CN104873160A - 内窥镜及内窥镜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供实现小型化且成本降低的内窥镜及内窥镜的制造方法。因此，在内窥镜中设有：在镜筒(39)中收容透镜的透镜单元(35)、拍摄面(41)被元件玻璃罩(43)覆盖的拍摄元件(33)及将使透镜的光轴(LC)与拍摄面(41)的中心一致的透镜单元(35)以具有分离部(47)的方式固定于元件玻璃罩(43)的粘接用树脂(37)。

Description

内窥镜及内窥镜的制造方法
技术领域
本发明涉及内窥镜及内窥镜的制造方法，尤其是涉及在内窥镜中实现小型化、成本降低而例如在手术等中使用的细径的内窥镜及内窥镜的制造方法。
背景技术
以往，在医疗领域或者工业领域中，用于拍摄患者的体内、设备或者构造物的内部的内窥镜得到普及。作为这种内窥镜，在向观察对象的内部插入的插入部，利用物镜类使来自拍摄部位的光在图像传感器的受光面上成像，并且将该成像光转换为电信号，并经由信号线缆作为图像信号向外部的图像处理装置等发送。在设于这种内窥镜的前端的硬性部配置有拍摄元件及使光像在拍摄元件的拍摄面上成像的透镜等光学元件等多个元件。近年来，在具有如此复杂的结构的内窥镜中，为了更简便地制造且减轻被施行手术者的负担，外径的进一步细径化变得重要。
在例如日本专利公开平成3-12124号公报中，电子内窥镜在基板形成凹部且在凹部内配置固体拍摄元件。在固体拍摄元件与基板的台阶部的上表面侧之间架设导电线。对导电线部分进行树脂密封，并且在固体拍摄元件的受光面上粘接玻璃板。框架以与该导电线的比连接部靠外侧的部位抵接的方式固定地设于基板上。并且，成为将框架固定于物镜的镜筒的结构。
发明内容
在上述结构的电子内窥镜中，成为如下结构：将玻璃板接合于固体拍摄元件的受光面上，并且将框架抵接固定于基板上，在框架上固定物镜的镜筒。由此，实现了插入部的细径化及前端硬性部的轴向上的长度的缩短。
上述现有例的电子内窥镜中，由于在基板上固定框架且将该框架固定于物镜的镜筒，因此需要成为固体拍摄元件以上的直径，因此成为进一步细径化的障碍。另外，由于元件数也增多，因此成本也增大。
本发明的目的在于提供实现小型化且成本降低的内窥镜及内窥镜的制造方法。
本发明提供一种内窥镜，具备：透镜单元，在镜筒中收容透镜；拍摄元件，该拍摄元件的拍摄面被元件玻璃罩覆盖；及粘接用树脂，将使上述透镜的光轴与上述拍摄面的中心一致的上述透镜单元以具有分离部的方式固定于上述元件玻璃罩。
本发明提供一种内窥镜的制造方法，向透镜单元与拍摄元件的至少一方涂敷UV·热固化性树脂，支撑上述透镜单元，使支撑于XYZ工作台的上述拍摄元件移动，并且参照由上述拍摄元件拍摄到的图像，对上述透镜单元的光轴与上述拍摄元件的拍摄面的中心进行对位，并且对上述透镜单元与上述拍摄元件的沿着上述光轴的方向进行对位，在照射紫外线而利用上述UV·热固化性树脂对上述透镜单元与上述拍摄元件进行临时固定之后，通过热处理而利用上述UV·热固化性树脂对上述透镜单元与上述拍摄元件进行正式固定。
发明效果
根据本发明，在内窥镜中能够实现小型化、成本降低。
附图说明
图1是使用了本发明的实施方式的内窥镜的内窥镜系统的整体结构图。
图2是表示本实施方式的内窥镜的前端部的结构的立体图。
图3是第一实施方式的内窥镜的前端部的剖视图。
图4是表示在第一实施方式的内窥镜的前端部除去模制树脂的部分的结构的立体图。
图5是表示第二实施方式的内窥镜的前端部的结构的立体图。
图6A是在第三实施方式的分离部填充有粘接用树脂的结构的剖视图。
图6B是在第四实施方式的分离部设有空气层的结构的剖视图。
图7A是第五实施方式的内窥镜的前端部的剖视图。
图7B是第五实施方式的内窥镜的前端部的主要部分放大图。
图8是表示第六实施方式的内窥镜的前端部的结构的剖视图。
图9是表示第七实施方式的内窥镜的前端部的结构的剖视图。
图10A是内窥镜的制造方法的第一例中的位置调整夹具的结构图。
图10B是将该第一例中的透镜单元与拍摄元件固定时的侧视图。
图10C是该第一例中的XY方向的对位时的图像说明图。
图10D是该第一例中的Z方向的对位时的图像说明图。
图11A是内窥镜的制造方法的第二例中的带相机的位置调整夹具的结构图。
图11B是将该第二例中的透镜单元与拍摄元件固定时的侧视图。
图11C是使用了该第二例中的第二相机的对位时的图像说明图。
图11D是使用了该第二例中的第一相机的对位时的图像说明图。
图11E是该第二例中的Z方向的对位时的图像说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的内窥镜及内窥镜的制造方法的实施方式(以下称为“本实施方式”)进行详细说明。
图1是使用了本发明的实施方式的内窥镜的内窥镜系统的整体结构图。图2是表示本实施方式的内窥镜的前端部的结构的立体图。图3是第一实施方式的内窥镜的前端部的剖视图。图4是表示在第一实施方式的内窥镜的前端部除去模制树脂的部分的结构的立体图。
在图1中，利用立体图来表示包含内窥镜11及图像信号处理器19在内的内窥镜系统13的整体结构。在图2中，利用立体图来表示图1所示的内窥镜11的前端部15的结构。在图3中，利用剖视图来表示图2所示的前端部15的结构。在图4中，利用立体图来表示在图2所示的前端部15中除去模制树脂17的结构。
此外，关于本说明书中说明所使用的方向，按照各图中的方向的记载。在此，“上”、“下”与放置于水平面的图像信号处理器19的上和下分别对应，“前(先)”、“后”与内窥镜主体(以下称为“内窥镜11”)的插入部21的前端侧与插头部23的基端侧分别对应。
如图1所示，内窥镜系统13构成为具有医疗用的软性镜即内窥镜11及对拍摄观察对象(在此为人体)的内部而获得的静止图像及动态图像进行公知的图像处理等的图像信号处理器19。内窥镜11具备在大致前后方向上延伸且插入到观察对象内部的插入部21及连接插入部21的后部的插头部23。
图像信号处理器19具有在其前壁25处开口的插口部27。在该插口部27中插入内窥镜11的插头部23的后部，由此，内窥镜11能够在其与图像信号处理器19之间进行电力及各种信号(图像信号、控制信号等)的收发。
上述的电力及各种信号经由插入到软性部29的内部的传送线缆31(参照图3)从插头部23导向软性部29。设置于前端部15的拍摄元件33所输出的图像数据经由传送线缆31从插头部23向图像信号处理器19输送。然后，图像信号处理器19对接收到的图像数据进行色彩校正、灰度校正等图像处理，将图像处理完成后的图像数据向显示装置(省略图示)输出。显示装置是具有例如液晶显示面板等显示设备的监视器装置，显示由内窥镜11拍摄到的被摄体的图像。
如图3所示，本实施方式的内窥镜11在前端部15具有透镜单元35、拍摄元件33及粘接用树脂37。透镜单元35在镜筒39中收容透镜。拍摄元件33的拍摄面41被元件玻璃罩43覆盖。在拍摄元件33的与元件玻璃罩43相反一侧的面上，安装有用于应对静电的电容器45。粘接用树脂37由例如UV·热固化性树脂构成。该粘接用树脂37将使透镜的光轴与拍摄面41的中心一致的透镜单元35以具有分离部47的方式固定于元件玻璃罩43。由此，成为将透镜单元35与拍摄元件33通过粘接用树脂37而直接粘接并固定的结构。粘接用树脂37例如为了获得最终的硬度而需要热处理，但该粘接用树脂37是通过紫外线照射也可固化至一定程度的硬度的类型的粘接剂。
插入部21具有在插头部23处连接后端的挠性的软性部29及与软性部29的前端相连的前端部15。软性部29具有与各种内窥镜检查、内窥镜手术等方式对应的适当长度。前端部15的最大外径例如为大约1.5mm。
如图3所示，前端部15构成为具有：拍摄元件33、具有包含透镜等的筒状的镜筒39并且在后端支撑拍摄元件33的透镜单元35及安装于拍摄元件33的后部的电路基板49。镜筒39例如为金属制，通过在镜筒39处使用硬质材料，而使前端部15构成硬性部。
传送线缆31在电路基板49的后部进行电连接，电路基板49的连接部位被密封用的模制树脂17覆盖。此外，在以下的说明中“粘接剂”的用语并非是为了粘接固体物的面与面而使用的物质这样的精确意思，而是在能够用于两个物体的结合的物质、或者在固化后的粘接剂具有对气体及液体的高阻碍性的情况下具有作为密封件的功能的物质这样的宽泛意思下使用。
由光学材料(玻璃、树脂等)形成的多个(在图示例中为三片)透镜L1～L3和被透镜L1及透镜L2夹持的光圈部件51以彼此沿光轴LC的方向紧贴的状态组装于镜筒39。透镜L1、透镜L3在整周范围内借助粘接剂而固定于镜筒39的内周面。镜筒39的前端被透镜L1封闭(密封)，后端被透镜L3封闭(密封)，空气或者水分等不会侵入到镜筒39的内部。因此，空气等无法从镜筒39的一端向另一端穿过。需要说明的是，在以下的说明中，将透镜L1～L3一并称作光学透镜组LNZ。
作为构成镜筒39的金属材料，例如使用镍。镍的刚性模量比较高并且耐腐蚀性也很高，适合作为构成前端部15的材料。也可以例如使用铜镍合金以取代镍。铜镍合金也具有很高的耐腐蚀性，适合作为构成前端部15的材料。另外，作为构成镜筒39的金属材料，优选的是，选择能够通过电铸(电镀)制造的材料。在此，利用电铸的理由在于，通过电铸制造的部件的尺寸精度小于1μm(即亚微细粒精度)，精度极高，另外制造大量部件时的偏差也很小。像后述说明那样，镜筒39是极小的部件，内外径尺寸的误差会对内窥镜11的光学性能(画质)造成影响。通过由例如镍电铸管构成镜筒39，可得到即便是小径也能够确保高尺寸精度且拍摄高画质的图像的内窥镜11。
如图3、图4所示，拍摄元件33由例如从前后方向观察呈正方形形状的小型的CCD(Charge Coupled Device)或者CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)的拍摄设备构成。从外部入射的光通过镜筒内的光学透镜组LNZ在拍摄元件33的拍摄面41上成像。安装于拍摄元件33的后部(背面侧)的电路基板49具有从后方观察比拍摄元件33稍小的外形。拍摄元件33例如在背面具备LGA(Land grid array)，与形成于电路基板49的电极图案电连接。
另外，如图2所示，内窥镜11中，拍摄元件33的整体及透镜单元35的拍摄元件33侧的至少一部分被模制树脂17覆盖。
接下来，作为其他实施方式而说明对内窥镜11的结构进行局部变更的变形例。
图5是表示第二实施方式的内窥镜的前端部的结构的立体图。在第二实施方式中，表示图3及图4所示的内窥镜的前端部15的结构的第一变形例。
如图5所示，为了提高强度，第二实施方式的内窥镜在拍摄元件33的四角追加设置粘接用树脂37。在这种情况下，在拍摄元件33与透镜单元35的后端进行对位之后，在与拍摄元件33抵接的透镜单元35的后端部位中的、与拍摄元件33的角部相向的四个部位涂敷粘接用树脂37(在图5中描绘出四处中的三处)。在该状态下，粘接用树脂37的涂敷部分露出，利用紫外线照射使粘接用树脂37在数秒左右的短时间内固化，因此能够缩短工序所需的时间。根据第一变形例的结构，能提高拍摄元件33与透镜单元35之间的粘接部的强度。
图6A、图6B是作为内窥镜的前端部的其他变形例而表示第三实施方式及第四实施方式的图，具体地说，图6A是在第三实施方式的分离部填充有粘接用树脂的结构的剖视图，图6B是在第四实施方式的分离部设有空气层的结构的剖视图。第三实施方式表示内窥镜的前端部的结构的第二变形例，第四实施方式表示内窥镜的前端部的结构的第三变形例。
如图6A所示，第三实施方式(第二变形例)的内窥镜形成为在透镜单元35与元件玻璃罩43之间的分离部47填充有粘接用树脂37的结构。如图示例那样，对于透镜L3的拍摄侧的最终面，在与元件玻璃罩43相向的面上具有凹面的情况下，在元件玻璃罩43的平面与透镜L3的凹面之间填充例如透明等的具有透光性的粘接用树脂37。在这种情况下，透镜L3的第二面L3R2的透镜周边的边缘部55与元件玻璃罩43的距离例如为0～100μm。在第二变形例的结构中，通过填充粘接用树脂37而能够进一步提高粘接部分的强度。此外，与元件玻璃罩43相向的面、即透镜L3的拍摄侧的最终面也可以具有凸面。在凸面的情况下，透镜L3的第二面L3R2的中心部与元件玻璃罩43的距离例如为0～100μm。
如图6B所示，第四实施方式(第三变形例)的内窥镜设为在透镜单元35与元件玻璃罩43之间的分离部47设有空气层53的结构。如图示例那样，对于透镜L3的拍摄侧的最终面，在与元件玻璃罩43相向的面上具有凹面的情况下，在元件玻璃罩43的平面与透镜L3的凹面之间不填充粘接用树脂37而形成空气层53。另外，在这种情况下，透镜L3的第二面L3R2的透镜周边的边缘部55与元件玻璃罩43之间的距离例如为0～100μm。在第四实施方式的结构中，通过设置空气层53，透镜单元35的拍摄侧的最终面的折射率差变大，因此透镜设计的自由度提高。
图7A、图7B是表示第五实施方式的内窥镜的前端部的结构的图，具体地说，图7A是前端部的剖视图，图7B是图7A的主要部分放大图。第五实施方式表示内窥镜的前端部的结构的第四变形例。
第五实施方式(第四变形例)的内窥镜设为透镜单元35的透镜L3的拍摄侧的最终面平坦地形成的结构。如图示例那样，在透镜L3的拍摄侧的最终面由平面构成的情况下，使透镜单元35与元件玻璃罩43分离预定距离而相向，在外周部堆起涂敷粘接用树脂37，将透镜单元35与元件玻璃罩43粘接固定。在此，透镜单元35与元件玻璃罩43之间的分离部47的距离根据光学设计的差异而例如为10～40μm。
图8是表示第六实施方式的内窥镜的前端部的结构的剖视图。第六实施方式表示内窥镜的前端部的结构的第五变形例。
第六实施方式(第五变形例)的内窥镜表示透镜单元35的透镜L3的其他结构例。透镜单元35从被摄体侧朝向拍摄侧依次构成为：透镜L1的第一面L1R1具有凹面、第二面L1R2具有平面、透镜L2的第一面L2R1具有平面、第二面L2R2具有凸面、作为最终透镜的透镜L3的第一面L3R1具有凹面、作为最终面的第二面L3R2具有凸面。
作为凸面的透镜L3的第二面L3R2与元件玻璃罩43之间的分离部47填充有粘接用树脂37。利用该粘接用树脂37，将透镜单元35与拍摄元件33直接粘接并固定。粘接用树脂37由透明的粘接树脂材料构成，当将粘接用树脂37的折射率设为nad、将透镜L3的折射率设为n3时，使用例如满足|n3-nad|＞0.01的关系的部件。即，粘接用树脂37的折射率nad是相对于拍摄侧的端部的透镜L3的折射率n3而具有尽可能大的折射率差的结构，具体地说，优选的是，具有例如大于0.01的差的结构。例如，在将透镜L3的折射率n3设为1.55的情况下，作为粘接用树脂37而使用折射率nad为1.52的结构。此外，只要能够确保折射率差，也可以使透镜L3的折射率n3与粘接用树脂37的折射率nad的大小关系颠倒。
另外，透镜L3的第二面L3R2与拍摄元件33的拍摄面41之间的分离部47的间隔在第二面L3R2的凸面中心部的突出的部分例如为0～100μm。即，设为从第二面L3R2的中心部与拍摄面41抵接的状态到分离100μm的状态的尺寸范围。由此，能够将透镜单元35与拍摄元件33的光轴方向的距离调整在0～100μm的范围内而进行焦点位置调整(对焦)，从而容易地进行组装。
另外，透镜单元35的拍摄侧的至少一部分、拍摄元件33的外周部及传送线缆31的前端侧连接部附近被作为密封用的树脂部件、例如黑色等的具有遮光性的模制树脂17密封。透镜单元35与拍摄元件33的连接固定部位设为在供被摄体像的光线透过的透明材料等具有透光性的粘接用树脂37的外周部设置黑色等的具有遮光性的模制树脂17并进行覆盖的双重构造。
在第六实施方式中，通过使透镜L3与粘接用树脂37的折射率差大于0.01，透镜L3的第二面L3R2的折射效果变大。由此，能够使作为光学透镜组LNZ的拍摄侧的最终面的透镜L3的第二面L3R2有效地发挥功能而获得光焦度，在光学透镜组LNZ中能够使用的光学面数增加。其结果是，关于光学透镜组LNZ的光学性能(分辨率、色差、变形等)，能够削减用于获得必要的光学性能的透镜片数，能够实现小型化及成本减少。另外，通过将透镜L3的第二面L3R2设为凸面，且在曲面中利用粘接用树脂37来粘接，粘接用树脂37的接触面积增大，能够提高粘接强度。另外，通过设为透光性的粘接用树脂37与遮光性的模制树脂17的双重构造，能够提高内窥镜前端部的耐久性及强度。另外，通过将分离部47的间隔在透镜L3的中心部设为0～100μm，能够缓和透镜单元35的各元件的光轴方向的厚度尺寸公差及透镜单元35与拍摄元件33的组装尺寸公差，因此能够提高组装性，并且也能够降低元件成本。
图9是表示第七实施方式的内窥镜的前端部的结构的剖视图。第七实施方式表示内窥镜的前端部的结构的第六变形例。
第七实施方式(第六变形例)的内窥镜表示透镜单元35的透镜L3的另一结构例。透镜单元35从被摄体侧朝向拍摄侧依次构成为：透镜L1的第一面L1R1具有凹面、第二面L1R2具有平面、透镜L2的第一面L2R1具有平面、第二面L2R2具有凸面、作为最终透镜的透镜L3的第一面L3R1具有凸面、作为最终面的第二面L3R2具有凹面。即，成为透镜L3的凹凸与图8所示的第六实施方式相反的结构例。在此，仅对结构与第六实施方式不同的部分进行说明。
作为凹面的透镜L3的第二面L3R2与元件玻璃罩43之间的分离部47填充有粘接用树脂37。分离部47的间隔在第二面L3R2的凹面周边部、即第二面L3R2的透镜周缘的边缘部例如为0～100μm。即，设为从第二面L3R2的周边部与拍摄面41抵接的状态到分离100μm的状态的尺寸范围。
根据第七实施方式，与第六实施方式同样地、通过使透镜L3与粘接用树脂37的折射率差大于0.01，能够削减用于获得必要的光学性能的透镜片数，能够实现小型化及成本降低。另外，通过将透镜L3的第二面L3R2设为凹面且在曲面中利用粘接用树脂37进行粘接，粘接用树脂37的接触面积变大，能够提高粘接强度。另外，通过将分离部47的间隔在透镜L3的周边部设为0～100μm，能够缓和透镜单元35的光轴方向的厚度尺寸公差及透镜单元35与拍摄元件33的组装尺寸公差，因此能够提高组装性，并且也能够降低元件成本。
此外，在图8所示的第六实施方式、图9所示的第七实施方式中，也可以与图6(B)所示的第四实施方式同样地、设为利用粘接用树脂仅粘接透镜L3的周边部而在透镜中央部分设置空气层的结构。在这种情况下，能够与粘接用树脂的折射率无关地在透镜L3的第二面L3R2处获得足够的光焦度。
在此，表示本实施方式的内窥镜的尺寸的一个例子。此外，以下所示的数值表示一个具体例，可以根据用途、使用环境等而考虑各种例子。
作为一个例子，透镜单元35设为在前后方向上具有S＝1.4mm的长度的结构。另外，镜筒39的截面形成外径为D＝1.00mm的圆形、且是其内径为d＝0.90mm的圆形。在这种情况下，镜筒39的径向上的厚度成为(D-d)/2＝50μm。另外，拍摄元件33在正面观察下成为一边的长度T＝1.00mm的正方形形状，在其中央部设有在正面观察下也成为正方形形状的拍摄面41。
在此，镜筒39的外周(外径＝D)所成的圆处于与拍摄元件33构成的正方形大致内接、并且与拍摄面41构成的正方形外接的关系。而且，拍摄面41的中央(拍摄面41的对角线的交点)、透镜单元35的中央(透镜单元35的内周所成的圆的中心)、镜筒39的中央(镜筒39的外周所成的圆的中心)的位置一致，光轴LC贯通该位置。更正确地说，贯通拍摄面41的中央的法线为光轴LC，以使该光轴LC贯通透镜单元35的中央的方式将透镜单元35相对于拍摄元件33进行对位。
接下来，对第一～第七实施方式中的透镜单元35的各透镜L1、L2、L3的涂层进行说明。
为了防止光量的降低、眩光重像的产生，在透镜的表面蒸镀单层或多层的薄膜。作为薄膜的材质，使用氧化钛(TiO2)、五氧化钽(Ta2O5)、氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)等金属氧化物及银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)等金属或氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氟化镁(MgF2)等。另外，通常来说，在单层的情况或多层的情况下的最表层上谋求最表面的防污效果而使用氟化镁。然而，在第一～第七实施方式中作为最终透镜的透镜L3的作为最终面的第二面L3R2借助粘接用树脂37而固定于拍摄元件33，但是若将氟化镁涂敷于最表面则会使粘接强度显著降低。因此，优选在透镜L3的第二面L3R2的最表面上使用除氟化镁以外的金属氧化物、金属、氧化硅、碳化硅、硅等。
另外，也可以通过将具有化学性结合无机材料与有机材料所得的功能的三甲基硅烷(C3H10Si)等硅烷耦合剂使用于透镜L3的第二面L3R2的最表面，来提高作为无机材料的透镜L3与作为有机材料的粘接用树脂37之间的粘接强度。
接下来，对具有上述结构的本实施方式的内窥镜11的制造方法(前端部15的制造工序)进行说明。
图10A～图10D是说明内窥镜的制造方法的第一例的图，具体地说，图10A是位置调整夹具的结构图，图10B是固定透镜单元与拍摄元件时的侧视图，图10C是XY方向的对位时的图像说明图，图10D是Z方向的对位时的图像说明图。此外，在此，XY方向是指图1所示的左右上下方向，Z方向是指图1所示的前后方向。
在内窥镜的制造方法的第一例中，使用位置调整夹具57，以利用拍摄元件33来封闭透镜单元35的后端的方式进行固定。位置调整夹具57具备传感器支撑部59、第一XYZ工作台61、透镜单元支撑部63、第二XYZ工作台65、平面台67及测试图69。
传感器支撑部59支撑拍摄元件33的下表面。第一XYZ工作台61保持传感器支撑部59而能够沿前后左右及上下方向进行位置调整(优选使用微型工作台)。透镜单元支撑部63从两侧面水平地支撑透镜单元35。第二XYZ工作台65保持透镜单元支撑部63而能够沿前后左右及上下方向进行位置调整。测试图69成为透镜单元35的被摄体，具有通过被拍摄而使被摄体像的遮光及焦点可供参照的图案。平面台67同时支撑测试图69、传感器支撑部59及透镜单元支撑部63。
前端部15的组装使用上述的位置调整夹具57，基本上通过作业者使用显微镜的手工作业来进行。
首先，预先向透镜单元35与拍摄元件33中的至少一方涂敷粘接用树脂37。然后，支撑透镜单元35，使支撑于第一XYZ工作台61的拍摄元件33移动并且参照由拍摄元件33拍摄到的图像，对透镜单元35的光轴与拍摄元件33的拍摄面41的中心进行对位。具体地说，例如像图10C所示那样，对镜筒39及透镜L3的中心与图像中心71进行对位。拍摄元件33的图像是通过在拍摄元件33的端子处触碰探测器(省略图示)而读取图像信号，在显示装置(省略图示)上进行图像显示而得到的。
接下来，对透镜单元35与拍摄元件33的沿着光轴的方向进行对位。在该对位的工序中，通过调整透镜单元35的前后方向的位置，如图10D所示，使来自测试图69的入射光对焦于拍摄元件33的拍摄面41。即，如图10B所示，通过在光轴LC方向上调整透镜单元35的位置而进行对焦。
在调整透镜单元35的位置时，传送线缆31与电路基板49可以不连接，也可以连接。在传送线缆31与电路基板49不连接的情况下，如上述那样，在拍摄元件33的端子处触碰探测器而读取图像信号，将测试用的被摄体图像在显示装置上显示。
另一方面，在传送线缆31与拍摄元件33连接的情况下，能够利用上述的图像信号处理器19对拍摄元件33的输出进行处理，使其在显示装置上显示。作为被摄体而使用预定的测试图69(例如分辨率图)，从而使透镜单元35的位置调整变得容易，能够缩短对位的工序所需的时间。
在结束了透镜单元35与拍摄元件33的位置调整的阶段中，优选从透镜单元35与拍摄元件33之间稍微露出粘接用树脂37。在粘接用树脂37的量不足的情况下，向透镜单元35与拍摄元件33之间注入粘接用树脂37。注入的粘接用树脂37通过毛细管现象而填充在透镜单元35与拍摄元件33之间。
在拍摄元件33与透镜单元35的后端进行对位之后，进行紫外线照射而使粘接用树脂37固化，利用粘接用树脂37来临时固定透镜单元35与拍摄元件33。紫外线照射是在维持透镜单元35与拍摄元件33的相对的前后位置的状态下对露出的粘接用树脂37进行的。利用该紫外线照射所形成的粘接用树脂37的固化，在透镜单元35的后端附近临时固定拍摄元件33。利用紫外线照射使粘接用树脂37在数秒左右的短时间内固化，因此能够缩短工序所需的时间。将临时固定的透镜单元35与拍摄元件33从位置调整夹具57卸下。
之后，利用热处理使粘接用树脂37进一步固化，利用粘接用树脂37将透镜单元35与拍摄元件33正式固定。利用该热处理所形成的粘接用树脂37的固化，牢固地固定透镜单元35与拍摄元件33。
接下来，在前端部15，实施利用模制树脂17来覆盖透镜单元35的后部与拍摄元件33的模制处理。在模制处理的工序中，对于透镜单元35以至少覆盖位于比透镜单元35的后端靠后方的位置的拍摄元件33、电路基板49及传送线缆31的前端(与拍摄元件33进行电连接的部位)的方式涂敷并固定模制树脂17，构成密封部。
此时，模制树脂17以越过拍摄元件33的前表面且覆盖透镜单元35的后端的方式进行涂敷，从而可靠地密封分离部47。在此使用的模制树脂17具备至少完全覆盖拍摄元件33、电路基板49、传送线缆31的前端及间隙的程度的高粘度，该模制树脂17是以阻止水分从比拍摄元件33靠后方的位置及分离部47向前端部15的内部侵入的密封为主要目的进行涂敷的。
另外，为了使用模制树脂17而容易地制作图示的形状，也可以使用树脂模具形成密封部。在这种情况下，预先将树脂模具(省略图示)配置为从透镜单元35的后端覆盖至传送线缆31的前端，向其中灌入模制树脂17，使其固化，卸下树脂模具。
作为模制树脂17，能够使用各种公知的粘接剂，例如可以使用由环氧类树脂、丙烯酸类树脂等热固化性树脂形成的粘接剂。另外，优选采用在这些树脂中含有碳颗粒而成的黑色系的树脂。由此，能够防止来自外部的杂散光入射到拍摄元件33的拍摄面41。
之后，将前端部15在60℃～80℃的环境下放置30分钟左右，由此使覆盖拍摄元件33、电路基板49、传送线缆31的前端及分离部47的模制树脂17完全固化。当模制的处理的工序结束时，结束内窥镜11的前端部15的组装。
图11A～图11E是说明内窥镜的制造方法的第二例的图，具体地说，图11A是带相机的位置调整夹具的结构图，图11B是固定透镜单元与拍摄元件时的侧视图，图11C是使用第二相机的对位时的图像说明图，图11D是使用第一相机的对位时的图像说明图，图11E是Z方向的对位时的图像说明图。此外，对与图10A～图10D所示的部件相同的部件标注相同的附图标记，省略重复的说明。与第一例相同，XY方向是指图1所示的左右上下方向，Z方向是指图1所示的前后方向。
在内窥镜的制造方法的第二例中，使用带相机的位置调整夹具73，以利用拍摄元件33来封闭透镜单元35的后端的方式进行固定。在带相机的位置调整夹具73中含有从前方观察拍摄元件33的第一带动态图像相机的显微镜(以下称作“第一相机77”)及从后方观察透镜单元35的第二带动态图像相机的显微镜(以下称作“第二相机75”)。
第一相机77与第二相机75构成为一体而具有能够沿左右(或者上下、前后)同时进行拍摄的结构。以下，将该一体构成的相机称作“左右相机79”。第一相机77及第二相机75以各自的光轴极高精度地对准的状态使拍摄方向相差180度。左右相机79安装于第二XYZ工作台65，配置在带相机的位置调整夹具73的传感器支撑部59与透镜单元支撑部63之间。传感器支撑部59支撑于第一XYZ工作台61。第一XYZ工作台61、第二XYZ工作台65、透镜单元支撑部63设于平面台67。在平面台67上安装有测试图69。
在带相机的位置调整夹具73中，对被第一XYZ工作台61支撑的传感器支撑部59与透镜单元支撑部63的平行度预先进行调整而高精度地对准。此外，在安装拍摄元件33时，拍摄元件33的底面与传感器支撑部59临时固定。作为进行临时固定的方法，例如可以在传感器支撑部59上设置许多微细孔，将该微细孔与真空泵连接而对拍摄元件33进行真空吸附。
前端部15的组装使用上述的带相机的位置调整夹具73，基本上通过操作者使用显微镜的手工作业来进行。首先，预先向透镜单元35与拍摄元件33中的至少一方涂敷粘接用树脂37。
然后，如图11A所示，将具备光轴一致的第一相机77及第二相机75的左右相机79配置在拍摄元件33与透镜单元35之间。接着，如图11D所示，参照由第一相机77拍摄到的图像而使拍摄元件33的拍摄面41的中心向图像中心71移动。然后，如图11C所示，参照由第二相机75拍摄到的图像而使透镜单元35的中心向图像中心71移动。然后，如图11B所示，在使左右相机79退避之后，如图11E所示，参照由拍摄元件33拍摄到的图像来调整透镜单元35与拍摄元件33的沿着光轴的方向上的距离。
在对位的工序中，参照由第二相机75拍摄透镜单元35的后端而得到的图像来调整第二XYZ工作台65的位置，从而使左右相机79(准确来说为左右相机79的光轴)与透镜单元35的中心(径向的中央位置)一致。参照由第一相机77拍摄到的图像来调节第一XYZ工作台61的左右位置，使支撑于传感器支撑部59的拍摄元件33的拍摄面41的中心向画面上的XY坐标的中心、即透镜单元35的中心位置移动。由此，即便拍摄元件33的拍摄面41的中心、即光轴LC因固体而存在偏差，也能够使透镜单元35与拍摄元件33以光轴LC为基准进行对位。
然后，使左右相机79从传感器支撑部59与透镜单元支撑部63之间退避，调节第一XYZ工作台61的前后位置，使支撑于传感器支撑部59的拍摄元件33与透镜单元35的后端抵接。
通过以上的作业，在拍摄元件33与透镜单元35的后端进行对位之后，与第一例相同，对粘接用树脂37的露出的涂敷部分进行紫外线照射而使粘接用树脂37固化，利用粘接用树脂37对透镜单元35与拍摄元件33进行临时固定。如此，在将拍摄元件33与透镜单元35的后端对位之后进行安装。
之后，与第一例相同，通过热处理而利用粘接用树脂37对透镜单元35与拍摄元件33进行正式固定。接下来，与第一例相同，进行模制处理，结束内窥镜11的前端部15的组装。
接下来，对具有上述结构的本实施方式的内窥镜11的作用进行说明。
在本实施方式的内窥镜11中，透镜单元35与拍摄元件33利用粘接用树脂37以保持预定距离的状态被固定。固定后的透镜单元35与拍摄元件33中，透镜单元35的光轴与拍摄面41的中心进行对位。另外，透镜单元35与拍摄元件33之间的距离根据通过透镜单元35的来自被摄体的入射光对焦于拍摄元件33的拍摄面41的距离进行对位。透镜单元35与拍摄元件33在对位之后进行固定。
在固定后的透镜单元35与拍摄元件33之间形成分离部47。该分离部47是通过透镜单元35与拍摄元件33相对地对位且相互借助粘接用树脂37来固定从而确定形状的。即，分离部47成为透镜单元35与拍摄元件33的对位用的调整间隙。该调整间隙不会消失。在上述的尺寸的具体例中，至少在30μm左右到100μm左右的期间内进行调整。此时的公差成为±20μm。因此，这种情况下的最小的调整间隙残留为10μm。
在内窥镜11中，在分离部47成为调整间隙而结束透镜单元35与拍摄元件33的对位之后，该分离部47被用作粘接用树脂37的固定空间。由此，能够将透镜单元35与拍摄元件33直接固定。由此，不需要以往必要的、用于将透镜单元35固定于拍摄元件33的框架或者支架等夹装部件。另外，由于能够省略框架或者支架等，削减元件数而使固定构造变得简单。由此，能够使内窥镜11的前端部15小径化，即便在实现进一步细径化的情况下，也能够利用最小限度的尺寸来构成。另外，能够削减元件成本。另外，固定透镜单元35与拍摄元件33时的夹装元件较少，因此能够削减对位及固定所涉及的作业所需的作业工时，并且能够容易地进行高精度的对位。另外，能够降低制造成本，并且能够提高生产率。
另外，在内窥镜11中，拍摄元件33的整体被模制树脂17覆盖。更具体地说，模制树脂17也覆盖与拍摄元件33连接的传送线缆31的外被层。模制树脂17也至少覆盖透镜单元35的一部分(与拍摄元件33相邻的部分)。“至少”是指模制树脂17可以覆盖镜筒39的整个外周。模制树脂17通过覆盖拍摄元件33与透镜单元35，也连续地覆盖它们之间的分离部47。因此，模制树脂17在拍摄元件33与透镜单元35的范围内连续地成形，从而有助于拍摄元件33与透镜单元35的固定强度的增大。另外，模制树脂17也提高分离部47的气密性、水密性、遮光性。另外，模制树脂17也提高在埋入有用于导光的光纤时的遮光性。
另外，在内窥镜11中，元件玻璃罩43与拍摄元件侧的透镜的光射出面由粘接用树脂37固定。由此，透镜单元35与拍摄元件33由粘接用树脂37高强度地固定。
粘接用树脂37具有透光性，优选的是，折射率接近空气。作为粘接用树脂37，在使用UV·热固化性树脂的情况下，利用紫外线照射能够固化外表部分，并且能够利用热处理使紫外线无法照射的填充粘接剂的内部固化。
另外，在内窥镜11中，在与元件玻璃罩43相向的透镜的光射出面为凹面的情况下，透镜的周围的圆环端面(边缘部)55与元件玻璃罩43粘接。此时，透镜的外周、镜筒39的外周也可以同时由粘接用树脂37固定。在透镜与拍摄元件33之间设有空气层53，从而能够提高透镜的光学性能。例如，能够增大从透镜朝空气层53的出射光的折射率。由此，提高分辨率且增大视角等的光学设计变得容易。其结果是，画质得以提高。
在本实施方式的内窥镜11的第一制造方法中，使用位置调整夹具57而利用拍摄元件33的输出来进行透镜单元35与拍摄元件33的对位，不需要另行使用对位用的相机等。如此，通过直接利用由拍摄元件33获得的图像，能够容易地进行位置调整。并且，能够将进行对位后的透镜单元35与拍摄元件33直接固定。由此，能够减少固定作业的工时且能够缩短作业时间。另外，能够进行不夹装多部件的高精度的对位。
在本实施方式的内窥镜11的第二制造方法中，使用带相机的位置调整夹具73，分别拍摄透镜单元35与拍摄元件33而进行透镜单元35与拍摄元件33的对位。由此，即便拍摄元件33的拍摄面41的中心、即光轴因固体而存在偏差，也能够使透镜单元35与拍摄元件33以左右相机79的光轴为基准进行对位。
如以上说明的那样，根据本实施方式的内窥镜11及内窥镜11的制造方法，能够实现小型化、成本降低、生产率提高。
根据上述实施例，分离部成为调整间隙而在结束透镜单元与拍摄元件的对位之后，该分离部被用作粘接用树脂的固定空间。由此，能够将透镜单元与拍摄元件直接固定。由此，不需要以往必要的、用于将透镜单元固定于拍摄元件的框架或者支架等夹装部件。另外，削减元件数而使固定构造变得简单。另外，由于夹装元件较少，因此能够削减固定作业所需的作业工时，并且能够容易地进行高精度的对位。其结果是，能够使内窥镜的前端部小径化。另外，能够降低制造成本并且能够提高生产率。
根据上述实施例，拍摄元件的整体被模制树脂覆盖。更具体地说，模制树脂也覆盖与拍摄元件连接的传送线缆的外被层。模制树脂也至少覆盖透镜单元的一部分(与拍摄元件相邻的部分)。“至少”是指模制树脂也可以覆盖镜筒的外周整体。模制树脂通过覆盖拍摄元件与透镜单元，也连续地覆盖它们之间的分离部。因此，模制树脂通过在拍摄元件与透镜单元的范围内连续地成形，有助于拍摄元件与透镜单元的固定强度的增大。另外，模制树脂也提高分离部的气密性、水密性、遮光性。另外，模制树脂也提高在埋入有用于导光的光纤时的遮光性。
根据上述实施例，元件玻璃罩与拍摄元件侧的透镜的光射出面由粘接用树脂固定。由此，透镜单元与拍摄元件由粘接用树脂高强度地固定。粘接用树脂使用具有透光性且折射率接近空气的材料。在这种情况下，作为粘接用树脂，优选使用UV·热固化性树脂。若采用UV·热固化性树脂，则能够利用热处理来使紫外线无法照射的填充粘接剂的内部固化。
根据上述实施例，在与元件玻璃罩相向的透镜的光射出面为凹面的情况下，透镜的周围的圆环端面与元件玻璃罩粘接。此时，透镜的外周、镜筒的外周也可以同时由粘接用树脂固定。通过在透镜与拍摄元件之间设置空气层，能够提高透镜的光学性能。例如，能够增大出射光从透镜朝空气层的折射率。由此，能够提高分辨率或增大视角。其结果是，画质得以提高。
根据上述实施例，通过在透镜单元的最终面的凹面或者凸面具有光焦度，能够削减用于获得必要的光学性能的透镜片数，实现小型化及成本降低。另外，在曲面中利用粘接用树脂来粘接，由此粘接用树脂的接触面积变大，粘接强度提高。
根据上述实施例，能够使透镜单元的最终面的凹面或者凸面有效地发挥功能而获得光焦度，在光学透镜组中能够使用的光学面数增加，因此能够削减用于获得必要的光学性能的透镜片数，实现小型化及成本降低。
根据上述实施例，能够缓和透镜单元的各元件的光轴方向上的厚度尺寸公差及透镜单元与拍摄元件的组装尺寸公差，由此能够提高组装性，并且也能够降低元件成本。
根据上述实施例，在利用粘接用树脂来固定透镜单元与拍摄元件的情况下，能够抑制粘接强度的降低。
根据上述实施例，通过利用拍摄元件的输出，不需要另行使用对位用的相机等。能够直接利用由拍摄元件获得的图像，容易地进行位置调整。并且，能够直接固定获得图像所利用的透镜单元与拍摄元件。由此，能够减少固定作业的工时，能够缩短作业时间。能够进行不夹装多部件的高精度的对位。
根据上述实施例，即便拍摄元件的拍摄面的中心、即光轴因固体而存在偏差，也能够使透镜单元与拍摄元件以左右相机的光轴为基准进行对位。
以上，参照附图并且对各种实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述例子，这是不言而喻的。本领域技术人员能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或者校正例，这是不言自明的，应当理解为上述变更例或者校正例当然属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以任意组合上述实施方式中的各构成要素。

Claims (12)

1.一种内窥镜，具备：
透镜单元，在镜筒中收容透镜；
拍摄元件，所述拍摄元件的拍摄面被元件玻璃罩覆盖；及
粘接用树脂，将使所述透镜的光轴与所述拍摄面的中心一致的所述透镜单元以具有分离部的方式固定于所述元件玻璃罩。
2.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
所述拍摄元件的整体与所述透镜单元的至少一部分被模制树脂覆盖。
3.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
在所述分离部填充所述粘接用树脂。
4.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
在所述分离部设有供来自所述透镜的光通过的空气层。
5.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
所述透镜单元中的所述拍摄元件侧的最终透镜的最终面具有凹面或凸面。
6.根据权利要求5所述的内窥镜，其中，
在所述最终面与所述元件玻璃罩之间的所述分离部填充所述粘接用树脂，
所述最终透镜的折射率与所述粘接用树脂的折射率具有预定值以上的折射率差。
7.根据权利要求5所述的内窥镜，其中，
以在所述分离部沿所述光轴方向具有预定范围的距离的方式粘接固定所述透镜单元与所述拍摄元件。
8.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
所述透镜单元中的所述拍摄元件侧的最终透镜的最终面的最表面为除氟化镁以外的材料。
9.根据权利要求8所述的内窥镜，其中，
所述透镜单元中的所述拍摄元件侧的最终透镜的最终面的最表面为金属氧化物、金属、氧化硅、碳化硅、硅中的任一种。
10.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，
所述透镜单元中的所述拍摄元件侧的最终透镜的最终面的最表面为硅烷耦合剂。
11.一种内窥镜的制造方法，包含以下步骤：
向pp透镜单元与拍摄元件的至少一方涂敷UV·热固化性树脂；
支撑所述透镜单元；
使支撑于XYZ工作台的所述拍摄元件移动，并且参照由所述拍摄元件拍摄到的图像，对所述透镜单元的光轴与所述拍摄元件的拍摄面的中心进行对位，并且对所述透镜单元与所述拍摄元件的沿着所述光轴的方向进行对位；
照射紫外线而利用所述UV·热固化性树脂对所述透镜单元与所述拍摄元件进行临时固定；
之后，通过热处理而利用所述UV·热固化性树脂对所述透镜单元与所述拍摄元件进行正式固定。
12.一种内窥镜的制造方法，包含以下步骤：
向透镜单元与拍摄元件的至少一方涂敷UV·热固化性树脂；
将具备光轴一致的第一相机及第二相机的左右相机配置在所述拍摄元件与所述透镜单元之间；
参照由所述第一相机拍摄到的图像而使所述拍摄元件的拍摄面的中心向画面上的中心移动；
参照由所述第二相机拍摄到的图像而使所述透镜单元的中心向画面上的中心移动；
在使所述左右相机退避之后参照由所述拍摄元件拍摄到的图像来调整所述透镜单元与所述拍摄元件的沿着所述光轴的方向上的距离；
照射紫外线而利用所述UV·热固化性树脂对所述透镜单元与所述拍摄元件进行临时固定；
之后，通过热处理而利用所述UV·热固化性树脂对所述透镜单元与所述拍摄元件进行正式固定。
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