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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildgebungsmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildgebungsmoduls.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-182372 , eingereicht am 16. September 2016, deren Inhalte in ihrer Gesamtheit hierin durch Verweis aufgenommen sind.
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STAND DER TECHNIK
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Als Dokument, das die Verhinderung der Entstehung von Nebenbilden oder Reflexionsflecken aufgrund von Streulicht offenbart, sind beispielsweise die folgenden Dokumente bekannt.
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Patentdokument 1 offenbart eine optische Vorrichtung, bei der zumindest ein Teil davon in der Dickenrichtung der Außenumfangsfläche oder ein Teil davon in einer Umfangsrichtung eine nicht-parallele, in Bezug auf eine optische Bildgebungsachse geneigt ist, sodass der Lichtstrahl, der auf eine Oberfläche in der Nähe eines Objekts einfällt, an einer Oberfläche in der Nähe einer Bildgebungsfläche reflektiert wird, auf eine Außenumfangsfläche einfällt und an der Außenumfangsfläche reflektiert wird, nicht auf die Bildgebungsfläche einfällt.
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In Patentdokument 2 wird eine optische Vorrichtung offenbart, die einen Flansch aufweist, der eine Neigung aufweist, die in einer Seitenfläche um einen effektiven Durchmesserbereich herum zu einer Richtung der optischen Achse nicht senkrecht ist.
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DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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- [Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnr. 2010-164755
- [Patentdokument 2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnr. 013-68857
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration fällt Streulicht, das an der Grenzfläche zwischen Linsen erzeugt wird, direkt auf eine Bildgebungsvorrichtung ein.
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Bei einer Bildgebungsvorrichtung für medizinische Zwecke ist die vordere Endseite (nahe einem Objekt) eines Objektivs vorzugweise flach; jedoch ist auch in diesem Fall nicht sicher, ob der Effekt, den das Patentdokument 1 zu erzielen versucht, auch tatsächlich erreicht werden kann.
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Außerdem wird in Patentdokument 1 eine Aperturblende von einer Objektseite aus in den Objektivtubus eingeführt, und eine Linse und ein Drückerring werden von einer Bildseite aus in einen Objektivtubus eingeführt.
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Dementsprechend weist Patentdokument 1 im Hinblick auf einen Anstieg der Anzahl der Schritte des Zusammenbaus der Linseneinheit einen Nachteil auf.
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Bei der in Patentdokument 2 offenbarten Konfiguration wird Streulicht durch das Bereitstellen eines lichtabschirmenden Bauteils, das von einem Objektivtubus verschieden ist, zwischen den Linsen blockiert.
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Daher ist es nicht möglich, Streulicht, das durch den Außenumfang des lichtabschirmenden Bauteils (zwischen dem lichtabschirmenden Bauteil und dem Objektivtubus) hindurchtritt, zu blockieren.
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Durch die Hinzufügung des lichtabschirmenden Bauteils steigen außerdem die Kosten im Sinne der Kosten für die Bauteile, der Anzahl der Schritte des Zusammenbaus und der Verfahrensausbeute an. Bei einer Bildgebungsvorrichtung für medizinische Zwecke ist die vordere Endseite (nahe einem Objekt) eines Objektivs vorzugweise flach; jedoch ist auch in diesem Fall nicht sicher, ob der Effekt, den das Patentdokument 2 zu erzielen versucht, auch tatsächlich erreicht werden kann.
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Ein Aspekt der Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen herkömmlichen Umstände entwickelt und hat zur Aufgabe, ein Bildgebungsmodul, bei dem Nebenbilder oder Reflexionsflecken verursachendes Streulicht selbst dann einfach reduziert werden kann, wenn das Bildgebungsmodul einen kleinen Durchmesser und eine geringe Höhe aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Bildgebungsmoduls bereitzustellen.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Um die Probleme zu lösen, weist ein Bildgebungsmodul gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung Folgendes auf: ein Objektiv; eine Bildsensorvorrichtung; eine Halterung, die das Objektiv und die Bildsensorvorrichtung hält, wobei die Halterung einen Stoßkontaktabschnitt aufweist, mit dem das Objektiv von einer Objektseite aus in Kontakt gebracht werden kann; und eine Aperturblende, die näher am Objekt als der Stoßkontaktabschnitt angeordnet ist, wobei ein durch einen Außenumfang der Aperturblende gegen Licht abzuschirmender Bereich größer als ein Innendurchmesser des Stoßkontaktabschnitts ist.
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In dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Halterung eine Konfiguration aufweisen, die sich zwischen dem Objektiv und der Bildsensorvorrichtung an einem Innenflächenabschnitt befindet, der zu einem Raum in Kontakt steht, in dem keine Linse angeordnet ist, und zur Bildsensorvorrichtung hin geneigt ist oder eine stufenweise vergrößerte Querschnittsfläche aufweist.
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Um die Probleme zu lösen, weist ein Bildgebungsmodul gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung Folgendes auf: ein Objektiv; eine Bildsensorvorrichtung; und eine Halterung, die das Objektiv und die Bildsensorvorrichtung hält, wobei die Halterung eine Konfiguration aufweist, die sich zwischen dem Objektiv und der Bildsensorvorrichtung an einem Innenflächenabschnitt befindet, der zu einem Raum in Kontakt steht, in dem keine Linse angeordnet ist, und zur Bildsensorvorrichtung hin geneigt ist oder eine stufenweise vergrößerte Querschnittsfläche aufweist.
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In dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die Objektseite des Objektivs eine flache Oberfläche aufweisen.
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Um die Probleme zu lösen, wird mit einem Verfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein Bildgebungsmodul hergestellt, das Folgendes aufweist: ein Objektiv; eine Bildsensorvorrichtung; eine Halterung, die das Objektiv und die Bildsensorvorrichtung hält, wobei die Halterung einen Stoßkontaktabschnitt aufweist, mit dem das Objektiv von einer Objektseite aus in Kontakt gebracht werden kann, und eine Aperturblende, die näher am Objekt als der Stoßkontaktabschnitt angeordnet ist, wobei ein durch einen Außenumfang der Aperturblende gegen Licht abzuschirmender Bereich größer als ein Innendurchmesser des Stoßkontaktabschnitts ist. Das Verfahren umfasst das Einführen einer Linsenabdeckung nur durch einen Abschnitt, der näher am Objekt liegt als der Stoßkontaktabschnitt, wobei die Linsenabdeckung das Objektiv, die Aperturblende und eine Objektseite des Objektivs abdeckt.
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In dem dritten Aspekt der Erfindung kann die Halterung eine Konfiguration aufweisen, die sich zwischen dem Objektiv und der Bildsensorvorrichtung an einem Innenflächenabschnitt befindet, der zu einem Raum in Kontakt steht, in dem keine Linse angeordnet ist, und zur Bildsensorvorrichtung hin geneigt ist oder eine stufenweise vergrößerte Querschnittsfläche aufweist.
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In dem dritten Aspekt der Erfindung kann die Objektseite des Objektivs eine flache Oberfläche aufweisen.
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Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß den oben beschriebenen Aspekten ist es, da der durch den Außenumfang der näher am Objekt als der Stoßkontaktabschnitt angeordneten Aperturblende gegen Licht abzuschirmende Bereich größer als ein Innendurchmesser des Stoßkontaktabschnitts ist, oder da die Halterung eine Konfiguration aufweist, die sich zwischen dem Objektiv und der Bildsensorvorrichtung an einem Innenflächenabschnitt befindet, der zu einem Raum in Kontakt steht, in dem keine Linse angeordnet ist, und zur Bildsensorvorrichtung hin geneigt ist oder eine stufenweise vergrößerte Querschnittsfläche aufweist, möglich, Nebenbilder oder Reflexionsflecken verursachendes Streulicht selbst dann zu reduzieren, wenn das Bildgebungsmodul einen kleinen Durchmesser und eine geringe Höhe aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Bildgebungsmodul gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
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2 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Bildsensorvorrichtung des Bildgebungsmoduls zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des äußeren Erscheinungsbilds des Bildgebungsmoduls zeigt.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die das Bildgebungsmodul gemäß der ersten Ausführungsform in einem zerlegten Zustand zeigt.
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5 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Haftfixieren einer Bildsensorvorrichtung an einer Halterung zeigt.
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6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Bildgebungsmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die das Bildgebungsmodul gemäß der zweiten Ausführungsform in einem zerlegten Zustand zeigt.
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8 ist eine Querschnittsansicht, die teilweise ein Verfahren zum Haftfixieren einer Linseneinheit an einer Halterung zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden hierin in Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In der Beschreibung sind die XY-Richtungen als Richtung zu verstehen, die senkrecht zu einer optischen Achse verläuft, und die Z-Richtung ist als die Richtung der optischen Achse zu verstehen.
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Von den XY-Richtungen kann jene Richtung, die entlang des Radius eines Kreises mit der optischen Achse als Mittelpunkt verläuft, als eine radiale Richtung bezeichnet werden.
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In der Beschreibung sind die X-Richtung und die Y-Richtung nicht im Besonderen definiert. Zwei orthogonal zueinander in den XY-Richtungen verlaufende Richtungen können optional gewählt werden.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Bildgebungsmodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Das Bildgebungsmodul 10 weist ein Objektiv 13, eine Bildsensorvorrichtung 14 und eine Halterung 20 auf.
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Was die Abmessung der Halterung 20 betrifft, so beträgt ihr Durchmesser weniger oder gleich beispielsweise 10 mm, insbesondere wird zum Beispiel der Bereich von etwa 1 bis 5 mm verwendet, und ihre Achsenlänge (vom vorderen Ende 21c bis zum hinteren Ende 22b) beträgt weniger oder gleich beispielsweise 10 mm, wobei zum Beispiel der Bereich von etwa 1 bis 5 mm verwendet wird.
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Der Durchmesser und die Achsenlänge können kleiner oder gleich 2 mm betragen. Die Halterung 20 weist Folgendes auf: eine Linsenhalterung 21, die das Objektiv 13 hält; und eine Bildsensorvorrichtungshalterung 22, die die Bildsensorvorrichtung 14 hält.
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Durch diesen Aufbau ist es möglich, das Objektiv 13 und die Bildsensorvorrichtung 14 mithilfe der Halterung 20 zu halten, in welcher die Linsenhalterung und die Bildsensorvorrichtungshalterung in einem Körper integriert sind.
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Als Material zur Ausbildung der Halterung 20 kann ein Kunststoff, ein Keramikmaterial, ein Metall oder dergleichen verwendet werden.
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Von diesen ist ein Kunststoff bevorzugt, der leicht und mit hoher Präzision geformt werden kann.
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Es ist bevorzugt, dass die Halterung 20 eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweist.
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Das Objektiv 13 weist Folgendes auf: einen Linsenabschnitt 13a, der sich auf einer optischen Achse befindet; und einen Außenring 13b, der am Außenumfang des Linsenabschnitts 13a bereitgestellt ist.
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Die Oberfläche des Objektivs 13 nahe dem Objekt weist eine flache Oberfläche 13c auf.
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Da sowohl eine Aperturblende 12 als auch eine Linsenabdeckung 11 eine flache Oberfläche aufweisen, ist es möglich, ein Zusammenpassen der Oberflächen des Objektivs 13, der Aperturblende 12 und der Linsenabdeckung 11 einfach zu erreichen.
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Zudem weist die Halterung 20 einen Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a auf, der als Stoßkontaktabschnitt dient, der zum Objektiv 13 (insbesondere dem Außenring 13b) von einer Objektseite aus in Kontakt gebracht werden kann.
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Demzufolge ist es einfach, das Objektiv 13 in Bezug auf die Halterung 20 in Z-Richtung zu positionieren.
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Die Aperturblende 12 ist an der dem Objekt näher gelegenen Stelle als der Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a angeordnet.
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Die Aperturblende 12 ist aus einer Metallplatte gebildet, zum Beispiel SUS oder dergleichen, und kann Licht am Umfang einer Öffnung 12a abschirmen.
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Ein abgeschnittener Abschnitt 12b kann an einem Teil des Außenumfangs 12c der Aperturblende 12 in einer Umgangsrichtung derselben ausgebildet sein.
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Aus diesem Grund ist die Aperturblende 12 selbst dann einfach zu handhaben, wenn der Außenumfang 12c der Aperturblende 12 in Kontakt zum Innenflächenabschnitt 21b der Linsenhalterung 21 gerät und ein Lichtabschirmungsbereich vergrößert wird.
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Beim Bildgebungsmodul 10 gemäß der Ausführungsform ist der mit dem Außenumfang 12c der Aperturblende 12 gegen Licht abzuschirmende Bereich größer als der Innendurchmesser des Linsen-Stoßkontaktabschnitts 21a.
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Dementsprechend kann selbst dann, wenn externes Licht zwischen dem Außenumfang 12c der Aperturblende 12 und dem Innenflächenabschnitt 21b der Linsenhalterung 21 hindurchtritt und dabei Streulicht auftritt, das Streulicht durch den Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a blockiert werden.
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Das heißt, dass die Region des Lichts, das von außen durch das Objektiv 13 in die Bildsensorvorrichtung 14 eintritt, durch den vom Innendurchmesser des Linsen-Stoßkontaktabschnitts 21a gebildeten Aperturabschnitt 25 begrenzt wird.
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Dadurch ist es möglich, die Erzeugung von Reflexionsflecken oder Nebenbildern aufgrund von Streulicht, das verursacht wird durch externes Licht, das durch den Abschnitt, der nicht die Öffnung 12a der Aperturblende 12 ist, auf die Vorrichtung einfällt, zu verhindern.
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Die Linsenhalterung 21 der Halterung 20 kann zusätzlich zum Objektiv 13 und der Aperturblende 12 auch die Linsenabdeckung 11 aufnehmen.
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Um eine Vergrößerung der Länge des Bildgebungsmoduls 10 in Z-Richtung zu vermeiden und das Anhaften von Fremdmaterialien am Bildgebungsmodul zu verhindern, ist vorzugweise nach Möglichkeit kein stufiger Unterschied zwischen der vorderen Stirnfläche 11a der Linsenabdeckung 11 und dem vorderen Ende 21c der Linsenhalterung 21 ausgebildet.
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Die vordere Stirnfläche 11a der Linsenabdeckung 11 ist flach. Selbst wenn das Bildgebungsmodul 10 in einem Fluid wie etwa Wasser oder in Luft verwendet wird, wird das Bildgebungsmodul von einer Variation des Brechungsindexes des umgebenden Mediums nicht beeinflusst und kann ein Bild erzeugen.
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Deshalb kann das Bildgebungsmodul sowohl in einem Fluid wie etwa einem Flüssigkeitskörper als auch in gasförmiger Materie wie etwa einem Gas einfach verwendet werden und wird bevorzugt für medizinische Zwecke eingesetzt.
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Es ist bevorzugt, dass ein zur Ausbildung der Linsenabdeckung 11 verwendetes Material ein Biomaterial wie etwa Glas ist.
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In der Beschreibung können die Linsenabdeckung 11, die Aperturblende 12 und das Objektiv 13 kollektiv als “objektseitige Elemente 11 bis 13” bezeichnet werden.
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Ein Haftmittel 16 ist zwischen dem Innenflächenabschnitt 21b der Linsenhalterung 21 und den Außenumfängen der objektseitigen Elemente 11 bis 13 bereitgestellt.
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Durch diesen Aufbau ist es möglich, die objektseitigen Elemente 11 bis 13 an der Linsenhalterung 21 der Halterung 20 zu fixieren, und auch ist es möglich, für Luftdichtigkeit zu sorgen.
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Da der Linsenstoßkontaktabschnitt 21a eine Konfiguration aufweist, die zum Positionieren des Objektivs 13 (insbesondere des Außenrings 13b) in den XY-Richtungen imstande ist, kann die Ausrichtung in den XY-Richtungen nur durch Einführen des Objektivs 13 hin zum Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a einfach durchgeführt werden.
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Die Halterung 20 weist eine Konfiguration auf (durchmesservergrößernder Abschnitt 26 in der Ausführungsform), die sich zwischen dem Objektiv 13 und der Bildsensorvorrichtung 14 an einem Innenflächenabschnitt befindet, der zu einem Raum 27 in Kontakt steht, in dem keine Linse angeordnet ist, und ist zur Bildsensorvorrichtung 14 hin geneigt oder weist eine stufenweise vergrößerte Querschnittsfläche auf.
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Dementsprechend ist es selbst dann, wenn ein Teil des auf die Bildsensorvorrichtung 14 einfallenden Lichts von einer oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 reflektiert wird, wenn das reflektierte Licht in den durchmesservergrößernden Abschnitt 26 und den Aperturabschnitt 25 eintritt, aufgrund der Steuerung der Reflexionsrichtung, Diffusion oder Absorption des reflektierten Lichts oder dergleichen möglich, einen Wiedereintritt des Lichts in die Bildsensorvorrichtung 14 zu verhindern.
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Dadurch ist es möglich, die Erzeugung von Reflexionsflecken oder Nebenbildern aufgrund von Streulicht, das durch reflektiertes Licht verursacht wird, zu verhindern.
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Der durchmesservergrößernde Abschnitt 26 kann eine zylindrische Oberfläche sein mit einem größeren Innendurchmesser als der Aperturabschnitt 25 oder eine verjüngte Oberfläche, sodass der Durchmesser in einer zur Bildsensorvorrichtung 14 führenden Richtung abnimmt.
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Die 2 und 3 zeigen ein äußeres Erscheinungsbild der Bildsensorvorrichtung des Bildgebungsmoduls 10.
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Als Bildsensorvorrichtung 14 wird eine Festkörper-Bildsensorvorrichtung, wie etwa CMOS, CCD, verendet.
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Die Bildsensorvorrichtung 14 weist eine oberseitige Oberfläche 14a und eine rückseitige Oberfläche 14b, die an beiden Oberflächen in Z-Richtung verläuft, sowie Seitenflächen 14c am Umgang der Bildsensorvorrichtung 14 in den XY-Richtungen auf.
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Die Bildsensorvorrichtung 14 weist einen bildsensorischen Bereich (in den Figuren nicht dargestellt) auf, der an der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 bereitgestellt ist und als Lichtempfangsabschnitt der Bildsensorvorrichtung 14 dient.
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Der bildsensorische Bereich ist ein Bereich, der durch externes Licht ein Bildsignal erhält und beispielsweise einen fotoelektrischen Konverter aufweist.
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Ein Teil oder die Gesamtheit der Fläche der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 weist eine lichtdurchlässige Region auf, durch die hindurch externes Licht zum bildsensorischen Bereich gelangen kann.
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Eine lichtdurchlässige Schutzschicht, etwa aus einem Abdeckungsglas, kann an der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 bereitgestellt sein, um den bildsensorischen Bereich zu schützen.
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Die oberseitige Oberfläche 14a (ein Abdeckungsglas oder dergleichen) kann einer Antireflexionsbehandlung unterzogen werden, oder es ist eine Antireflexionsschicht darauf bereitgestellt. Falls auf eine Antireflexionsbehandlung oder Antireflexionsschicht verzichtet wird, geschieht dies vorzugweise aus Gründen der Kostensenkung.
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Die rückseitige Oberfläche 14b der Bildsensorvorrichtung 14 ist an einem hinteren Ende 22b der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 freigelegt.
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Ein flexibles Verdrahtungssubstrat, ein elektrisches Kabel oder dergleichen kann an der rückseitigen Oberfläche 14b angeschlossen sein.
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Die rückseitige Oberfläche 14b der Bildsensorvorrichtung 14 und das hintere Ende 22b der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 können im Wesentlichen auf derselben Ebene liegen. Die rückseitige Oberfläche 14b kann rückwärtig über das hintere Ende 22b vorstehen.
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Die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 der Halterung 20 weist Schlitze 23 auf, die eine Konfiguration aufweisen, die in radialer Richtung die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 von der Innenflächenseite der Halterung 20 zur Außenflächenseite derselben durchdringt.
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Die Schlitze 23 sind an Stellen vorgesehen, an denen Ecken 14d der Seitenflächen 14c der Bildsensorvorrichtung 14 angeordnet sind, und die Ecken stehen in einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Richtung vor.
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Durch diesen Aufbau kann der Außendurchmesser der Halterung 20 im Wesentlichen gleich oder kleiner als die Länge zwischen zwei Ecken auf der Diagonalen, bei der es sich um den längsten Teil der Bildsensorvorrichtung 14 in den XY-Richtungen handelt, sein.
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Der Außendurchmesser der Halterung 20 ist in Bezug auf die Abmessung der Bildgebungsvorrichtung 14 minimiert, und eine Verkleinerung des Durchmessers des Bildgebungsmoduls 10 kann erreicht werden.
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Die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 der Halterung 20 weist einen Innenrahmen 24 auf, der mit einer Form entlang der Seitenflächen 14c der Bildsensorvorrichtung 14 ausgebildet ist.
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Es ist möglich, die Bildsensorvorrichtung 14 in den XY-Richtungen nur durch Einpassen der Seitenflächen 14c der Bildsensorvorrichtung 14 in den Innenrahmen 24 zu positionieren.
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Dementsprechend kann die Ausrichtung der Bildsensorvorrichtung in den XY-Richtungen nur durch Einführen der Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 einfach durchgeführt werden.
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Ist die Halterung 20 aus Kunststoff (Harz) hergestellt, ist die Beständigkeit gegenüber einer in horizontaler Richtung auf die Seitenflächen 14c wirkenden äußeren Kraft (einer im Inneren des Innenrahmens 24 erzeugten Spannung) signifikant verbessert, da der Innenrahmen 24 durch die Schlitze 23 in Umfangsrichtung getrennt ist.
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Der Raum zwischen den Seitenflächen 14c der Bildsensorvorrichtung 14 und dem Innenrahmen 24 der Halterung 20 ist mit einem Haftmittel 17 gefüllt.
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Die Schlitze 23 können mit einem Haftmittel 17 gefüllt sein.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Bildsensorvorrichtung 14 einfach an der Halterung 20 zu fixieren.
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Um den Eintritt von Lecklicht durch die Schlitze 23 in das Innere der Halterung zu verhindern, ist ein zur Ausbildung des Haftmittels 17 verwendetes Material vorzugsweise ein Material mit lichtabschirmender Eigenschaft.
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Zudem weist die Halterung 20 einen Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a auf, der als Stoßkontaktabschnitt dient, der mit der Bildsensorvorrichtung 14 (insbesondere der oberseitigen Oberfläche 14a) in Z-Richtung in Kontakt gebracht werden kann.
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Demzufolge ist es einfach, die Bildsensorvorrichtung 14 in Bezug auf die Halterung 20 in Z-Richtung zu positionieren.
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Da das Haftmittel 17, das zum Fixieren der Bildsensorvorrichtung 14 an der Halterung 20 verwendet wird, nicht in radial innerer Richtung zum Inneren des Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitts 22a austritt, ist es möglich, einen Austritt des Haftmittels 17 zum bildsensorischen Bereich hin zu verhindern.
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Insbesondere wenn der Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a in Kontakt zur Bildsensorvorrichtung 14 gebracht ist, kann ein Abstandshalter 15 oder das Haftmittel 17 zwischen dem Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a und der Bildsensorvorrichtung 14 angeordnet werden, oder die Bildsensorvorrichtung 14 kann ohne Abstandshalter 15 direkt in Kontakt zum Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a stehen.
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In der Ausführungsform ist der Abstandshalter 15 zwischen der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 und dem Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a vorgesehen.
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Der Abstandshalter 15 ist in ringförmiger Form ausgebildet und weist eine Öffnung 15a auf, die zumindest eine Region des bildsensorischen Bereichs (Bildgebungsfläche) der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildgebungsvorrichtung 14 einschließt.
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Der Abstandshalter 15 kann elastische, stoßdämpfende Eigenschaften oder dergleichen aufweisen, um einen mechanischen Effekt im Hinblick auf die oberseitige Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 zu begrenzen.
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Der Abstandshalter 15 weist vorzugsweise eine lichtabschirmende Eigenschaft auf und ist beispielsweis aus einem Metallmaterial hergestellt.
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Bei der Produktion von Objektiven wird die Fertigung für jedes Produktionslos kontrolliert; es ist jedoch möglich, dass die Brennweite der Objektive 13 aufgrund von Variationen im fertigen Zustand der Objektive 13 (oder einer Linseneinheit 33 gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird) zwischen verschiedenen Produktionslosen variiert. In diesem Fall ist es möglich, die Variation der Brennweite durch Einstellen der Dicke oder der Anzahl des Abstandshalters 15 aufzuheben (es ist akzeptabel, dass die Anzahl null beträgt).
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Zudem ist es durch Bereitstellen einer lichtabschirmenden Eigenschaft des Abstandshalters 15 möglich, unbeabsichtigte Lichtstrahlen sogar dann zu absorbieren, wenn Streulicht von außen in die Öffnung 15a eindringt.
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4 zeigt das Bildgebungsmodul 10 in einem zerlegten Zustand.
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Als Verfahren zum Zusammenbauen des Bildgebungsmoduls 10 wird ein Verfahren verwendet, das Folgendes umfasst: einen Schritt des Formens der Halterung 20, die die Linsenhalterung 21 und die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 aufweist; einen Schritt des Einführens der objektseitigen Elemente 11 bis 13 durch das vordere Ende 21c der Linsenhalterung 21 in das Innere der Halterung; und einen Schritt des Einführens der Bildsensorvorrichtung 14 durch das hintere Ende 22b der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 in das Innere der Halterung.
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Die Reihenfolge der Durchführung des Schrittes des Einführens der objektseitigen Elemente 11 bis 13 in die Linsenhalterung 21 und des Schrittes des Einführens der Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 ist nicht im Besonderen eingeschränkt. Der Schritt des Einführens der objektseitigen Elemente 11 bis 13 in die Linsenhalterung 21 kann vor dem Schritt des Einführens der Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 durchgeführt werden. Der Schritt des Einführens der objektseitigen Elemente 11 bis 13 in die Linsenhalterung 21 kann nach dem Schritt des Einführens der Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 durchgeführt werden.
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Der Schritt des Einführens der objektseitigen Elemente 11 bis 13 in die Linsenhalterung 21 wird so ausgeführt, dass das Objektiv 13, die Aperturblende 12 und die Linsenabdeckung 11 nacheinander in dieser Reihenfolge nur durch einen Abschnitt eingeführt werden, der näher am Objekt liegt als der Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a.
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Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl der Schritte des Zusammenbaus zu reduzieren.
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Beim Schritt des Einführens der Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 ist es durch Angleichen der Ecken 14d der Bildsensorvorrichtungen 14 an die Positionen der Schlitze 23 möglich, visuell die Positionen der Ecken 14d zu prüfen, eine Rissbildung an den Ecken 14d beim Einführen der der Bildsensorvorrichtung in die Bildsensorvorrichtungshalterung wird vermieden und das Einführen der Bildsensorvorrichtung in die Halterung kann einfach durchgeführt werden.
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Zudem ist es, wie in 5 gezeigt ist, möglich, das Haftmittel 17 von außerhalb der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 in radialer Richtung zu den Schlitzen 23 zu injizieren.
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Als Verfahren zur Herstellung eines Bildgebungsmoduls werden die folgenden Schritte eingesetzt: ein Haftmittel 16 wird auf die Linsenhalterung 21 der Halterung 20 aufgebracht; danach werden die objektseitigen Elemente 11 bis 13 nacheinander in die Linsenhalterung 21 eingeführt; des Weiteren wird die Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 eingeführt; und danach wird das Haftmittel 17 durch die Schlitze 23 zu den Seitenflächen 14c der Bildsensorvorrichtung 14 injiziert.
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Da das Objektiv 13 und die Bildsensorvorrichtung 14 in den XY-Richtungen bzw. in Z-Richtung an der Linsenhalterung 21 und an der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 lagerichtig fixiert sind, kann die Ausrichtung nur durch die Schritte der Stoßkontaktierung des Objektivs und der Bildsensorvorrichtung mit der Halterung durchgeführt werden, und es ist möglich, die Fertigungstoleranz signifikant zu reduzieren. Verglichen mit dem Fall, bei dem die Bildsensorvorrichtung 14 nach dem Aufbringen eines Haftmittels auf die Innenfläche der Bildsensorvorrichtungshalterung 22 in die Halterung eingeführt wird, wird im Falle der Ausführungsform das Haftmittel 17 in einem Zustand, in dem die Bildsensorvorrichtung 14 in die Bildsensorvorrichtungshalterung 22 eingeführt und die Bildsensorvorrichtung 14 zum Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt 22a in Kontakt gebracht ist, zu den Seitenflächen hin injiziert und die Bildsensorvorrichtung 14 dadurch lagerichtig fixiert. Gemäß der Ausführungsform ist es weniger wahrscheinlich, dass das Haftmittel 17 auf der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 austritt, und es ist zudem möglich, Fehler in Z-Richtung aufgrund einer Dickenvariation des auf der oberseitigen Oberfläche 14a der Bildsensorvorrichtung 14 anhaftenden Haftmittels 17 zu verringern.
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6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Bildgebungsmodul 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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7 zeigt das Bildgebungsmodul 30 in einem zerlegten Zustand.
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Das Bildgebungsmodul 30 gemäß der Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Bildgebungsmodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass eine Linseneinheit 33 anstelle des Objektivs 13 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
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Identische Bezugszeichen werden für jene Elemente verwendet, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, und Erläuterungen zu diesen werden hier weggelassen oder vereinfacht.
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Die 2, 3 und 5 sind gemeinhin auf die zweite Ausführungsform anwendbar. In der Konfiguration gemäß der Ausführungsform entsprechen die Linsenabdeckung 11, die Aperturblende 12 und die Linseneinheit 33 den objektseitigen Elementen 11 bis 13 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die Linseneinheit 33 weist einen Aufbau auf, der Folgendes aufweist: eine Trägerplatte 31; und ein Objektiv 32, das an einer Hauptfläche 31b an einer Seite der Trägerplatte fixiert ist.
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Die Oberfläche des Objektivs 32 nahe dem Objekt weist eine flache Oberfläche 32a auf, die in Kontakt zur Trägerplatte 31 steht.
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Eine oberseitige Oberfläche 32b des Objektivs 32 weist eine gekrümmte Oberfläche auf. Die Trägerplatte 31 ist beispielsweise eine flache Glasplatte, und die Hauptflächen 31a und 31b in Z-Richtung an beiden Seiten davon sind jeweils eine flache Oberfläche.
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Das Objektiv 32 ist beispielsweise eine Linse aus Kunststoff (Harz).
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Der Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a ist eine flache, zu einer optischen Achse senkrechte Oberfläche. Wenn die Trägerplatte 31 in Kontakt zum Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a gerät, wird der Stoßkontakt der Linseneinheit 33 zum Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a in Kontakt gebracht.
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Demzufolge kann die Ausrichtung des Objektivs 32 in Bezug auf die Halterung 20 in Z-Richtung einfach durchgeführt werden.
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Da die Seitenfläche 31c der Trägerplatte 31 an den Innenflächenabschnitt 21b der Linsenhalterung 21 gepasst wird, kann die Trägerplatte einfach in den XY-Richtungen lagerichtig fixiert werden.
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Folglich kann die Ausrichtung in den XY-Richtungen nur durch Einführen der Linseneinheit 33 hin zum Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a einfach durchgeführt werden.
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Eine Wand 34 ist am Außenumfang des Objektivs 32 bereitgestellt, und die Wand hält eine Spalte zwischen der Wand und der Innenfläche (insbesondere einer Innenfläche des Aperturabschnitts 25) der Halterung 20 aufrecht.
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Wenn die Linseneinheit 33 an der Linsenhalterung 21 haftfixiert wird, ist es, da sich das Haftmittel 17 wie in 8 gezeigt in der zur Wand 34 weisenden Spalte ansammelt, möglich zu verhindern, dass sich das Haftmittel 17 an der oberseitigen Oberfläche 32b des Objektivs 32 ausbreitet.
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Wie oben beschrieben ist, ist es bei den Bildgebungsmodulen 10 und 30 gemäß der vorgenannten Ausführungsform einfach, den Durchmesser der Bildgebungsmodule 10 und 30 zu verkleinern, da die Fixierung oder Positionierung der Bildsensorvorrichtung 14 in Bezug auf die Halterung 20 einfach ist.
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Da die Bildsensorvorrichtung 14 direkt an der Halterung 20 lagerichtig fixiert wird, ist es möglich zu verhindern, dass ein durch Achsenabweichung bedingten Fehler auftritt.
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Außerdem ist es möglich, die Anzahl der Schritte des Zusammenbaus zu verringern, da die objektseitigen Elemente 11 bis 13 oder die Linseneinheit 33 nur durch die Objektseite der Halterung 20 in die Linsenhalterung eingeführt werden.
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Auch ist es einfach, den Durchmesser der Bildgebungsmodule 10 und 30 zu verkleinern, da die Fixierung oder Positionierung der Objektive 13 und 32 in Bezug auf die Halterung 20 einfach ist. Zudem wird ein Auftreten von Reflexionsflecken oder Nebenbildern aufgrund von Streulicht durch den Linsen-Stoßkontaktabschnitt 21a (Aperturabschnitt 25) und den durchmetervergrößernden Abschnitt 26 verhindert, und es ist möglich, eine Reduktion des Kontrastes zu begrenzen.
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Durch die Verwendung einer Linseneinheit von kleinem Durchmesser und geringer Höhe ist es möglich, die Erzeugung von Reflexionsflecken oder Nebenbildern zu verhindern.
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Da kein komplizierter Aufbau notwendig ist und keine große Anzahl von Teilen benötigt wird, werden die Kosten für die Bauteile und die Anzahl der Schritte des Zusammenbaus verringert, die Verfahrensausbeute ist verbessert, und es ist möglich, die Kosten der Bildgebungsmodule 10 und 30 zu senken.
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Obwohl im Obigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, sollte es sich verstehen, dass diese Beispiele für die Erfindung sind und nicht als einschränkend aufzufassen sind. Hinzufügungen, Weglassungen, Erstattungen und andere Modifikationen können vorgenommen werden, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Demzufolge ist die Erfindung nicht als durch die vorhergehende Beschreibung eingeschränkt zu betrachten und wird ausschließlich durch den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche eingeschränkt.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird zum Beispiel der Fall erläutert, bei dem die Objektive 13 und 32 jeweils aus einer Linse gebildet sind. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Objektiv konfiguriert werden, indem zwei oder mehrere Linsen auf einer optischen Achse bereitgestellt werden.
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Als Linse, die zur Konfiguration eines Objektivs verwendet werden kann, können beispielsweise eine mehrere aus der aus einer plankonvexen Linse, einer plankonkaven Linse, einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse, einer konkav-konvexen Linse oder dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählte Linsen eingesetzt werden.
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Ein Endoskop oder ein dem Endoskop ähnliches medizinisches Instrument, das das Bildgebungsmodul gemäß den oben beschriebenen Ausführungen der Erfindung umfasst, wird bevorzugt verwendet, da das Bildgebungsmodul von kleinem Durchmesser und geringer Höhe darin bereitgestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 30
- Bildgebungsmodul
- 11
- Linsenabdeckung
- 12
- Aperturblende
- 13, 32
- Objektiv
- 14
- Bildsensorvorrichtung
- 15
- Abstandshalter
- 16, 17
- Haftmittel
- 20
- Halterung
- 21
- Linsenhalterung
- 21a
- Linsen-Stoßkontaktabschnitt
- 22
- Bildsensorvorrichtungshalterung
- 22a
- Bildsensorvorrichtung-Stoßkontaktabschnitt
- 23
- Schlitz
- 24
- Innenrahmen
- 25
- Aperturabschnitt
- 26
- durchmesservergrößernder Abschnitt
- 27
- Raum
- 31
- Trägerplatte
- 33
- Linseneinheit
- 34
- Wand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-182372 [0002]
- JP 2010-164755 [0006]
- JP 013-68857 [0006]
