JP2014054312A - Electronic endoscope device and imaging module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子内視鏡装置及び撮像モジュールに係り、特に、フレア対策を施した電子内視鏡装置及び撮像モジュールに関する。 The present invention relates to an electronic endoscope apparatus and an imaging module, and more particularly, to an electronic endoscope apparatus and an imaging module with a countermeasure against flare.
内視鏡スコープ先端部に撮像モジュールを内蔵し、この撮像モジュールで撮像した被検体の体腔内観察画像をモニタ画面に表示する電子内視鏡装置では、撮像画像の品質を向上させるために、フレア対策を施したものがある。 In an electronic endoscope apparatus that has a built-in imaging module at the distal end of an endoscope scope and displays a body cavity observation image of a subject imaged by the imaging module on a monitor screen, a flare is used to improve the quality of the captured image. Some measures have been taken.
例えば下記の特許文献1に記載の電子内視鏡装置では、入射光の光路を撮像素子受光面側に略直角に変更するプリズムの前段にフレア絞りを設け、入射光路内で反射したフレア光が撮像素子に入射しない様にしている。 For example, in the electronic endoscope apparatus described in Patent Document 1 below, a flare stop is provided in front of a prism that changes the optical path of incident light to a substantially right angle on the light receiving surface side of the image sensor, and flare light reflected in the incident optical path is The light is not incident on the image sensor.
しかし、上述したフレア絞りを通過した入射光であっても、例えば、撮像素子受光面を保護するために撮像素子前面に貼り付けたカバーガラスの側端面で反射する場合があり、この反射光が撮像素子に入射すると、撮像画質を劣化させてしまう。 However, even incident light that has passed through the flare stop described above may be reflected by, for example, the side end surface of a cover glass attached to the front surface of the image sensor to protect the light receiving surface of the image sensor. When the light enters the image sensor, the image quality of the image is deteriorated.
カバーガラスの側端面での反射を抑制するために、例えば下記の特許文献2では、カバーガラスの側端面に低屈折材料で成る多層膜或いは単層膜を反射防止部材として設け、反射防止部材内に浸入してきた光を吸収する様にしている。 In order to suppress reflection at the side end surface of the cover glass, for example, in Patent Document 2 below, a multilayer film or a single layer film made of a low refractive material is provided on the side end surface of the cover glass as an antireflection member, It is designed to absorb the light that has penetrated the water.
特許文献2に記載の従来技術では、カバーガラスの側端面から反射防止部材内に浸入してきた光を反射防止部材内で吸収してしまい、この浸入光が迷光となって撮像素子側に洩れ出るのを阻止することができる。しかし、カバーガラスの側端面に向かって進む光のうち、カバーガラス側端面と反射防止部材との境界面で反射した光は、反射防止部材内に入ることなく、撮像素子側に反射されてしまう。この反射光が撮像素子に受光されると、撮像画像の画質が劣化してしまう。 In the prior art described in Patent Document 2, light that has entered the antireflection member from the side end face of the cover glass is absorbed in the antireflection member, and this intrusion light becomes stray light and leaks to the image sensor side. Can be prevented. However, of the light traveling toward the side end face of the cover glass, the light reflected at the boundary surface between the cover glass side end face and the antireflection member is reflected to the image sensor side without entering the antireflection member. . When the reflected light is received by the image sensor, the image quality of the captured image is degraded.
なお、カバーガラスを例に説明したが、例えば特許文献1に記載されたプリズム等の他の光学部材に撮像素子を直接取り付ける場合も同様であり、光学部材の側端面での反射を抑制する必要がある。 Although the cover glass has been described as an example, the same applies to the case where the imaging element is directly attached to another optical member such as a prism described in Patent Document 1, for example, and it is necessary to suppress reflection on the side end surface of the optical member. There is.
本発明の目的は、カバーガラス等の光学部材の側端面で反射した光が撮像素子に入射するのを抑制し、撮像画像の画質向上を図ることができる撮像モジュールと、この撮像モジュールを搭載した電子内視鏡装置を提供することにある。 An object of the present invention is to mount an imaging module capable of suppressing the light reflected by the side end surface of an optical member such as a cover glass from entering the imaging element and improving the image quality of the captured image, and the imaging module. An electronic endoscope apparatus is provided.
本発明の撮像モジュールは、撮像素子と、該撮像素子の受光面に貼り合わされ該撮像素子の有効エリアに入射光を導く光学部材と、該光学部材の前記有効エリアに対し垂直となる側端面に積層された半透明の光吸収層とを備える撮像モジュールであって、屈折率n1の材料で形成された前記光学部材に対し、前記光吸収層の屈折率n2をn2≒n1としたことを特徴とする。 The imaging module of the present invention includes an imaging element, an optical member that is bonded to the light receiving surface of the imaging element and guides incident light to an effective area of the imaging element, and a side end surface that is perpendicular to the effective area of the optical member. An imaging module including a laminated translucent light absorption layer, wherein the refractive index n2 of the light absorption layer is set to n2≈n1 with respect to the optical member formed of a material having a refractive index n1. And
本発明の電子内視鏡装置は、上記の撮像モジュールを内視鏡スコープ先端部に内蔵したことを特徴とする。 An electronic endoscope apparatus according to the present invention is characterized in that the imaging module described above is built in a distal end portion of an endoscope scope.
本発明によれば、光学部材の側端面で反射する光を極力低下することができるため、光学部材の側端面に起因するフレア光を抑制でき、高品質な画像を撮像できると共に、装置の小型化を図ることが可能となる。 According to the present invention, since the light reflected by the side end surface of the optical member can be reduced as much as possible, flare light caused by the side end surface of the optical member can be suppressed, a high-quality image can be taken, and the size of the apparatus can be reduced. Can be achieved.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のシステム全体を示した構成図である。本実施形態の電子内視鏡装置(内視鏡システム)10は、内視鏡スコープ12と、本体装置を構成するプロセッサ装置14及び光源装置16とから構成される。内視鏡スコープ12は、患者(被検体)の体腔内に挿入される可撓性の挿入部20と、挿入部20の基端部分に連設された操作部22と、プロセッサ装置14及び光源装置16に接続されるユニバーサルコード24とを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire system of an electronic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. An electronic endoscope apparatus (endoscope system) 10 according to the present embodiment includes an endoscope scope 12, a processor device 14 and a light source device 16 that constitute a main body device. The endoscope scope 12 includes a
挿入部20の先端には先端部26が連設され、先端部26内に、体腔内撮影用の撮像チップ(撮像素子)54(図3参照)が内蔵される。先端部26の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部28が設けられている。湾曲部28は、操作部22に設けられたアングルノブ30が操作されたとき、挿入部20内に挿設されたワイヤが押し/引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部26が体腔内で所望の方向に向けられる。
A
ユニバーサルコード24の基端にはコネクタ36が設けられている。コネクタ36は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置14に接続される他、光源装置16にも接続される。
A
プロセッサ装置14は、ユニバーサルコード24内に挿通されたケーブル68(図3参照)を介して内視鏡スコープ12に給電を行い、撮像チップ54の駆動を制御すると共に、撮像チップ54からケーブル68を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。
The processor device 14 supplies power to the endoscope scope 12 via a cable 68 (see FIG. 3) inserted into the
プロセッサ装置14で変換された画像データは、プロセッサ装置14にケーブル接続されたモニタ38に内視鏡撮影画像(観察画像)として表示される。また、プロセッサ装置14は、コネクタ36を介して光源装置16とも電気的に接続され、光源装置16を含め電子内視鏡装置10の動作を統括的に制御する。
The image data converted by the processor device 14 is displayed as an endoscopic image (observation image) on a monitor 38 connected to the processor device 14 by a cable. The processor device 14 is also electrically connected to the light source device 16 via the
図2は、内視鏡スコープ12の先端部26の先端面26aを示した正面図である。図2に示すように、先端部26の先端面26aには、観察窓40と、照明窓42と、鉗子出口44と、送気・送水用ノズル46が設けられている。
FIG. 2 is a front view showing the
観察窓40は、先端面26aの中央且つ片側に偏心して配置されている。照明窓42は、観察窓40に関して対称な位置に2個配され、体腔内の被観察部位に光源装置16からの照明光を照射する。
The
鉗子出口44は、挿入部20内に配設された鉗子チャンネル70(図3参照)に接続され、操作部22に設けられた鉗子口34(図1参照)に連通している。鉗子口34には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口44から体腔内に出される。
The
送気・送水用ノズル46は、操作部22に設けられた送気・送水ボタン32(図1参照)の操作に応じて、光源装置16に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓40や体腔内に向けて噴射する。
The air supply /
図3は内視鏡スコープ12の先端部26の縦断面図である。図3に示すように、観察窓40の奥には、撮像モジュール50が配置されている。本実施形態の撮像モジュール50は、対物レンズ光学系51と、プリズム56と、カバーガラス55と撮像チップ54とを備える。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
この撮像モジュール50は、体腔内の被観察部位からの像光を取り込むための対物レンズ光学系51を保持する鏡筒52を持つ。鏡筒52は、挿入部20の中心軸に対物レンズ光学系51の光軸が平行となるように取り付けられている。鏡筒52の後端には、対物レンズ光学系51を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ54に向けて導光するプリズム56が接続されている。
The
撮像チップ54は、半導体チップに信号読出回路が形成されその上に有機層でなる光電変換層が積層された単板式カラー画像撮像用の撮像素子58と、撮像素子58の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路60とが半導体チップに形成された撮像チップであり、支持基板62上に実装されている。
The
撮像素子58の撮像面(受光面)58aには、透明ガラス製の平行平板でなる保護用カバーガラス55の下面側が接着材で貼り付け固定され、このカバーガラス55の上面が、プリズム56の光出射面に接着材で貼り付け固定される。つまり、撮像面58aとプリズム56の光出射面とは平行に対面するように配置される。
The lower surface side of the
挿入部20の後端に向けて延設された支持基板62の後端部には、複数の入出力端子62aが支持基板62の幅方向に並べて設けられている。入出力端子62aには、ユニバーサルコード24を介してプロセッサ装置14との各種信号のやり取りを媒介するための信号線66が接合されている。入出力端子62aは、支持基板62に形成された配線やボンディングパッド等(図示せず)を介して撮像チップ54内の周辺回路60と電気的に接続されている。
A plurality of input /
信号線66は、可撓性の管状のケーブル68内にまとめて挿通されている。ケーブル68は、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に接続されている。
The signal lines 66 are collectively inserted into a flexible tubular cable 68. The cable 68 is inserted through each of the
また、図2,図3では図示を省略しているが、照明窓42の奥には、照明部が設けられている。照明部には、光源装置16からの照明光を導くライトガイドの光出射端が配されており、この光出射端が照明窓42に対面して設けられている。ライトガイドは、ケーブル68と同様に、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に入射端が接続されている。
Although not shown in FIGS. 2 and 3, an illumination unit is provided in the back of the
尚、本実施形態で用いる撮像素子58は、光電変換層積層型であるが、半導体チップ表面に複数のフォトダイオードを二次元配列した周知のCCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサでも良い。
The
図4は、図3に示す撮像素子58部分の拡大断面模式図である。光電変換層積層型の撮像素子58は、半導体基板110に形成される。この半導体基板110の表面部には、信号読出回路としてのCMOS回路等のMOS回路71が画素毎に形成されている。信号読出回路は、CCD型でも良い。光電変換層積層型撮像素子については、本願出願人が先に出願し既に公開された特開2011―243945号などがある。
FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of the
半導体基板110の表面には絶縁層111が積層されると共に、この絶縁層111内に配線層112が埋設される。この配線層112は、上層を透過して洩れてきた入射光が信号読出回路71等に入射しない様にする遮蔽板の機能も果たす。
An insulating
絶縁層111の表面には、画素毎に区分けされ上方(光入射方向)から見たとき正方格子状に配列される複数の画素電極膜113が成膜されている。各画素電極膜113には、半導体基板110の表面にまで達する縦配線114が立設され、各縦配線114は、半導体基板110の表面に形成された図示省略の信号電荷蓄積部に接続される。
On the surface of the insulating
画素毎に設けられた信号読出回路71は、対応する信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷量に応じた信号を被写体画像信号として外部に読み出す様になっている。本実施形態では、画素電極膜113は、有効画素領域(撮像領域)に設けられる。
The
正方格子状に配列形成された複数の画素電極膜113の上には、光電変換機能を有する受光層103が各画素電極膜共通に一枚構成で積層され、その上に、同様に一枚構成の上部電極膜(対向電極膜,共通電極膜ともいう。)104が、画素電極膜113に対して光入射側の上層として積層される。図3で説明した受光面58aは、受光層103が該当し、受光層103と、これを上下に挟む下部電極膜(画素電極膜)113,上部電極膜104とで光電変換部が形成される。
On the plurality of
上部電極膜104は、絶縁層111の表面に露出する対向電圧供給電極膜115に配線116を介して電気的に接続状態となっており、配線116を介して、撮像素子外部から所要電圧が印加される。
The
上部電極膜104の上には保護層117が積層され、その上に、各画素電極膜113に対応するカラーフィルタ120が積層される。例えば三原色の赤(R)緑(G)青(B)のカラーフィルタがベイヤ配列され、或いは、補色系のカラーフィルタが積層される。カラーフィルタ層120の上に、オーバーコート層(保護層)118が積層される。
A
オーバーコート層118の上に、ガラス製の平行平板でなる保護用カバーガラス55が接着材で貼り付け固定される。カバーガラス55は、本実施形態では矩形形状を成し、その四周の側端面に、半透明の光吸収膜(光吸収層)55aが塗布されている。カバーガラス55は、撮像素子58の矩形状の有効画素領域(有効エリア:撮像領域)の全域を完全に覆う様に、有効画素領域より若干大きめに成形されている。
On the
本実施形態の撮像素子58は、通常のイメージセンサで画素毎に積層されるマイクロレンズ(トップレンズ)は設けられておらず、マイクロレンズ非搭載型となっている。このため、カラーフィルタ層120とオーバーコート層118との間は隙間が無い密着状態になっており、オーバーコート層118の表面は平面になっている。
The
このため、カバーガラス55を、撮像素子58のオーバーコート層118表面に直貼りすることができる。また、プリズム56の光出射面と受光層103との間に隙間が全く形成されない構造のため、隙間内の防湿を図る必要がなく、湿気による撮像画像の画質劣化を心配する必要がない。
For this reason, the
上述した上部電極膜104は、受光層103に光を入射させる必要があるため入射光に対して透明な導電性材料で構成される。上部電極膜104の材料としては、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物(TCO:Transparent Conducting Oxide)を用いることができる。
Since the
Au(金)などの金属薄膜も用いることができるが、透過率を90%以上得ようとして膜厚を薄くすると、抵抗値が極端に増大するため、TCOの方が好ましい。TCOとして、特に、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、酸化錫、弗素ドープ酸化錫(FTO)、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化チタン等を好ましく用いることができる。プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からはITOが最も好ましい。なお、上部電極膜104は、実施形態では全画素で共通の一枚構成としているが、画素毎に分割し各々を電源に接続する構成であっても良い。
A metal thin film such as Au (gold) can also be used. However, if the film thickness is reduced in order to obtain a transmittance of 90% or more, the resistance value increases drastically, so TCO is preferable. As TCO, indium tin oxide (ITO), indium oxide, tin oxide, fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide (AZO), titanium oxide, and the like can be preferably used. ITO is most preferable from the viewpoints of process simplicity, low resistance, and transparency. Note that the
下部電極膜(画素電極膜)113は、画素毎に分割された薄膜であり、透明又は不透明の導電性材料で構成される。下部電極膜113の材料として、Cr,In,Al,Ag、W、TiN(窒化チタン)等の金属や、TCOを用いることができる。
The lower electrode film (pixel electrode film) 113 is a thin film divided for each pixel, and is made of a transparent or opaque conductive material. As a material of the
保護層117、オーバーコート層118は、透明な絶縁材料、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、アルミナ(Al2O3)、ポリパラキシレン系樹脂、アクリル樹脂、全フッ素透明樹脂(サイトップ)等で構成される。
The
保護層117、オーバーコート層118は、化学気相法(CVD法)、原子層堆積法(ALD ALCVD)等の周知の技術で形成し、必要に応じてCVD法、原子層堆積法等で堆積された複数の絶縁膜と組み合わせた多層膜であってもよい。平滑化層、オーバーコート層は、成膜した後、化学機械研磨(CMP)により、凸部を除去し平滑、平坦化する。
The
保護層117、オーバーコート層118の厚みはそれぞれの機能を果たし、かつ極力薄いことが望ましく、それぞれ、0.1μm〜10μmが好ましい。
The thickness of the
図5は、撮像チップ54と、カバーガラス55と、プリズム56の分解斜視図である。プリズム56が取り付けられている対物レンズ光学系51の図示は省略している。撮像チップ54の撮像素子58表面にカバーガラス55が接着材により貼り付け固定されており、このカバーガラス55の表面を、接着材により、プリズム56の光出射面に貼り付けることにより、撮像モジュールが製造される。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the
図6は、カバーガラス55の端部断面図である。カバーガラス55は、屈折率n1の透明材料を平行平板状に成形して構成し、その四周の側端面に、屈折率n2の半透明膜でなる光吸収膜55aを形成している。
FIG. 6 is an end cross-sectional view of the
本実施形態では、フレア光対策として、次に記載する2つの対策(a)(b)を併用することにしている。 In the present embodiment, two countermeasures (a) and (b) described below are used in combination as a countermeasure against flare light.
対策(a):カバーガラス55と光吸収膜55aとの境界面で光が反射しない様に、両者の屈折率の関係をn1≒n2とする。
Countermeasure (a): The relationship between the refractive indexes of both is set to n1≈n2 so that the light is not reflected at the boundary surface between the
対策(b):カバーガラス55と光吸収膜55aとの境界面で反射した光(フレア光)が撮像チップ54の有効撮像領域(有効エリア)に入らない様に、撮像チップ54の有効エリアに対してカバーガラス55の大きさを決めている。
Countermeasure (b): In an effective area of the
先ず、対策(a)について説明する。カバーガラス55の側端面と光吸収膜55aとの境界面に入射してくる光80は、境界面で反射する反射光81と、境界面を通して光吸収膜55a内に浸入する透過光82とに分けられる。反射光81は、入射光80が斜め入射光の場合、撮像素子58側に入射することになる。
First, the countermeasure (a) will be described. The light 80 incident on the boundary surface between the side end surface of the
入射光80のうち、どの程度が反射光81になるかの反射率Rは、屈折率n1,n2と境界面への入射角によって決められる。境界面に垂直に入射する光の反射率Rは、周知の様に、{(n1−n2)/(n1+n2)}の2乗で表される。このため、光吸収膜55aの屈折率n2をカバーガラス55の屈折率n1にすることで、原理的に反射光81を無くすことができる。つまり、n1=n2とは、カバーガラス55と光吸収膜55aとの間に光学的な界面が存在しないことを意味し、これは、斜め入射光に対しても言えることである。
The reflectivity R of how much of the
しかし、実際に別材料でn1=n2となる材料を選択するのは困難であるため、光吸収膜55aの屈折率n2を
0.9×n1≦n2≦1.1×n1
程度の値としても、良い。この程度の違いであれば、境界面の反射光の比率を実際上問題無い程度に低下させることができる。
However, since it is difficult to actually select a material that satisfies n1 = n2 with another material, the refractive index n2 of the
The degree value is also good. With such a difference, the ratio of the reflected light at the boundary surface can be reduced to a practically no problem level.
或いは、カバーガラス55の基材と光吸収膜55aの基材とを同一材料としても良い。例えばカバーガラス55の端面部分に、光吸収用として、特定波長に対して吸収率が高いフィルタ材料である色素粒子や顔料粒子、または、ND(減光)フィルタ材料たとえばカーボンブラック粒子等を混入させ、半透明な光吸収膜55aを形成しても良い。特定波長とは、白色光撮影で用いられる400nm〜700nmとするのが良く、例えば中心となる緑の波長550nmとしても良い。
Or it is good also considering the base material of the
この場合、光吸収用の微粒子を混入して光吸収膜55a部分の屈折率がカバーガラス55の基材の屈折率と違ってきたとしても、0.9×n1≦n2≦1.1×n1の範囲内とすれば、フレア光の影響を抑制可能である。屈折率をn1≒n2とすることで、光吸収膜55aの膜厚は薄くて済み、カバーガラスの小型化を図ることが可能となり、撮像モジュール全体の小型化にも繋がる。
In this case, even if light absorption fine particles are mixed and the refractive index of the
尚、屈折率は、色すなわち光の波長によって異なって来る。このため、上記のn1=n2(あるいはn1≒n2)とする波長は、内視鏡で多く使われる400nm〜700nmの波長帯を考えて、緑色(波長550nm近傍)とするのが望ましい。 The refractive index varies depending on the color, that is, the wavelength of light. For this reason, it is desirable that the wavelength n1 = n2 (or n1≈n2) be green (wavelength near 550 nm) in consideration of a wavelength band of 400 nm to 700 nm often used in endoscopes.
次に、対策(b)について説明する。図7は、カバーガラス55に入射する入射光と像高との関係を示す図である。F値“8”の光学系射出瞳からカバーガラス55に入射する光の内、像高1.4mmとなる入射光と像高1.6mmとなる入射光とを具体的に計算している。計算条件は、図8(a)(b)に示す通りである。
Next, countermeasure (b) will be described. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the incident light incident on the
今、像高1.4mmの位置を、撮像素子58の有効エリアの端となるようにカバーガラス55を撮像素子チップ58に貼り合わせているとする。そして、光吸収膜55aとカバーガラス55との間の境界面の位置を、光軸中心から1.45mmとしている。光吸収膜55aは薄くて良いため、実質的に、カバーガラス55の端までの大きさを1.45mmとしている。
Now, it is assumed that the
像高1.4mmの入射光は、カバーガラス55の端面には達しないため、迷光は発生しない。これに対し、図7の部分拡大図である図9に示す様に、像高1.6mmの入射光は、カバーガラス55の端面で反射して迷光となり、光軸中心から1.3mmの位置(有効エリア内側)に落ちてしまう。
Since incident light with an image height of 1.4 mm does not reach the end face of the
つまり、この迷光が有効エリア内に落射しないように光学系,撮像系を設計すれば良い。この例で言えば、像高1.4mmまでの範囲を有効エリアとする撮像素子を用い、カバーガラス55の端までの距離を1.45mmとしている。そして、F値“8”の絞りで主光線の入射角が15.0度(図8(a)参照)の光が撮像素子に入射しない光学系とすれば良い。
That is, the optical system and the imaging system may be designed so that this stray light does not fall within the effective area. In this example, an imaging element having an effective area in a range up to an image height of 1.4 mm is used, and the distance to the end of the
上記の説明において、像高1.6mmの入射光に対し、カバーガラス55の端までの距離を1.6mmとすれば、像高1.6mmの入射光はカバーガラス55の端で反射することがなくなる。つまり、迷光は発生しない。しかし、この場合、カバーガラス55の大きさが大きくなってしまう。
In the above description, with respect to incident light with an image height of 1.6 mm, if the distance to the end of the
近年の内視鏡スコープの太さは、細径化が図られ、9mm径が普通となっているが、更なる細径化が図られている。このため、光学系,撮像系の部材として用いる様々な部品も小型化が必要となる。本実施形態の光学系は、図3に示す様に、プリズム56を用いている。
The diameter of endoscope scopes in recent years has been reduced in diameter, and a diameter of 9 mm has become common, but further reduction in diameter has been achieved. For this reason, various parts used as members of the optical system and the imaging system also need to be miniaturized. The optical system of the present embodiment uses a
しかし、光学レンズを通った入射光を、プリズムを用いずに、撮像素子の受光面で受ける形式の内視鏡スコープの場合、カバーガラスの大きさがそのまま内視鏡スコープの径に影響してしまうため、カバーガラスは小さいほど良い。 However, in the case of an endoscope scope that receives incident light that has passed through an optical lens at the light receiving surface of the image sensor without using a prism, the size of the cover glass directly affects the diameter of the endoscope scope. Therefore, the smaller the cover glass, the better.
本実施形態では、光電変換層積層型固体撮像素子58を用いている関係で、カバーガラスを小さくすることができる。その理由は、図4に示す様に、トップレンズが無く(マイクロレンズ非搭載型)、更に、半導体基板110より上層に受光層103が配置されている関係で、カバーガラス55と受光層103との間の距離を狭くできるためである。つまり、この距離が狭いため、図6の反射光81が有効エリア側に進む距離が短くなり、図9の有効エリアの端位置から、カバーガラス55の端位置までの距離を短くできるためである。
In the present embodiment, the cover glass can be made small because the photoelectric conversion layer stacked solid-
以上、対策(a)と(b)について説明したが、本実施形態では、両対策を併用してフレア対策を施している。対策(a)だけでも、対策(b)だけでも効果はある。 Although the countermeasures (a) and (b) have been described above, in the present embodiment, both countermeasures are used together to take the countermeasure against flare. The countermeasure (a) alone or the countermeasure (b) alone is effective.
しかし、例えば、対策(a)でn1=n2となる材料で且つカバーガラス55が透明,光吸収膜55aが半透明膜となる材料が得られなければ、若干の反射光が界面で発生し、フレア光が発生する。このフレア光による画質劣化は非常に小さいが、このフレア光の影響も削減したいとき、対策(b)を併用することになる。
However, for example, if a material in which the countermeasure (a) is n1 = n2 and the
逆に、カバーガラス55の大きさを小さくし有効エリアより若干大きくした場合、カバーガラス55の端面(光吸収膜との界面)で反射する光が有効エリア内に浸入する虞がある。この反射光(フレア光)は非常に小さいため、あまり問題無いが、このフレア光の影響も削減したいとき、対策(a)を併用すれば良い。
On the contrary, when the size of the
尚、上述した実施形態では、カバーガラスを例に説明したが、カバーガラスに限らずに、撮像素子の受光面に対し垂直となる端面(光吸収膜との界面)を持つプリズム等の光学部材でも同様である。また、内視鏡用の撮像モジュールとして説明したが、携帯電話機等の小型電子機器に搭載する撮像モジュールにも適用可能である。 In the above-described embodiment, the cover glass has been described as an example. However, the present invention is not limited to the cover glass, but an optical member such as a prism having an end surface (interface with the light absorption film) perpendicular to the light receiving surface of the image sensor. But the same is true. Although described as an imaging module for an endoscope, the present invention can also be applied to an imaging module mounted on a small electronic device such as a mobile phone.
以上述べた実施形態の撮像モジュールは、撮像素子と、該撮像素子の受光面に貼り合わされ該撮像素子の有効エリアに入射光を導く光学部材と、該光学部材の前記有効エリアに対し垂直となる側端面に積層された半透明の光吸収層とを備える撮像モジュールであって、屈折率n1の材料で形成された前記光学部材に対し、前記光吸収層の屈折率n2をn2≒n1としたことを特徴とする。 The imaging module of the embodiment described above is an imaging device, an optical member that is bonded to the light receiving surface of the imaging device and guides incident light to the effective area of the imaging device, and is perpendicular to the effective area of the optical member. An imaging module including a translucent light absorption layer laminated on a side end surface, wherein the refractive index n2 of the light absorption layer is set to n2≈n1 with respect to the optical member formed of a material having a refractive index n1 It is characterized by that.
また、実施形態の撮像モジュールの前記光吸収層は、前記屈折率n1の材料にND材料または特定波長に対して吸収率が高いフィルタ材料の微粒子を混入して形成されていることを特徴とする。 In the imaging module of the embodiment, the light absorption layer is formed by mixing fine particles of an ND material or a filter material having a high absorption rate with respect to a specific wavelength into the material having the refractive index n1. .
また、実施形態の撮像モジュールの前記n2≒n1は、0.9×n1≦n2≦1.1×n1であることを特徴とする。 In the imaging module of the embodiment, n2≈n1 is 0.9 × n1 ≦ n2 ≦ 1.1 × n1.
また、実施形態の撮像モジュールの前記撮像素子は、マイクロレンズ非搭載型かつ光電変換層積層型であることを特徴とする。 In addition, the imaging element of the imaging module according to the embodiment is a microlens non-mounting type and a photoelectric conversion layer stacking type.
また、実施形態の撮像モジュールの前記屈折率n1,n2の値は、緑色光の波長における屈折率であることを特徴とする。 Moreover, the values of the refractive indexes n1 and n2 of the imaging module according to the embodiment are refractive indexes at the wavelength of green light.
また、実施形態の撮像モジュールは、前記有効エリアに重なる前記光学部材の前記側端面の位置が、該有効エリアの端の位置よりも0.05mmだけ大きいことを特徴とする。なお、0.05mmに限らず、例えば、0.03mm〜0.07mmの範囲の値としても良い。 In the imaging module according to the embodiment, the position of the side end surface of the optical member overlapping the effective area is larger by 0.05 mm than the position of the end of the effective area. The value is not limited to 0.05 mm, and may be a value in the range of 0.03 mm to 0.07 mm, for example.
また、実施形態の電子内視鏡装置は、上記のいずれかに記載の撮像モジュールを、内視鏡スコープ先端部に内蔵したことを特徴とする。 In addition, an electronic endoscope apparatus according to the embodiment is characterized in that the imaging module according to any one of the above is built in a distal end portion of an endoscope scope.
以上述べた実施形態によれば、光学部材に起因するフレア光を最小限に抑制することができ、高品質な撮像画像を得ることが可能となり、装置の小型化を図ることも可能となる。 According to the embodiment described above, flare light caused by the optical member can be suppressed to a minimum, a high-quality captured image can be obtained, and the apparatus can be downsized.
本発明に係る光学部材(実施形態ではカバーガラス)及び光吸収膜を用いることで、撮像モジュールを小型にすることができ、且つ、光学部材によるフレア光の発生を抑制可能となる。このため、電子内視鏡装置に適用することで、小型化を達成でき、また、撮像画像の高品質化を図ることが可能となる。 By using the optical member (cover glass in the embodiment) and the light absorption film according to the present invention, the imaging module can be reduced in size, and generation of flare light by the optical member can be suppressed. For this reason, when applied to an electronic endoscope apparatus, it is possible to achieve downsizing and to improve the quality of a captured image.
10 電子内視鏡装置
12 内視鏡スコープ
14 プロセッサ装置
16 光源装置
38 モニタ
40 観察窓
50 撮像モジュール
51 対物レンズ光学系
54 撮像チップ
55 カバーガラス
55a 光吸収膜
56 プリズム
58 撮像素子
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