动透镜框38在后组透镜框36内进行平滑进退移动。由此，固定于前端硬性部件M中的摄像单元30构成为为了防止后组透镜框36向内周方向变形并使移动透镜单元32能够顺畅地进退移动，在前端硬性部件M和后组透镜框36之间夹设小螺钉收纳管37。另外，如图14所示，也可以是如下结构不在小螺钉收纳管37上设置肋部37b (参照图13)，仅采用单独的管状部件，使其内周面与前组透镜框34的最大外形部的外周面和后组透镜框36的外周面一体地面接触。此时，小螺钉收纳管37的小螺钉收纳用凹部37c 也可以形成于前组透镜框34的最大外形部附近。接着，主要基于图15至图17，对移动透镜单元32在摄像单元30的致动器62作用下，在后组透镜框36内前后进退移动，特别是从后方侧的长焦端位置被向前方侧推出并移动到广角端位置的动作进行详细说明。在移动透镜单元32停止于长焦端位置的状态下，摄像单元30处于致动器62内的 SMA线56被施加有电流的状态。SMA线56为如下状态通过施加电流而温度上升并收缩， 克服压缩螺旋弹簧57的作用力，将抵接部件63与杆64—起向后方牵引。在该状态下，致动器62的抵接部件63与移动透镜框34的托杆40为非接触状态，因此，移动透镜单元32 被压缩螺旋弹簧66从前方侧向后方施力，与调节环3 抵接并停止。从该长焦状态开始停止对致动器62的SMA线56施加电流的话，SMA线56自然冷却，延伸至初始长度状态。于是，如图16所示，在对致动器62的杆64向前方施力的压缩螺旋弹簧57的作用下，抵接部件63与杆64 —并向前方移动。如图15 和图17所示，向前方移动的抵接部件63与移动透镜框38的托杆40的斜面部40a接触，克服对移动透镜单元32从前方朝后方施力的压缩螺旋弹簧，并按压移动透镜单元32整体将其在后组透镜框36内沿摄影光轴0向前方侧推出。此外，前端为炮弹形状的抵接部件63通过球面状的表面与托杆40的斜面部40a 抵接，并使移动透镜框32整体向前方推出并移动时，如图17所示，移动透镜单元32将按压力(应力)分散到X轴方向(前方侧)和Y轴方向(处于与摄影光轴0大致正交的方向的纸面下方)，从而在朝向纸面来看向左下方倾斜大致45°方向上施加应力F。进而，托杆40的前端面与限制部37a的基端面抵接，移动透镜单元32向前方的移动被限制而停止。该状态是通过本实施方式中的各物镜使摄像单元30的视场角成为预定最大广角的光学特性(光学倍率)。在移动透镜单元32停止于广角端位置的状态下，抵接部件63的球面状的表面在向前方按压托杆40的斜面部40a的状态下与该斜面部40a抵接，如上述的图17所示，在移动透镜单元32上始终施加有向左下方倾斜大致45°的应力F。即，摄像单元30的移动透镜单元32在朝X轴方向(前方)和Y轴方向(此处为下方)始终被按压的状态下停止于广角端位置。这样，本实施方式的摄像单元30即使是在移动透镜单元32的移动透镜框38与作为固定透镜框的后组透镜框36的嵌合产生晃动的情况下，移动透镜单元32也能够稳定地停止在满足预期的光学特性(在此为广角)的广角端位置。其结果是，即使移动透镜框38 和后组透镜框36在制造时精度稍有偏差，由于能够使移动透镜框32稳定地停止在预定广角端位置，因此有着提高成品率的优点。再有，即使是在移动透镜框38和后组透镜框36的嵌合产生晃动的情况下，摄像单元30的移动透镜单元32在始终向前方侧(X轴方向)以及与摄影光轴0大致正交的外周一方向(与平行于摄影光轴0的X轴正交的Y轴方向，在此为图17中的下方侧)被按压的状态下移动，因此防止了在进退移动时产生图像摇摆的问题。这样，由于移动透镜单元32构成为始终受到向前方侧和外周一方向的应力，因此在以各种姿势进行使用的内窥镜2中， 移动透镜单元32都停止于向前方被推出时的、预期的广角端位置，因此摄像单元30能够稳定地再现预期的光学倍率(广角变焦)。另外，如上所述，仅在广角变焦时提高了移动透镜单元32的再现性，其理由为，摄像单元30特别对于移动透镜单元32在视场角较大的广角端的停止位置的精度有要求。即， 本实施方式的摄像单元30构成为在视场角增大的广角变焦过程中，能够提高移动透镜单元32在停止位置的再现性，能够防止视场被遮挡的情况发生。如上所述，本实施方式的内窥镜用摄像单元30不会阻碍具有进行进退移动的移动透镜框38的移动透镜单元32的滑动性，能够被可靠地固定在作为前端部主体的前端硬性部件24中，且能够提高移动透镜单元32在一定的广角端的停止位置的再现性和制造时的成品率。此外，移动透镜框38的托杆40的斜面部40a可以是平面，如图18所示，也可以形成为横截面为圆弧状的凹部形状，从而能够防止前端侧表面为球状的抵接部件63偏离，并且能够可靠地进行抵接。再有，为了减少托杆40的斜面部40a与抵接部件63的接触摩擦， 也可以使斜面部40a形成为如图19所示的横截面为V字的凹部形状，或者如图20所示的横截面为梯形的凹部形状。另外，如图21所示，托杆40的斜面部40a也可以形成为越向前方越从移动透镜框38的内周方向向外周方向切去的纵截面为圆弧形的形状。
另外，为了进一步减少抵接部件63与各种剖面形状的斜面部40a的接触摩擦，可以使抵接部件63的表面形状形成为前端炮弹形状即前端表面为球面的形状。此外，如图22所示，也可以形成如下结构在杆64的前端设置板簧70，并且始终对移动透镜单元32向前方侧(X轴方向)和外周一方向(与平行于摄影光轴0的X轴正交的Y轴方向)，在此为图22的下方侧)进行按压。具体来说，板簧70的前端部分形成为朝向移动透镜框38的外周方向的圆弧状，该圆弧形状的前端部的圆弧面与移动透镜框38的托杆40的后方角部抵接，始终对移动透镜单元32向前方侧和外周一方向进行按压。另外，在托杆40上没有形成斜面部40a，而是在与板簧70抵接的角部形成圆弧面40b。另外，如图15至图17所示，本实施方式的移动透镜单元32的移动透镜框38的两端外周部沿周向形成有突起部38a。S卩，移动透镜框38在后组透镜框36内滑动，为了通过减少移动透镜框38与后组透镜框36内周面的接触面积以减少移动透镜单元32在进退移动时的摩擦，因此在两端外周部形成有突起部38a。此外，如图23所示，也可以以移动透镜单元32在后组透镜框36内平滑地进退移动的方式，在移动透镜框38的被施加有应力F的方向(此处为下部侧)的外周部上，在穿过摄影光轴0且相对于图中Y轴线对称的位置处设置例如多个突起38b (此处为两个)，从而代替这种突起部38a。如图23所示的移动透镜框38的突起38b也可以形成为与后组透镜框36的内周面大致点接触的突起形状，并且在移动透镜框38能够在后组透镜框36内稳定地进退移动的多个位置处形成多个。此外，如图24所示，也可以在后组透镜框36的被施加有应力F (此处为下部侧) 的外周部上，在穿过摄影光轴0且相对于图中Y轴线对称的位置处形成两个平面部36c。图24的后组透镜框36的平面部36c沿长边方向形成，因而与移动透镜框38的外周部线接触，能够降低移动透镜单元32在进退移动时的摩擦。另外，在本实施方式中，使移动透镜单元32向前方移动的致动器62举例示出了采用SMA线56作为驱动装置的结构，然而并不限定于此，也可以采用使移动透镜单元32沿摄影光轴0向前方移动的其他驱动装置。此外，本实施方式的摄像单元30以移动透镜单元32向前方移动并停止的位置为广角端位置，然而并不限定于此，也可以以在致动器62作用下移动透镜单元32向后方移动并停止的位置为广角端位置。换言之，通过作为施力部件的压缩螺旋弹簧66对移动透镜单元32施力的方向，以及致动器62对移动透镜单元32进行推出操作的移动方向，也可以构成为与上述实施方式中记载的沿摄影光轴0的前后方向相反的方向。即，通过压缩螺旋弹簧66对移动透镜单元32施力的方向，以及通过致动器62将移动透镜单元32推出的方向为相对的方向，可以是前方也可以是后方，只要是根据预定的光学设定，使移动透镜单元32在广角端位置始终受到外周一方向的应力即可，只要是在以各种姿势进行使用的内窥镜2中停止于预期的广角端位置从而能够稳定地再现预期的光学倍率(广角变焦)的结构。根据本发明，能够实现如下的内窥镜用摄像单元不会阻碍进行进退移动的移动透镜框的滑动性，能够可靠地固定在前端部主体上，并且提高了移动透镜框在恒定的广角端位置停止的再现性以及生产成品率。
上面的各实施方式中所述的发明并不限于所述实施方式以及变形例，此外，可以在实施阶段在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变形。进而，在上述实施方式中，包括了各种阶段的发明，可以通过公开的多个构成要素的适当组合实现各种发明。例如，即使将实施方式所示的所有构成要素中削减几个构成要素，也能够解决本发明要解决的问题，在能够得到发明效果中所叙述的效果的情况下，能够获得具有消除了上述构成要素的结构的发明。另外，如上所述的本发明的内窥镜用摄像单元具有如下所述的特征。(附记1)一种内窥镜用摄像单元，该内窥镜用摄像单元由固定部件嵌合固定在内窥镜的前端部主体上，并且能够改变物镜光学系统的光学特性，其特征在于，该内窥镜用摄像单元包括第一固定透镜框，其保持第一物镜组；第二固定透镜框，其与上述第一固定透镜框嵌合，并保持第二物镜组；移动透镜框，其以沿摄影光轴方向进退自如的方式设置在上述第二固定透镜框内，并且保持移动透镜；施力部件，其对所述移动透镜框向沿着摄影光轴的一方施力；致动器，其克服上述施力部件的作用力，将所述移动透镜框向沿着摄影光轴的另一方推出；抵接部件，其设于上述致动器上，与上述移动透镜框抵接；被抵接部，其设于上述移动透镜框上，与上述抵接部件抵接；以及被抵接面，其形成于上述被抵接部上，使由上述抵接部件所施加的按压力分散到与所述摄影光轴大致正交的方向上。(附记2)根据附记1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，所述被抵接面为在所述移动透镜框上形成的倾斜面。(附记3)根据附记1或附记2所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，所述抵接部件的与所述被抵接面抵接的表面形成为球面。(附记4)根据附记1至附记3中的任一项所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，在所述移动透镜框被所述致动器向所述另一方推出而移动并停止的位置上，设定该内窥镜用摄像单元的最大广角变焦的光学倍率。
权利要求
1.一种内窥镜用摄像单元，该内窥镜用摄像单元能够改变物镜光学系统的光学特性， 其特征在于，该内窥镜用摄像单元包括 第一固定透镜框，其保持第一物镜组； 第二固定透镜框，其保持第二物镜组；移动透镜框，其以沿摄影光轴方向进退自如的方式设置于上述第二固定透镜框内，并且保持移动透镜；施力部件，其对所述移动透镜框向沿着摄影光轴的一方施力； 致动器，其克服上述施力部件的作用力而将所述移动透镜框向沿着摄影光轴的另一方推出；抵接部件，其设于上述致动器上，与上述移动透镜框抵接； 被抵接部，其设于上述移动透镜框上，与上述抵接部件抵接；以及被抵接面，其形成于上述被抵接部上，使由上述抵接部件所施加的按压力分散到与所述摄影光轴大致正交的方向上。
2.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于， 所述被抵接面为在所述移动透镜框上形成的倾斜面。
3.根据权利要求1或2所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于， 所述抵接部件的与所述被抵接面抵接的表面形成为球面。
4.根据权利要求1或2所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，在所述移动透镜框被所述致动器向所述另一方推出而移动并停止的位置上，设定该内窥镜用摄像单元的最大广角变焦的光学倍率。
5.根据权利要求3所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，在所述移动透镜框被所述致动器向所述另一方推出而移动并停止的位置上，设定该内窥镜用摄像单元的最大广角变焦的光学倍率。
全文摘要
本发明提供一种内窥镜用摄像单元，该内窥镜用摄像单元能够改变物镜光学系统的光学特性，包括第一固定透镜框，其保持第一物镜组；第二固定透镜框，其保持第二物镜组；移动透镜框，其以沿摄影光轴方向进退自如的方式设置于上述第二固定透镜框内，并且保持移动透镜；施力部件，其对所述移动透镜框向沿着摄影光轴的一方施力；致动器，其克服上述施力部件的作用力而将所述移动透镜框向沿着摄影光轴的另一方推出；抵接部件，其设于上述致动器上，与上述移动透镜框抵接；被抵接部，其设于上述移动透镜框上，与上述抵接部件抵接；以及被抵接面，其形成于上述被抵接部上，使由上述抵接部件所施加的按压力分散到与所述摄影光轴大致正交的方向上。
文档编号A61B1/05GK102213829SQ201110104078
公开日2011年10月12日 申请日期2009年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者口丸亨, 酒井诚二 申请人:奥林巴斯医疗株式会社