JP2013539555A - 小型のセンサ用途のための固体撮像対物レンズおよび組立技法 - Google Patents

Abstract

光軸に沿って互い位置合せされ、かつ互いに接着された少なくとも２つの個々のレンズ素子から構成された第１の組合せ要素と、少なくとも１つの個々のレンズ素子から構成された第２の組合せ要素と、第１と第２の組合せ要素の間に配置された絞りとを備えている撮像光学素子であって、その表面が、光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する撮像光学素子。撮像光学素子および撮像光学素子を備える内視鏡を作成する方法。

Description

本発明は、一般に、撮像光学素子および撮像光学素子を作成する方法に関し、より詳細には、撮像光学素子および撮像光学素子を小型に作成する方法に関する。

センサがますます小さくなってきているため、撮像光学素子をかなり小型に作成する必要がある。小型の撮像光学素子用にレンズ組立体を構成する従来の方法は、スペーサと絞りを備えたレンズセル内でレンズ素子を積み重ねることである。個々のレンズの位置合せは、レンズ製作の許容差、ならびにレンズセルおよびスペーサの機械的な許容差に完全に依存している。

レンズ素子の偏心および傾きは、小型の撮像対物レンズにおける性能低下に対する最大の寄与因子である。レンズ組立体の寸法が小型化されたとき、レンズおよびレンズセルを製作するために使用される機械的な許容誤差が小さくなることはなく、画像品質に与える許容差の影響をさらに大きくする。レンズのサイズが十分に小さくなると、システムは、高い歩留まり損失のため、製作するのが非効率的になる。

図１は、いくつかのレンズ素子を実装している従来の撮像光学素子で見られる欠点を示している。従来の撮像光学素子組立体は、機械的なスペーサを備えるレンズセル内に積み重ねられた個々のレンズから作られる。これらのシステムでは、積み重ねた最終的なレンズ素子は、通常、レンズの縁部とレンズセルの内側表面との間にエポキシ樹脂を塗布することによって定位置に保持される。レンズの位置合せは、レンズセルの機械的許容差、スペーサの機械的許容差、およびレンズそれ自体の製作許容差により決定される。レンズ、レンズセル、およびスペーサの寸法が小さくなって行くと、ある点で製作許容差をもはや低減できなくなる。このような小寸法では、機械的な各寸法における誤差は、以下で述べるように、全体寸法に対して以前よりも大きなパーセンテージを占めることになり、位置合せ不良を生ずる可能性が増加する。

任意の小型の光学的用途で使用されるレンズセルとすることのできる簡略化したレンズセル１００が示されており、一端に窓要素１０２を有し、他端に画像取込み装置１０４を有する。数個のレンズ素子だけが例示のために示されているが、レンズセル１００の一端から他端までのレンズ素子の数を増やすこともできる。窓要素１０２の左の矢印は、レンズセル１００に入る光波を表している。例として、５個のレンズ素子１０６、１０７、１０８、１０９、および１１０が示されているが、他の例では、より多くのレンズ素子を含めることもできる。絞りおよびスペーサを追加することもできる。スペーサ１１２、１１３、１１４、および１１５が、安定性を維持し、かつ凸形面のための構造を提供するためにレンズ素子間に配置される。レンズセル１００は、１ｍｍ未満の範囲の小径のものであるため、レンズ素子１０６、１０７、１０８、１０９、および１１０のいくつかのものは、正確な基準に合うように製作することはできない。正確な基準に合うようにレンズ素子を製作できないことにより、レンズ素子１１０が、不正確な寸法となり、またその中心が、レンズ素子１０７、１０８、および１０９の中心と位置合せ不良を生ずることになる。レンズ１１０は、レンズ１１０の上方に残っている空間で分かるように、レンズセル１００に対して小さすぎる。レンズ１０６はまた、レンズセル１００の上部および底部で分かるように、製作時の欠陥が示され、かつ正しくない角度で傾いており、その場合、レンズ１０６の外側縁部が、レンズセル１００の内側と同一面にない。この傾きおよび位置合せ不良により、画像品質の劣化が生ずる。

効率的に製作することができ、個々のレンズ素子の機械的な許容差に依存することなく、良好な画像品質を提供する小型の撮像対物レンズが望まれている。

本発明は撮像光学素子を提供する。撮像光学素子は、光軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着された少なくとも２つの個々のレンズ素子から構成される第１の組合せ要素と、少なくとも１つの個々のレンズ素子から構成される第２の組合せ要素と、第１の組合せ要素と第２の組合せ要素との間に配置された絞りと、を備えており、得られた撮像光学素子（埋め込まれたものと外部のもの両方）の表面が、光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する。

本発明はまた、撮像光学素子を作成する方法を提供する。撮像光学素子を作成する方法は、第１の個々のレンズ素子をホルダに固定するステップと、第１の個々のレンズ素子を通して、１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、第１の個々のレンズ素子を、１つまたは複数の光ビームの光軸と位置合せするステップと、第２の個々のレンズ素子をホルダに固定するステップと、第１の個々のレンズ素子および第２の個々のレンズ素子を通して、１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、第１の個々のレンズ素子からの１つまたは複数の光ビームを、第２の個々のレンズ素子からの１つまたは複数の光ビームと位置合せして、第１の個々のレンズ素子および第２の個々のレンズ素子を、第１の位置合わせされた位置に配置するステップと、第１の位置合わせされた位置で、第１の個々のレンズ素子を第２の個々のレンズ素子に接着して、第１の組合せ要素を形成するステップと、を含む。

本発明はまた、内視鏡を提供する。内視鏡は操作部と挿入部とを備え、挿入部は撮像光学素子を含み、撮像光学素子は、光軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着された少なくとも２つの個々のレンズ素子から構成された第１の組合せ要素と、少なくとも１つの個々のレンズ素子から構成された第２の組合せ要素と、第１の組合せ要素と第２の組合せ要素との間に配置された絞りとを備えており、得られた撮像光学素子（埋め込まれたものと外部のもの両方）の表面が、光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する。

本発明は、本発明の非限定的な例示の実施形態として添付の図面を参照することにより、以下の詳細な記述でさらに述べられる。図面において、同様の参照数字は、図面全体を通して同様の部分を表す。しかしながら、本発明は、図示された正確な構成および手段に限定されないことを理解されたい。

従来技術の光学素子の例示的な図である。 本発明の撮像光学素子の例示的な図である。 人の毛髪と比較した本発明の一実施形態のレンズ組立体の図である。 定規の一部と比較した本発明の一実施形態のレンズ組立体の図である。 本発明の撮像レンズ組立体を含む例示的な内視鏡の図である。 レンズ組立体の一実施形態により生成された光路図である。

本発明の解決策は、良好な光学的品質を維持しながら、撮像光学素子および撮像光学素子を小型に作成する方法を求める必要性に対して提示される。システムは、その精度および寸法により特徴付けられる。図２は、本発明の撮像光学素子の例示的な図であり、かつ本発明の方法の結果である。

図２で示すように、組み立てられた撮像光学素子１が示されており、それは、本発明の方法により組み立てられている。撮像光学素子を作成する方法はいくつかのステップを含む。最初に、第１の個々のレンズ素子２がホルダ上に配置される。本明細書で論ずる個々の素子のそれぞれは、２つの倍率付与面（ｐｏｗｅｒｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）、１つの倍率付与面と１つの平坦な面、または２つの平坦な面を有することができる。第１の個々のレンズ素子２は、本明細書で述べるすべての個々のレンズ素子と同様に、任意の適切なガラスまたはプラスチック材料から構成することができる。第１の個々のレンズ素子２はホルダに固定することができ、ホルダは、精密Ｖブロックとすることができるが、あるいはレンズ素子の動きを最小に、または動くことなく支持するのに適した任意の他のホルダとすることができる。一実施形態では、第１の個々のレンズ素子２は、最初に、これもホルダに配置される第１のロッドに固定される、または接着されることができる。第１のロッドは、第１の個々のレンズ素子２を扱うのを助けることができ、かつ本方法を通じて、第１の個々のレンズ素子２に対する支持を提供することができる。第１のロッドは、ガラスから、またはプラスチックを含む任意の他の適切な材料から構成することができる。

第１の個々のレンズ素子２が固定されると、１つまたは複数の光ビーム供給源２０が、第１の個々のレンズ素子２を通して光軸に１つまたは複数の光ビーム２２を方向付ける。１つまたは複数の光ビーム供給源２０は、１つまたは複数のレーザビームを生成できるレーザ源とすることができる。１つまたは複数のレーザビームは、パターンもしくは画像として、またはランダムな構成で生成することができる。位置合せプロセスの一実施形態では、第１の個々のレンズ素子２が中心に配置され、かつ正しい角度になるように、第１の個々のレンズ素子２を光軸と位置合せするために、第１の個々のレンズ素子２は、１つまたは複数の光ビーム２２が、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射されて戻るように操作される。位置合せプロセスの他の実施形態では、第１の個々のレンズ素子２が中心に配置され、かつ正しい角度になるように、第１の個々のレンズ素子２を光軸と位置合せするために、第１の個々のレンズ素子２は、１つまたは複数の光ビーム２２が、第１の個々のレンズ素子を通過して、基準面２９に当たるように操作される。１つまたは複数の光ビーム２２の位置は、それらが基準面２９上で所定のパターンと一致するように位置合せすることができる。多くの可能な構成の一例として、１つまたは複数の光ビーム２２は、十字線画像とすることができ、その場合、十字線は、基準面２９上の十字線画像と一致するように位置合せすることができる。

操作は、人間のユーザによる手動操作、または自動化された操作を含む任意の適切な方法で行うことができる。操作が自動化された方法で行われる場合、機械は、１つまたは複数の光ビーム２２が反射されて１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと戻るまで、個々のレンズ素子のそれぞれを移動させるようにプログラムすることもでき、所定の誤差限度に達するまで、少しずつ完全に位置合せされた状態へと近づける。

個々のレンズ素子の自動化された操作が使用される場合、機械は、個々のレンズ素子をホルダに固定するようにプログラムすることができる。これを支援するために、機械は、個々のレンズ素子を取り上げ、かつ操作できるロボット部分を有することができる。機械は、まず指示された個々のレンズ素子を取り上げ、それをホルダに固定することになる。機械は、個々のレンズ素子の位置を操作することにより、光源から到来する１つまたは複数の光ビームを、個々のレンズ素子を通して方向付けることになる。機械は、個々のレンズ素子の位置の操作を続けて、個々のレンズ素子が、光源の光軸に対して、より一層良好な位置合せを行えるようにする。機械は、位置合せ不良が所定の誤差閾値以下になるまで、各動作後に、光軸に対する個々のレンズ素子の位置合せを測定するいくつかのセンサを含むことになる。センサが、個々のレンズ素子が十分に位置合せされたと判定した後、機械は、次いで、他の個々のレンズ素子を固定し、かつそれを位置合せ誤差が所定の誤差閾値以下になるまで同様な方法で位置合せを行い、２つの個々のレンズ素子を共に接着することになる。

位置合せプロセスの一実施形態では、１つまたは複数の光ビーム２２は、第１の個々のレンズ素子２を通過し、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射して戻る。１つまたは複数の光ビーム２２の出口矢印２３は、１つまたは複数の光ビーム供給源２０を出るときの１つまたは複数の光ビーム２２を表している。反射矢印２５は、個々のレンズ素子と接触した後、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射して戻るときの１つまたは複数の光ビーム２２を表す。

第１の個々のレンズ素子２が、１つまたは複数の光ビーム２２が１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射して戻るように操作された後、第１の個々のレンズ素子２を実質的に確実に静止状態に留まるようにしながら、第２の個々のレンズ素子４が光軸に対して固定される。第２の個々のレンズ素子４を第１の個々のレンズ素子２と位置合せするために、１つまたは複数の光ビーム２２が、位置合せされた第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４を通して方向付けられる。第２の個々のレンズ素子４は、１つまたは複数の光ビーム２２が、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射されて戻るように操作される。第２の個々のレンズ素子４からの反射は、第２の個々のレンズ素子４をホルダに配置する前に、第１の個々のレンズ素子２だけから反射されて戻った１つまたは複数の光ビーム２２と一致することになる。第２の個々のレンズ素子４が位置合せされた後、第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４は、第１の位置合わせされた位置にある。

位置合せプロセスの他の実施形態では、１つまたは複数の光ビーム２２は、第１の個々のレンズ素子２を通過し、基準面２９に当たることになる。通過矢印２７は、第１の個々のレンズ素子２を通過する１つまたは複数の光ビーム２２を表している。

１つまたは複数の光ビーム２２が、第１の個々のレンズ素子２を通過し、基準面２９に当たるように、第１の個々のレンズ素子２が操作された後、第１の個々のレンズ素子２が実質的に確実に静止状態に留まるようにしながら、第２の個々のレンズ素子４が光軸に対して固定される。第２の個々のレンズ素子４を第１の個々のレンズ素子２と位置合せするために、１つまたは複数の光ビーム２２が、位置合せされた第１の個々のレンズ素子および第２の個々のレンズ素子４を通して方向付けられる。第２の個々のレンズ素子４は、第２の個々のレンズ素子４が位置合せされて、１つまたは複数の光ビーム２２が、基準面２９上の所定の点に位置決めされるように操作される。所定の点は、１つまたは複数の光ビーム２２が第２の個々のレンズ素子４ではなく、第１の個々のレンズ素子２を通してのみ方向付けられる場合に、１つまたは複数の光ビーム２２と一致することになる。第２の個々のレンズ素子４が位置合せされた後、第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４は、第１の位置合わせされた位置にある。

すべてのレンズ素子は、上記で述べた位置合せプロセスのいずれかと位置合せされることができる。明確化のために、以下の説明は、最初に述べた位置合せプロセスを用いる位置合せを説明するが、２番目の位置合せプロセスの使用を決して除外するものではない。

第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４が、第１の位置あわされた位置になった後、第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４は共に接着される。第１の個々のレンズ素子２を第２の個々のレンズ素子４と接着して第１の組合せ要素１２の二重レンズ（ｄｏｕｂｌｅｔ）を形成するために、セメントまたは他の適切な接着剤を使用することができる。適切な接着剤のいくつかの例は、Ｎｏｒｌａｎｄ ６１ ＵＶ光学接着剤、およびＶｉｔｒａｌｉｔ ６１２８ ＵＶエポキシ樹脂を含む。第１の組合せ要素１２の部分である第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４が異なる直径のものである場合、第１の組合せ要素は、約（＋０．００／−０．０１０ｍｍ）の許容差を有する単一の直径へと縁部を研磨することができる。

第１の個々のレンズ素子２および第２の個々のレンズ素子４が接着されて、第１の組合せ要素１２を形成した後、他の個々のレンズ素子は位置合されて、第１の組合せ要素１２の二重レンズに追加され、その後に、上記で述べたものと同じステップを繰り返すことができる。３個の個々のレンズ素子が組合せ要素を形成することの説明が以下で述べられるが、各組合せ要素は、撮像光学素子で必要な光学的品質に応じて、いくつかの個々のレンズ素子を含むことができる。

他の実施形態では、第１の組合せ要素１２が構成された後、その固定された位置から取り外される。第１の組合せ要素１２が絞りの一方の側に接着され、かつ１個の個々のレンズ素子だけが、絞りの他方の側に接着される他の実施形態では、第１の組合せ要素１２はホルダに残される。第１の組合せ要素１２が構成された後、それはホルダに残され、絞り５がホルダに配置される。絞り５がホルダ内に配置された後、第３の個々のレンズ素子６がホルダに固定される。第１の組合せ要素１２は次いで、絞り５の一方の側に接着され、また第３の個々のレンズ素子６は絞り５の他方の側に接着される。この実施形態では、構成された撮像光学素子は、適切な内視鏡で使用することができる。構成された撮像光学素子はまた、撮像光学素子の表面が、光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有するように構成することもできる。この実施形態では、第３の個々のレンズ素子６を絞り５に接着する前に、絞り５は、接着剤で充填することも、あるいは未充填のままとすることもできる。接着剤は、Ｖｉｔｒａｌｉｔ ７２５６およびＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ７３を含む任意の適切な接着剤とすることができる。絞りを接着剤で充填することは、有効な厚さを減少させること、空気と等価な厚さを減少させること、および画像の照明を、特に画像の縁周りの照明を増加することを含むいくつかの利点を有することができる。

第１の実施形態では、第１の組合せ要素１２を取り除いた後に続いて、第２の組合せ要素１４の構成を開始することができる。第２の組合せ要素１４の構成を開始するために、第３の個々のレンズ素子６がホルダに配置される。一実施形態において、第３の個々のレンズ素子６は、ホルダに存在する第２のロッドにまず固定される、または接着されることができる。第２のロッドは、第３の個々のレンズ素子６を扱うのを助けることができ、かつ第２の組合せ要素１４を形成する間、第３の個々のレンズ素子６に対する支持を提供することができる。ロッドは、ガラスから、またはプラスチックを含む任意の他の適切な材料から構成することができる。

第３の個々のレンズ素子６がホルダに固定された後、１つまたは複数の光ビーム２２にそれを通過させる。第３の個々のレンズ素子６を位置合せするために、第３の個々のレンズ素子６は、１つまたは複数の光ビーム２２が、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射されて戻るように操作される。この操作は、人間のユーザによる手動操作、または自動化された操作を含む任意の適切な方法で行うことができる。操作が自動化された方法で行われる場合、機械は、１つまたは複数の光ビーム２２が反射されて１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと戻るまで、個々のレンズ素子のそれぞれを移動させるようにプログラムすることもでき、所定の誤差限度に達するまで、少しずつ完全に位置合せされた状態へと近づける。１つまたは複数の光ビーム２２が反射されて１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと戻るように第３の個々のレンズ素子６が操作された後、第３の個々のレンズ素子６を実質的に確実に静止状態に留まるようにしながら、第４の個々のレンズ素子８がホルダに配置される。

第４の個々のレンズ素子８を第３の個々のレンズ素子６と位置合せするために、１つまたは複数の光ビーム２２は、位置合せされた第３の個々のレンズ素子６および第４の個々のレンズ素子８を通して方向付けられる。第４の個々のレンズ素子８は、１つまたは複数の光ビーム２２が、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射されて戻るように操作される。第４の個々のレンズ素子８からの反射は、第４の個々のレンズ素子８をホルダに配置する前に、第３の個々のレンズ素子６だけから反射されて戻った１つまたは複数の光ビーム２２と一致することになる。第４の個々のレンズ素子８が操作された後、第３の個々のレンズ素子６および第４の個々のレンズ素子８は、第２の位置合わせされた位置にある。

第３の個々のレンズ素子６および第４の個々のレンズ素子８が第２の位置合わせされた位置になった後、第３の個々のレンズ素子６および第４の個々のレンズ素子８は共に接着されて第１の接着された群１３を形成する。

３個の個々のレンズ素子が共に接着されて第２の組合せ要素１４を形成する一例では、第１の接着された群１３を実質的に静止状態に保ちながら、第５の個々のレンズ素子１０が第１の接着された群１３と共にホルダに配置される。

第５の個々のレンズ素子１０がホルダに固定された後、第５の個々のレンズ素子１０が位置合せを行うために操作される。第５の個々のレンズ素子１０を、前に位置合せされた第１の接着された群１３と位置合せするために、１つまたは複数の光ビーム２２は、位置合せされた第１の接着された群１３および第５の個々のレンズ素子１０を通して方向付けられる。

第５の個々のレンズ素子１０は、１つまたは複数の光ビーム２２が、１つまたは複数の光ビーム供給源２０へと反射されて戻るように操作される。第５の個々のレンズ素子１０からの反射は、第５の個々のレンズ素子１０をホルダに配置する前に、第１の接着された群１３だけから反射されて戻った１つまたは複数の光ビーム２２と一致することになる。第５の個々のレンズ素子１０が位置合せされた後、第５の個々のレンズ素子１０および第１の接着された群１３は、第３の位置合わせされた位置にある。

第１の接着された群１３および第５の個々のレンズ素子１０が、第３の位置合わせされた位置になった後、第１の接着された群１３および第５の個々のレンズ素子１０は、共に接着されて第２の組合せ要素１４を形成する。

第３の個々のレンズ素子６、第４の個々のレンズ素子８、および第５の個々のレンズ素子１０のいずれかが異なる直径のものである場合、第２の組合せ要素１４は、約（＋０．００／−０．０１０ｍｍ）の許容差になるまで単一の直径に縁部を研磨することができる。第２の組合せ要素１４は、縁部を研磨して、第１の組合せ要素１２とほぼ同じ直径にすることができる。

第３の個々のレンズ素子６、第４の個々のレンズ素子８、および第５の個々のレンズ素子１０が接着されて第２の組合せ要素１４を形成した後、他の個々のレンズ素子を、上記で述べたものと同じステップに従って、位置合せを行い、第２の組合せ要素１４の三重レンズ（ｔｒｉｐｌｅｔ）へと追加することができる。各組合せ要素は、撮像光学素子で必要な光学的品質に応じて、いくつかの個々のレンズ素子を含むことができる。個々のレンズ素子のそれぞれは、第５の個々のレンズ素子１０を第１の接着された群１３に追加することに関して上記で述べたように追加される。例えば、第６の個々のレンズ素子が第２の組合せ要素１４に追加される場合、それは、第２の組合せ要素１４と位置合せを行い、かつ接着されることになる。

第１の組合せ要素１２と第２の組合せ要素１４が共に完了した後、第１の組合せ要素１２、絞り５、および第２の組合せ要素１４が、ホルダに配置される。絞り５は、第１の組合せ要素１２の外径、および第２の組合せ要素１４の外径とほぼ同じ寸法の外径を有することができる。

第１の組合せ要素１２が、次いで、絞り５の一方の側に接着される。絞り５は、任意の適切な厚さとすることができる。一実施形態では、絞り５は、約０．０１ｍｍの厚さとすることができる。第１の組合せ要素１２が絞り５の一方の側に接着された後、第２の組合せ要素１４が絞り５の他の側に接着され、レンズ組立体１６が形成される。この実施形態では、第２の組合せ要素１４を絞り５に接着する前に、絞り５は、接着剤で充填することも、あるいは未充填のままとすることもできる。接着剤は、Ｖｉｔｒａｌｉｔ ７２５６およびＮｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ７３を含む任意の適切な接着剤とすることができる。絞りを接着剤で充填することは、有効な厚さを減少させること、および画像の照明を、特に画像の縁周りの照明を増加することを含むいくつかの利点を有することができる。図３は、人の毛髪の寸法と比較したレンズ組立体１６の一例である。図４は、レンズ組立体１６の大きさの他の例である。図４のレンズ組立体１６は、約１ｍｍの長さと約０．５ｍｍの直径を有する。

上記で述べた方法に従って構成されたレンズ組立体１６は良好な画像品質を有し、かつ良好な画像を画像取込み装置または画像検出装置に送ることができる。上記で述べた方法は、レンズ組立体１６と同様の、レンズ組立体の表面が約３分未満の傾きを有し、かつ約０．００５ｍｍ未満の偏心を有することのできるレンズ組立体を作成する。本方法はまた、約８５％と約９０％の間の歩留まり損失（ｙｉｅｌｄ ｌｏｓｓ）を有するであろうレンズ組立体１６のものと同じ寸法、同じ仕様のレンズを作成する従来方法と比較して、約０％と約５％の間の歩留まり損失となりうる。歩留まりという用語は、本明細書では、生成される画像品質のため、指定された撮像機能には適していない、製作された光学素子のパーセンテージを記述するために使用される。

レンズ組立体１６は、次いで、画像取込み装置または画像検出装置と共に装置内に配置することができる。このような装置は内視鏡とすることができる。内視鏡は、側視（ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ）内視鏡または前方視（ｆｒｏｎｔ ｖｉｅｗ）内視鏡とすることができる。レンズ組立体１６を含む内視鏡の一実施形態を図５で見ることができる。図５は、便宜的に前方視内視鏡である内視鏡５０を示す。内視鏡５０は、内視鏡の使用中に曲げ操作を行うための２つの曲げ操作アーム５４を含む操作部５４を有する。操作部５４は、内視鏡５０の近位端にあり、内視鏡手技中は、実施者の管理下にある。内視鏡５０はまた、内視鏡手技中に、患者の中に挿入される細長い挿入部５２を含む。この例示的な内視鏡では、撮像機能だけが示されているが、内視鏡はまた、液の送達および除去、ならびに内視鏡５０の遠位端５８の周囲領域で医療器具を使用することを含むこともできる。遠位端５８で示されているのは、レンズ組立体１６、画像取込み装置２０、およびレンズ組立体１６を遠位端５８の外の環境から分離する窓部２２である。窓部２２は、両平面、平凸、平凹、凹凸、およびこれらの形状のバリエーションを含む任意の適切な形状のものとすることができる。窓部２２の左の矢印は、レンズ組立体１６により取り込まれる視野域を表す。

レンズ組立体１６は、望ましい用途に対するフィルタを含むことができ、用途に従って選択することができる。フィルタは、画像検出装置または画像取込み装置から最も遠い面を含む任意の適切な位置に含めることができる。

上記で述べたレンズ組立体１６の作成方法は、ユーザにより行うことができるが、あるいは自動化することもできる。個々のレンズ素子の位置合せおよび接着を行い、かつ組合せ要素を絞りに接着する方法中に、部品の操作は、人間のユーザまたはロボット的ユーザにより行うことができ、ロボット的ユーザは、上記で述べたように適正に位置合せされ、かつ接着されるように部品を操作すべくプログラムされる。

本発明は、特定の実施形態で述べられてきたが、本発明は、このような諸実施形態により限定されるものと解釈されるべきではなく、添付の特許請求の範囲に従って解釈すべきであることを理解されたい。

レンズ組立体１６と同様のレンズ組立体が、光路図である図６で示されている。各素子の指定を以下で見ることができる。一覧にした材料（寸法、形状、光学的特性）は、例として提供されており、本発明の範囲または趣旨を、例において具体的に示されたものに限定するものではない。

厚さおよび直径はミリメートルで一覧にしている。表面の一覧は、図６の左側から開始し、図６の右へと進む。

展開されたプリズム１８ならびに画像取込み装置２０が示されている。画像取込み装置２０は、ＣＣＤ（電荷結合素子）を含む任意の適切な装置とすることができる。窓部２２がまた示されている。窓部２２は、内視鏡の周囲の環境を含む環境から、レンズ組立体１６、プリズム１８、および画像取込み装置２０を分離するために使用することができる。窓部２２は、プラスチック、ガラス、またはサファイアガラスを含む任意の適切な材料とすることができる。絞り１７を、レンズ組立体１６の構造内に見ることができる。レンズ組立体１６では、個々のレンズ素子のそれぞれが高度に位置合せされており、レンズ組立体１６の表面は、許容差の影響を含めて、約３分未満の傾き、および約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する。

１ 撮像光学素子
２ 第１の個々のレンズ素子
４ 第２の個々のレンズ素子
５ 絞り
６ 第３の個々のレンズ素子
８ 第４の個々のレンズ素子
１０ 第５の個々のレンズ素子
１２ 第１の組合せ要素
１３ 第１の接着された群
１４ 第２の組合せ要素
１６ レンズ組立体
１７ 絞り
１８ プリズム
２０ １つまたは複数の光ビーム供給源、画像取込み装置
２２ １つまたは複数の光ビーム、窓部
２３ 出口矢印
２５ 反射矢印
２７ 通過矢印
２９ 基準面
５０ 内視鏡
５２ 細長い挿入部
５４ 曲げ操作アーム、操作部
５８ 遠位端

Claims (34)

1. 撮像光学素子を作成する方法であって、
   （ａ）第１の個々のレンズ素子をホルダに固定するステップと、
   （ｂ）前記第１の個々のレンズ素子を通して、１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、
   （ｃ）前記第１の個々のレンズ素子を、前記１つまたは複数の光ビームの光軸と位置合せするステップと、
   （ｄ）第２の個々のレンズ素子を前記ホルダに固定するステップと、
   （ｅ）前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子を通して、前記１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、
   （ｆ）前記第１の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームを、前記第２の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームと位置合せして、前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子を、第１の位置合わせされた位置に配置するステップと、
   （ｇ）前記第１の位置合わせされた位置で、前記第１の個々のレンズ素子を前記第２の個々のレンズ素子に接着して、第１の組合せ要素を形成するステップと、
   を含む方法。
2. （ａ）前記ホルダに絞りを配置するステップと、
   （ｂ）第３の個々のレンズ素子を前記ホルダに固定するステップと、
   （ｃ）前記第１の組合せ要素を前記絞りの一方の側に接着するステップと、
   （ｄ）前記第３の個々のレンズ素子を前記絞りの他方の側に接着するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子が、前記第１の個々のレンズ素子から反射されて戻った前記１つまたは複数の光ビームを、前記第２の個々のレンズ素子から反射されて戻った前記１つまたは複数の光ビームと位置合せすることにより、前記第１の位置合わせされた位置に配置される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子が、前記第１の個々のレンズ素子を通過する前記１つまたは複数の光ビームを、前記第２の個々のレンズ素子を通過する前記１つまたは複数の光ビームと位置合せすることにより、前記第１の位置合わせされた位置に配置される、請求項１に記載の方法。
5. （ａ）前記第１の組合せ要素を前記ホルダから取り外すステップと、
   （ｂ）第３の個々のレンズ素子をホルダに固定するステップと、
   （ｃ）前記第３の個々のレンズ素子を通して１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、
   （ｄ）前記第３の個々のレンズ素子を、前記１つまたは複数の光ビームの前記光軸と位置合せするステップと、
   （ｅ）第４の個々のレンズ素子を前記ホルダに固定するステップと、
   （ｆ）前記第３の個々のレンズ素子および前記第４の個々のレンズ素子を通して前記１つまたは複数の光ビームを方向付けるステップと、
   （ｇ）前記第３の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームを、前記第４の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームと位置合せして、前記第３の個々のレンズ素子および前記第４の個々のレンズ素子を第２の位置合わせされた位置に配置するステップと、
   （ｈ）前記第２の位置合わせされた位置で、前記第３の個々のレンズ素子を前記第４の個々のレンズ素子に接着するステップと、
   （ｉ）前記第１の組合せ要素および絞りを前記ホルダに配置するステップと、
   （ｊ）前記第１の組合せ要素を前記絞りの一方の側に接着するステップと、
   （ｋ）前記第２の組合せ要素を前記絞りの他方の側に接着するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. ステップ（ｈ）とステップ（ｉ）との間に、
   第５の個々のレンズ素子を前記ホルダに固定するサブステップと、
   前記第３の個々のレンズ素子、第４の個々のレンズ素子、および第５の個々のレンズ素子を通して前記１つまたは複数の光ビームを方向付けるサブステップと、
   前記第３の個々のレンズ素子および前記第４の個々のレンズ素子を通して方向付けられた前記１つまたは複数の光ビームを、前記第５の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームと位置合せするサブステップと、
   前記第５の個々のレンズ素子、前記第３の個々のレンズ素子、および前記第４の個々のレンズ素子を第３の位置合わせされた位置に配置するサブステップと、
   前記第３の位置合わせされた位置で、前記第５の個々のレンズ素子を前記第４の個々のレンズ素子に接着して第２の組合せ要素を形成するサブステップと、
   を含むステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記第３の個々のレンズ素子および前記第４の個々のレンズ素子が、前記第３の個々のレンズ素子から反射されて戻った前記１つまたは複数の光ビームを、前記第４の個々のレンズ素子から反射されて戻った前記１つまたは複数の光ビームと位置合せすることにより、前記第２の位置合わせされた位置に配置される、請求項５に記載の方法。
8. 前記第３の個々のレンズ素子および前記第４の個々のレンズ素子が、前記第３の個々のレンズ素子を通過する前記１つまたは複数の光ビームを、前記第４の個々のレンズ素子を通過する前記１つまたは複数の光ビームと位置合せすることにより、前記第２の位置合わせされた位置に配置される、請求項５に記載の方法。
9. ステップ（ｇ）の後に、
   第６の個々のレンズ素子を前記ホルダに固定するサブステップと、
   前記第１の個々のレンズ素子、前記第２の個々のレンズ素子、および前記第６の個々のレンズ素子を通して、前記１つまたは複数の光ビームを方向付けるサブステップと、
   前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームを、前記第６の個々のレンズ素子からの前記１つまたは複数の光ビームと位置合せするサブステップと、
   前記第６の個々のレンズ素子、前記第１の個々のレンズ素子、および前記第２の個々のレンズ素子を第４の位置合わせされた位置に配置するサブステップと、
   前記第４の位置合わせされた位置で、前記第６の個々のレンズ素子を、前記第２の個々のレンズ素子に接着するサブステップと、
   を含むステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記個々のレンズ素子が、接着剤により接着されて組合せ要素を形成する、請求項１に記載の方法。
11. 前記接着剤がＮｏｒｌａｎｄ ６１ ＵＶ光学接着剤である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記絞りが接着剤で充填される、請求項２に記載の方法。
13. 前記絞りが接着剤で充填される、請求項５に記載の方法。
14. 前記組合せ要素が、前記絞りに接着される前に縁部が研磨される、請求項１に記載の方法。
15. 前記個々のレンズ素子がガラスである、請求項１に記載の方法。
16. 前記個々のレンズ素子がプラスチックである、請求項１に記載の方法。
17. 個々のレンズ素子のそれぞれが、少なくとも１つの平坦な面を有する、請求項１に記載の方法。
18. 個々のレンズ素子のそれぞれが、少なくとも１つの湾曲した面を有する、請求項１に記載の方法。
19. 前記第１の組合せ要素および前記第２の組合せ要素が、Ｖｉｔｒａｌｉｔ ６１２８ ＵＶエポキシ樹脂で前記絞りに接着される、請求項１に記載の方法。
20. 前記撮像光学素子が、約０．５ｍｍの直径を有する、請求項１に記載の方法。
21. 前記第１の個々のレンズ素子および前記第２の個々のレンズ素子が、ホルダ内に固定される、請求項１に記載の方法。
22. 前記１つまたは複数の光ビームが画像を生成する、請求項１に記載の方法。
23. 前記１つまたは複数の光ビームが、レーザ源からのものである、請求項１に記載の方法。
24. 操作部と、
    撮像光学素子を含む挿入部であって、前記撮像光学素子が、光軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着された少なくとも２つの個々のレンズ素子から構成された第１の組合せ要素と、少なくとも１つの個々のレンズ素子から構成された第２の組合せ要素と、前記第１の組合せ要素と前記第２の組合せ要素との間に配置された絞りとを備えており、前記撮像光学素子の表面が、前記光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ前記光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する、挿入部と、
    を備える内視鏡。
25. 前記第２の組合せ要素が、少なくとも２つの個々のレンズ素子を備え、
    前記少なくとも２つの個々のレンズ素子が、光軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着される、請求項２４に記載の内視鏡。
26. 前記絞りが接着剤で充填される、請求項２４に記載の内視鏡。
27. 撮像光学素子であって、
    光学軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着される少なくとも２つの個々のレンズ素子から構成される第１の組合せ要素と、
    少なくとも１つの個々のレンズ素子から構成される第２の組合せ要素と、
    前記第１の組合せ要素と第２の組合せ要素の間に配置される絞りと、
    を備えており、
    前記撮像光学素子の表面が、前記光軸に対して約３分未満の傾きを有し、かつ前記光軸に対して約０．００５ｍｍ未満の偏心を有する、撮像光学素子。
28. 前記第２の組合せ要素が、少なくとも２つの個々のレンズ素子を備え、
    前記少なくとも２つの個々のレンズ素子が、光軸に沿って互いに位置合せされ、かつ互いに接着される、請求項２７に記載の撮像光学素子。
29. 前記絞りが接着剤で充填される、請求項２７に記載の撮像光学素子。
30. 個々のレンズ素子のそれぞれが、１つの湾曲した面と、１つの平坦な面とを有する、請求項２７に記載の撮像光学素子。
31. 前記第２の組合せ要素に接着されたフィルタをさらに備える、請求項２７に記載の撮像光学素子。
32. 前記撮像光学素子が約０．５ｍｍの直径を有する、請求項２７に記載の撮像光学素子。
33. 前記個々のレンズ素子がガラスである、請求項２７に記載の撮像光学素子。
34. 前記個々のレンズ素子がプラスチックである、請求項２７に記載の撮像光学素子。

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