JP2022178871A - 内視鏡撮像装置および内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像レンズの径を大きくしても大型化することなく、かつ撮像レンズと撮像素子との位置精度が高い、内視鏡撮像装置および内視鏡を提供する。【解決手段】内視鏡撮像装置は、内部に撮像レンズが設けられたレンズ鏡筒と、撮像レンズを通過した光を受光し、光電変換する撮像素子と、レンズ鏡筒と連結され、かつ撮像素子を保持するホルダとを有し、ホルダは、レンズ鏡筒が取り付けられる貫通孔を備える取付筒部と、フランジ部と、フランジ部において取付筒部の反対側に、１対の規制部材とを有し、１対の規制部材は、対向して設けられており、撮像素子は、ホルダの１対の規制部材で保持され、取付筒部の貫通孔の内径は、撮像素子の幅よりも大きく、撮像レンズの光軸の光軸方向から、１対の規制部材を貫通孔に向かって見た場合、１対の規制部材は、それぞれ貫通孔の周縁に対応する領域が凹んでいるか、または貫通孔の周縁に対応する領域が空いている。【選択図】図１

Description

本発明は、観察対象の画像を取得する内視鏡撮像装置および内視鏡に関し、特に、撮像レンズが設けられたレンズ鏡筒と連結され、撮像素子を保持するホルダを有する内視鏡撮像装置および内視鏡に関する。

近年、内視鏡用光源装置、内視鏡（内視鏡スコープ）、およびプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。
被検者の体内に挿入される挿入部を有しており、内視鏡用光源装置による照明光は挿入部を経て観察対象に照射される。内視鏡は、照明光が照射された観察対象を撮像素子により撮像して画像信号を生成する。プロセッサ装置は、内視鏡により生成された画像信号を画像処理してモニタに表示するための観察画像を生成する。撮像素子はフレキシブル配線基板等で構成される回路基板を介して信号ケーブルに電気的に接続されており、信号ケーブルがプロセッサ装置に電気的に接続されている。内視鏡に関しては、被検者の体内に挿入される挿入部は細い方が、被検者の肉体的な負担が小さいことから望まれている。

例えば、特許文献１に、内視鏡の挿入部の先端部に設けられた対物レンズを直接または間接部材を介して保持する保持枠と、対物レンズからの光を受光する受光部を表面に有する撮像素子と、撮像素子を保持する保持部材とを有し、保持部材は、表面とは異なる撮像素子の裏面が取り付けられるとともに、撮像素子の接続端子に電気的に接続されたもので、保持枠に設けられた孔に嵌合する嵌合部を有し、嵌合部は、孔に嵌合することによって、対物レンズに対する撮像素子の位置決め固定を行うものであって、導電性のパターンを有して構成した内視鏡が記載されている。

特開２０１５－０６２５５５号公報

上述の特許文献１の内視鏡は、撮像レンズである対物レンズの径を大きくしようとすると、保持枠を大きくする必要があり、内視鏡が大型化してしまう。
上述のように内視鏡に関しては、被検者の肉体的な負担が小さいことから、被検者の体内に挿入される挿入部は細いことが望まれているが、撮像レンズの径は大きいことが好ましい。この場合でも、内視鏡の大型化は避けたい。さらに、内視鏡の画質は、撮像レンズおよび撮像素子等の位置精度に影響される。位置精度が悪い場合、光学画像が撮像素子の受像面に高精度に結像されず、画像の欠け、およびピントズレ等が生じて画質が劣化する。このため、撮像レンズおよび撮像素子等の各種の部品は高い位置精度で組み立てる必要がある。
本発明の目的は、撮像レンズの径を大きくしても大型化することなく、かつ撮像レンズと撮像素子との位置精度が高い、内視鏡撮像装置および内視鏡を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様は、観察対象の画像を取得する内視鏡撮像装置であって、内部に撮像レンズが設けられたレンズ鏡筒と、撮像レンズを通過した光を受光し、光電変換する撮像素子と、レンズ鏡筒と連結され、かつ撮像素子を保持するホルダとを有し、ホルダは、レンズ鏡筒が取り付けられる貫通孔を備える取付筒部と、フランジ部と、フランジ部において取付筒部の反対側に、１対の規制部材とを有し、１対の規制部材は、対向して設けられており、撮像素子は、ホルダの１対の規制部材で保持され、取付筒部の貫通孔の内径は、撮像素子の幅よりも大きく、撮像レンズの光軸の光軸方向から、１対の規制部材を貫通孔に向かって見た場合、１対の規制部材は、それぞれ貫通孔の周縁に対応する領域が凹んでいるか、または貫通孔の周縁に対応する領域が空いている、内視鏡撮像装置を提供するものである。

１対の規制部材が対向する対向方向は、撮像レンズの光軸の光軸方向と直交することが好ましい。
撮像素子の撮像レンズ側に配置されたマスクを有し、マスクは、撮像レンズを通過した光の一部を規制するものであり、マスクの光軸方向の両側に接する部材は、光硬化型接着剤が硬化する波長の光を透過することが好ましい。
ことが好ましい。
撮像素子が電気的に接続された回路基板を有し、回路基板の幅は、撮像素子の幅よりも狭いことが好ましい。
１対の規制部材の光軸方向の端部は、回路基板よりも、ホルダ側に位置していることが好ましい。
撮像素子に電気的に接続された信号ケーブルと、ホルダに対し、信号ケーブルを保持するアンカーとを有し、アンカーは、互いに対向する、１対のアーム部を有し、アンカーのアーム部は、ホルダの規制部材の外側の面に固定されていることが好ましい。
アンカーのアーム部は、ホルダの規制部材に固定されている領域に、溝または貫通孔を有することが好ましい。

撮像素子は、ホルダのフランジ部と、１対の規制部材のうち、少なくとも１つと、規制部材の上下方向における端面とを用いて位置決めされており、上下方向は、１対の規制部材が対向する対向方向、および光軸方向に対して直交する方向である、ことが好ましい。
ホルダとアンカーとは、アンカーのアーム部を、ホルダのフランジ部と、１対の規制部材と、規制部材の上下方向における端面とを用いて位置決めしており、上下方向は、１対の規制部材が対向する対向方向、および光軸方向に対して直交する方向である、ことが好ましい。
回路基板は、湾曲部を有し、１対の規制部材の対向方向、および光軸方向に対して直交する上下方向において、湾曲部は、アンカーの下側の端面から突出していることが好ましい。
ホルダは、アーム部が固定されている領域にめっきが施されていることが好ましい。
また、本発明の一態様は、本発明の内視鏡撮像装置を有する、内視鏡を提供するものである。

本発明によれば、撮像レンズの径を大きくしても大型化することなく、かつ撮像レンズと撮像素子との位置精度が高い、内視鏡撮像装置および内視鏡を提供できる。

本発明の実施形態の内視鏡システムの一例を示す模式図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的部分断面斜視図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的側面図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの一例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの一例を示す模式図である。 本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの他の例を示す模式図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の内視鏡撮像装置および内視鏡を詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
以下の説明の「平行」、「垂直」および「直交」等は、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。

〔内視鏡システム〕
内視鏡システムは、観察対象である被験者の体内等の観察部位に照明光（図示せず）を照射し、観察部位を撮像して、撮像により得られた画像信号に基づいて観察部位の表示画像を生成し、表示画像を表示するものである。
図１は本発明の実施形態の内視鏡システムの一例を示す模式図である。
内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６とを有する。内視鏡システム１０は、後述する内視鏡１２の内視鏡撮像装置２０（図２参照）の部分以外は、一般的な内視鏡と同様の構成を有する。

内視鏡１２は内視鏡撮像装置を有する。また、内視鏡１２は、詳細に図示はしないが、被検体内に挿入される挿入部と、挿入部に連なる操作部と、操作部から延びるユニバーサルコードとを有し、挿入部は、先端部と、先端部に連なる湾曲部と、湾曲部と操作部とを繋ぐ軟性部とで構成されている。内視鏡撮像装置については後述する。

内視鏡１２の先端部には、観察部位を照明するための照明光を出射する照明光学系、または観察部位を撮像する撮像素子および撮像光学系等を有する内視鏡撮像装置２０（図２参照）が設けられている。湾曲部は挿入部の長手軸と直交する方向に湾曲可能に構成されており、湾曲部の湾曲動作は操作部にて操作される。また、軟性部は、挿入部の挿入経路の形状に倣って変形可能な程に比較的柔軟に構成されている。

操作部には、先端部の内視鏡撮像装置２０（図２参照）の撮像動作を操作するボタン、または湾曲部の湾曲動作を操作するノブ等が設けられている。また、操作部には、電気メス等の処置具が導入される導入口が設けられており、挿入部の内部には、導入口から先端部に達し、鉗子等の処置具が挿通される処置具チャンネルが設けられている。

ユニバーサルコードの末端にはコネクタが設けられ、内視鏡１２は、コネクタを介して、先端部の照明光学系から出射される照明光を生成する光源装置１４、および先端部の内視鏡撮像装置２０（図２参照）によって取得される映像信号を処理するプロセッサ装置１６と接続される。

プロセッサ装置１６は、入力された映像信号を処理して観察部位の映像データを生成し、生成した映像データをモニタ（図示せず）に表示させるか、またはハードディスク等の記憶媒体に記録する。なお、プロセッサ装置１６は、パーソナルコンピュータ等のプロセッサによって構成されるものであってもよい。

光源装置１４は、内視鏡１２の内視鏡撮像装置２０（図２参照）によって体腔内の観察対象部位を撮像して、観察対象の画像信号を取得するために、赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、および青光（Ｂ）等の３原色光からなる白色光または特定波長光等の照明光を、発生させて、内視鏡１２に供給し、内視鏡１２内のライトガイド等によって伝搬し、内視鏡１２の挿入部の先端部の照明光学系から出射して、体腔内の観察対象部位を照明するためのものである。

挿入部および操作部並びにユニバーサルコードの内部にはライトガイドまたは電線群（信号ケーブル）が収容されている。光源装置１４にて生成された照明光がライトガイドを介して先端部の照明光学系に導光され、また、先端部の内視鏡撮像装置２０（図２参照）とプロセッサ装置１６との間で信号および電力のうち、少なくとも一方が電線群を介して伝送される。
また、内視鏡システム１０の先端部に形成された収容孔（図示せず）に、処置具チャンネル（図示せず）の先端部と、ライトガイドを介して光源装置１４から導光される照明光を出射する照明光学系（図示せず）等が収容されて固定されている。
例えば、内視鏡システム１０の先端部に、内視鏡撮像装置２０は、撮像素子２９（図４参照）の受光面２９ａ（図４参照）が挿入部の長手軸に対して略垂直にして、固定されている。

また、内視鏡システム１０は、更に、洗浄水等を貯留する送水タンク、体腔内の吸引物（供給された洗浄水等も含む）を吸引する吸引ポンプ等を備えていてもよい。更に、送水タンク内の洗浄水、または外部の空気等の気体を内視鏡内の管路（図示せず）に供給する供給ポンプ等を備えていてもよい。

〔内視鏡撮像装置の一例〕
図２は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的斜視図であり、図３は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的部分断面斜視図であり、図４は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的平面図であり、図５は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例を示す模式的側面図である。
図１に示す内視鏡システム１０の内視鏡１２の先端部に、図２に示す内視鏡撮像装置２０が搭載される。内視鏡撮像装置２０のことをカメラヘッドともいう。

図２～図５に示す内視鏡撮像装置２０は、観察対象の画像を取得するものである。内視鏡撮像装置２０は、撮像レンズ２３（図３参照）、撮像レンズ２３を保持するレンズ鏡筒２２、ホルダ２４、フィルタ２６、マスク２７、カバーガラス２８、撮像素子２９、回路基板３０、および信号ケーブル３２を有する。また、内視鏡撮像装置２０は、アンカー３４を有する。

レンズ鏡筒２２は、筒状の部材であり、図示はしないが内部２２ａ（図３参照）に、１以上の撮像レンズ２３を保持するものである。レンズ鏡筒２２は、撮像レンズ２３の光軸Ｃが撮像素子２９の受光面２９ａに垂直になるように、撮像レンズ２３を保持する。内視鏡撮像装置２０は、詳細には図示しないが、例えば、４つの撮像レンズ２３を有する。
ここで、図２に示すように光軸Ｃに平行な方向をＸ方向とする。光軸Ｃと直交する２つの方向のうち、１つをＹ方向とし、残りをＺ方向とする。Ｙ方向は内視鏡撮像装置２０の幅方向に対応し、Ｚ方向は内視鏡撮像装置２０の高さ方向に対応するものであり、後述の上下方向に相当する。

撮像レンズ２３は、撮像レンズ２３に入射する光を撮像素子２９の受光面２９ａ（図４参照）に結像する光学素子である。撮像レンズ２３はレンズ鏡筒２２に保持される。
撮像レンズ２３およびレンズ鏡筒２２の構成は特に制限されない。例えば、撮像レンズ２３を１つ有する構成であってもよいし、２つ、３つ、または５つ以上の撮像レンズ２３を有する構成でもよい。また、各撮像レンズ２３は、凸レンズであっても凹レンズであってもよい。

撮像素子２９は、撮像レンズ２３によって結像された光を光電変換によって電気信号に変換することで撮像を行う撮像素子である。撮像素子２９は、従来公知の撮像素子であり、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサーまたはＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーを用いることができる。
撮像素子２９の受光面２９ａ上にカバーガラス２８が配置されており、カバーガラス２８は受光面２９ａを保護するものである。撮像素子２９とカバーガラス２８とは、例えば、一体であり、カバーガラス２８は撮像素子２９の一部を構成する。なお、特に断りがない限り撮像素子２９の位置決めには、カバーガラス２８を用いて撮像素子２９が位置決めされることも含む。
また、撮像素子２９は、カバーガラス２８がない構成でもよい。

撮像素子２９は、ホルダ２４に保持される。撮像素子２９は、例えば、導電性を有するバンプ３３を介して回路基板３０に電気的に接続されている。また、図４に示すように、撮像素子２９は、受光面２９ａが撮像レンズ２３の光軸Ｃに対して直交するように回路基板３０上に実装されている。なお、実装とは、電気的に接続されていることをいう。
撮像素子２９と回路基板３０との間に、撮像素子２９と回路基板３０とを強固に接続するためにアンダーフィル層（図示せず）を設けることもできる。

バンプ３３は、金属または合金で構成される。より具体的には、バンプ３３は、半田で構成される。半田で形成されたバンプ３３のことを半田ボールともいう。なお、バンプ３３は、撮像素子２９と回路基板３０とを電気的に接続することができれば、半田等に限定されるものではない。また、撮像素子２９と回路基板３０とは、異方性導電膜を用いて電気的に接続してもよく、直接電気的に接続してもよい。
また、アンダーフィル層は、撮像素子２９と回路基板３０との熱膨張係数の違いにより、撮像素子２９と回路基板３０との接合部、例えば、バンプ３３に応力が生じるが、この応力を緩和する。アンダーフィル層により、撮像素子２９と回路基板３０とが強固に接続され、電気的な接続の信頼性が増し、信頼性が高い内視鏡撮像装置２０が得られる。
アンダーフィル層を構成するアンダーフィル剤は、特に限定されるものでなく、撮像素子２９と、回路基板３０との間の封止樹脂として用いられるものが適宜利用可能である。例えば、アンダーフィル剤として、一液性加熱硬化型のエポキシ樹脂が用いられる。この場合、アンダーフィル剤を供給した後、予め定められた温度に加熱保持して、アンダーフィル層が形成される。

回路基板３０は、撮像素子２９が実装される基板である。また、回路基板３０には、撮像素子２９以外に、例えば、電子部品３１が実装される。電子部品３１は、撮像素子２９を駆動するためのものであり、特に限定されるものではないが、例えば、電圧レギュレータ、抵抗、およびコンデンサ等が挙げられる。電圧レギュレータは、撮像素子２９への電圧を安定化させるデバイスであり、撮像素子２９に一定の電圧を出力する。
また、回路基板３０の表面３０ａには、撮像素子２９および電子部品３１に対する信号または電力が入出力される複数の接続端子（図示せず）が設けられている。接続端子に信号ケーブル３２の信号線３２ａが電気的に接続される。

図示例において、回路基板３０は、例えば、板状の部材を１か所で湾曲させた形状であり、湾曲部３０ｃ（図２および図５参照）を有する。具体的には、回路基板３０は、撮像レンズ２３の光軸Ｃ方向と直交する方向、すなわち、Ｙ方向に伸びる軸に対して、折り曲げられている。回路基板３０は、湾曲部３０ｃよりも先端側の先端部３０ｂは、Ｚ方向に延びており、先端部３０ｂは撮像素子２９に電気的に接続されている。湾曲部３０ｃよりも後端側は光軸Ｃ方向に延在しており、回路基板３０の後端側の表面３０ａに電子部品３１が実装され、信号ケーブル３２と電気的に接続される接続端子が設けられている。また、回路基板３０の表面３０ａにはＧＮＤパッド３０ｄ（図２参照）が設けられており、ＧＮＤパッド３０ｄに信号ケーブル３２のシールド導体３２ｃが半田等により電気的に接続されている。これにより、シールド導体３２ｃの電位が接地電位にされる。また、これにより、内視鏡撮像装置２０は、ノイズ耐性が高くなり、撮像素子２９へのノイズの影響を小さくできる。なお、信号ケーブル３２は、後述のように撮像素子２９に電気的に接続されるものであり、後に説明する。

回路基板３０は、可撓性を有する基板であることが好ましく、例えば、フレキシブルプリント基板で構成される。また、回路基板３０は、１箇所を湾曲することに限定されるものではなく、内視鏡撮像装置２０の構成に応じて、湾曲箇所の数は適宜決定される。また、回路基板３０上における撮像素子２９、電子部品３１および接続端子等の配置は、特に限定されるものではない。
また、回路基板３０は、例えば、図５に示すように、内視鏡撮像装置２０のＺ方向、すなわち、上下方向において、湾曲部３０ｃは、アンカー３４の下側の端面３４ｇから突出してもよい。このように湾曲部３０ｃを、アンカー３４の下端の端面３４ｇから突出させることにより、回路基板３０の湾曲部３０ｃの曲率を大きくできる。すなわち、回路基板３０の湾曲部３０ｃの曲率半径を小さくできる。また、回路基板３０において、湾曲部３０ｃを、アンカー３４の下側の端面３４ｇから突出させることにより、アンカー３４の下側のスペースを有効に利用できる。
なお、アンカー３４の下側の端面３４ｇは、アンカー３４の底部３４ａの下面である。

回路基板３０の表面３０ａ上の接続端子（図示せず）に、信号ケーブル３２が接続されており、撮像素子２９と信号ケーブル３２とが電気的に接続される。撮像素子２９によって光が電気信号に変換され、この電気信号が信号ケーブル３２を介して送信される。信号ケーブル３２は、内視鏡の挿入部、操作部、ユニバーサルコード等に挿通されて、プロセッサ装置１６（図１参照）に電気的に接続されている。なお、信号ケーブル３２は、外周を構成する外皮３２ｄを有する構成であれば、特に限定されるものではない。

信号ケーブル３２は、図２および図４に示すように、例えば、複数の信号線３２ａと、各信号線３２ａを被覆する被覆層３２ｂと、被覆層３２ｂで被覆された、複数の信号線３２ａの全体の周囲に設けられたシールド導体３２ｃと、シールド導体３２ｃを被覆する外皮３２ｄとを有する。上述のように外皮３２ｄは信号ケーブル３２の外周を構成する。被覆層３２ｂ、シールド導体３２ｃ、および外皮３２ｄは、例えば、円筒状である。また、信号ケーブル３２のシールド導体３２ｃのことをシールドという。信号ケーブル３２は、信号線３２ａを、例えば、４本有する。信号線３２ａの数は、内視鏡撮像装置２０の構成に応じたものであり、特に限定されるものではなく、２本、３本でもよく、５本以上でもよい。
信号ケーブル３２は、複数の信号線３２ａが束ねられ、かつ周囲にシールド導体３２ｃが設けられ、かつ円筒状の外皮３２ｄ内に収納された多芯ケーブルである。

図６は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの一例を示す模式的斜視図であり、図７は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの一例を示す模式図である。
図６に示すホルダ２４は、レンズ鏡筒２２に連結され、撮像素子２９を保持する部材である。ホルダ２４は、略筒状の部材であり、レンズ鏡筒２２が取り付けられる貫通孔２４ｄを備える取付筒部２４ａを有する。
貫通孔２４ｄの内部にレンズ鏡筒２２（図２参照）が嵌入されて、レンズ鏡筒２２を保持する。ホルダ２４の内面とレンズ鏡筒２２の外周面とは、例えば、接着固定される。
ホルダ２４とレンズ鏡筒２２とを接着する接着剤としては、従来の内視鏡で用いられている種々の公知の接着剤を用いることができる。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、またはアクリル系接着剤を用いることができ、他の部材同士を接着する接着剤についても同様である。
レンズ鏡筒２２は、撮像レンズ２３（図３参照）の光軸Ｃ方向における、ホルダ２４に対する相対位置を、撮像素子２９の受光面２９ａにピントが合うように調整されて、ホルダ２４に接着固定される。

ホルダ２４は、取付筒部２４ａのレンズ鏡筒２２が取り付けられる反対側に、多角形状のフランジ部２４ｂを有する。フランジ部２４ｂにおいて取付筒部２４ａの反対側に、１対の規制部材２５を有する。１対の規制部材２５は、対向して設けられている。１対の規制部材２５は、形状および大きさが同じであり、例えば、四角い平板で構成されている。
ホルダ２４では、フランジ部２４ｂの取付筒部２４ａの反対側の面２４ｃに、上述のように１対の規制部材２５が対向して設けられている。例えば、１対の規制部材２５が対向する対向方向は、撮像レンズ２３の光軸Ｃの光軸方向と直交している。対向方向は、例えば、Ｙ方向と平行な方向である。なお、光軸Ｃの光軸方向とは光軸Ｃの延在方向である。ここで、上述の上下方向は、１対の規制部材２５が対向する対向方向、および光軸方向に対して直交する方向である。
撮像素子２９は、ホルダ２４の１対の規制部材２５で保持される。ホルダ２４のフランジ部２４ｂの面２４ｃと撮像素子２９との間に、図２および図３に示すように、ホルダ２４のフランジ部２４ｂ側から、フィルタ２６、マスク２７およびカバーガラス２８の順に配置されている。フィルタ２６、マスク２７、カバーガラス２８および撮像素子２９は、平面視で略同じ形状であり、かつ略同じ大きさであり、例えば、平面視で四角形である。フィルタ２６、マスク２７およびカバーガラス２８も、１対の規制部材２５により保持される。

図７に示すように、ホルダ２４の取付筒部２４ａの貫通孔２４ｄの内径Ｄは、撮像素子２９の幅Ｗよりも大きい。しかしながら、フランジ部２４ｂの面２４ｃにおいて、フィルタ２６が突き当たる部分がある。フィルタ２６、マスク２７、カバーガラス２８および撮像素子２９をフランジ部２４ｂの面２４ｃに突き当てることにより、撮像素子２９は光軸方向に対して位置決めされる。
撮像レンズ２３の光軸Ｃの光軸方向から、１対の規制部材２５を貫通孔２４ｄに向かって見た場合、１対の規制部材２５は、それぞれ貫通孔２４ｄの周縁に沿って凹んでいる。すなわち、１対の規制部材２５は、貫通孔２４ｄの周縁に沿う凹部２５ｄが設けられている。これにより、貫通孔２４ｄの内径Ｄを、撮像素子２９の幅Ｗよりも大きくでき、撮像レンズ２３の径を大きくできる。この場合、撮像レンズ２３の径が大きくなってもフランジ部２４ｂが大きくなることもなく、ホルダ２４が大型化することが抑制される。撮像レンズ２３（図３参照）の径を大きくしても内視鏡撮像装置２０の大型化が抑制される。さらには、規制部材２５により撮像素子２９を位置決めした状態で保持できることから、撮像レンズ２３と撮像素子２９との位置精度も高くできる。

撮像素子２９は、上述のようにフランジ部２４ｂの面２４ｃに突き当てて位置決めしている。このため、貫通孔２４ｄの内径Ｄは、最大で、撮像素子２９をフランジ部２４ｂの面２４ｃに突き当てた場合、撮像素子２９の四隅の角がフランジ部２４ｂの面２４ｃに接することができる大きさである。
例えば、平面視、４角形の撮像素子２９の撮像エリア（図示せず）の中心（図示せず）と、撮像素子２９の幾何学的な中心（図示せず）が異なる場合、撮像エリアの中心を、中心とした円において、撮像素子２９の４つの頂点のうち、いずれか１つの頂点に最初に当たった円の直径よりも貫通孔２４ｄの内径Ｄが小さければ、撮像素子２９をフランジ部２４ｂの面２４ｃに突き当てた場合、撮像素子２９の四隅の角がフランジ部２４ｂの面２４ｃに接することができる大きさとなる。
なお、貫通孔２４ｄの内径Ｄ、および撮像素子２９の幅Ｗは、用いる撮像素子２９のサイズにより適宜決定されるものである。
貫通孔２４ｄの内径Ｄと撮像素子２９の幅Ｗとの差は、撮像素子２９のサイズにより異なり、例えば、０．０５～０．３ｍｍであるが、これに限定されるものではない。貫通孔２４ｄの内径Ｄと撮像素子２９の幅Ｗとの差は、貫通孔２４ｄの内径Ｄが撮像素子２９の幅Ｗよりも大きいことを示す。

撮像素子２９の幅Ｗは、１対の規制部材２５の対向方向と平行な方向における長さである。図７では撮像素子２９の幅Ｗは、Ｙ方向における長さである。
貫通孔２４ｄの内径Ｄおよび撮像素子２９の幅Ｗは、ノギス、またはマイクロメーターを用いて測定できる。

図２に示すフィルタ２６は、撮像素子２９の受光面２９ａにフレア等の入射を抑制するものである。フィルタ２６は、例えば、ガラスで構成される。
マスク２７は、撮像レンズ２３を通過した光の一部を規制するものであり、迷光等が撮像素子２９に入射することを防ぐ。マスク２７は、例えば、貫通孔２４ｄに対応する領域に、円形の穴２７ａ（図７参照）が設けられた板状の部材である。撮像レンズ２３の光軸Ｃの光軸方向から、貫通孔２４ｄを見た場合、マスク２７により、貫通孔２４ｄの外縁が全周にわたり遮られる。マスク２７は、例えば、ステンレス鋼、合成樹脂、黄銅合金、またはアルミニウム合金等で構成される。

マスク２７は、光軸方向の両側にフィルタ２６とカバーガラス２８とが接している。マスク２７とフィルタ２６とカバーガラス２８とは、例えば、光硬化型接着剤を用いて接着される。光硬化型接着剤を用いて接着する場合、マスク２７の光軸方向の両側に接するフィルタ２６とカバーガラス２８とは、光硬化型接着剤が硬化する波長の光を透過することが好ましい。また、マスク２７の光軸方向の両側にフィルタ２６またはカバーガラス２８が設けられていない場合でも、マスク２７の光軸方向の両側に接する部材は、光硬化型接着剤が硬化する波長の光を透過することが好ましい。
なお、光硬化型接着剤が硬化する波長の光を透過するとは、光硬化型接着剤を接着させることができる程度の透過率を有することである。
光硬化型接着剤は、例えば、波長１００～４００ｎｍ程度の紫外光、波長４００超７８０ｎｍ未満程度の可視光波長、または７８０ｎｍ～１ｍｍ程度の赤外光等により硬化する接着剤である。
光硬化型接着剤は、例えば、エポキシ樹脂系光硬化型接着剤、アクリル樹脂系光硬化型接着剤、またはシリコーン系光硬化型接着剤である。また、光硬化と熱硬化が併用される接着剤でもよい。

図２～図５に示すアンカー３４は、ホルダ２４に対して信号ケーブル３２を保持するものである。また、アンカー３４により内視鏡撮像装置２０の機械的強度が維持される。
アンカー３４は、例えば、図２に示すように、１つ板材を曲げて構成された、平版状の底部３４ａと、底部３４ａに連続した平板状の基材部３４ｃを有する保持部３４ｄを有する。保持部３４ｄは、Ｙ方向に対向して設けられており、後述のように信号ケーブル３２を保持する。
アンカー３４では、保持部３４ｄ側を基端３５ａとする。基材部３４ｃは信号ケーブル３２の外皮３２ｄに沿うように、例えば、かしめることにより曲げられている。これにより、保持部３４ｄに、信号ケーブル３２が固定されて保持される。保持部３４ｄに、信号ケーブル３２が固定された状態において、光軸方向でアンカー３４の基端３５ａを見た場合、例えば、１対の保持部３４ｄと、底部３４ａとにより、略三角形が構成される。これにより、回路基板３０に負荷かかることが抑制され、回路基板３０の変形が抑制される。

また、アンカー３４には、底部３４ａに、それぞれ直線状に伸びたアーム部３４ｂが設けられている。１対のアーム部３４ｂは互いに対向している。アーム部３４ｂは、基端３５ａ側で、基材部３４ｃとは隙間３４ｅをあけて、物理的に分離されて設けられている。これにより、アーム部３４ｂの変形が保持部３４ｄに伝わること、および保持部３４ｄの変形がアーム部３４ｂに伝わることが防止される。

１対のアーム部３４ｂが対向する対向方向は、１対の規制部材２５が対向する対向方向と同じ方向であり、撮像レンズ２３の光軸Ｃの光軸方向と直交している。１対のアーム部３４ｂが対向する対向方向は、例えば、Ｙ方向と平行である。
１対のアーム部３４ｂの間隔は、ホルダ２４の規制部材２５の配置に合わせて適宜決定される。
アンカー３４の先端３５ｂ側の１対のアーム部３４ｂは、ホルダ２４の規制部材２５を挟んで固定されている。アーム部３４ｂは、規制部材２５の外側の外面２５ｃ（図２および図６参照）に固定されている。規制部材２５の外側の外面２５ｃは、凹部２５ｄ（図６参照）が設けられた内面２５ｆの反対側の面である。
アーム部３４ｂを、規制部材２５の外側の外面２５ｃに固定することにより、ホルダ２４と撮像素子２９との位置決めの際にアーム部３４ｂの干渉が抑制され、さらには、回路基板３０との干渉も抑制される。また、アーム部３４ｂを、規制部材２５の外側の外面２５ｃに固定する構成により、規制部材２５を撮像素子２９の位置決めに利用でき、撮像素子２９と、レンズ鏡筒２２の撮像レンズ２３との位置精度を高くできる。

また、それぞれのアーム部３４ｂには、図２および図５に示すように、先端３５ｂ側の端部に、例えば、溝３４ｆが設けられている。溝３４ｆに、例えば、半田３７が供給されて、アーム部３４ｂがホルダ２４の規制部材２５に固定される。溝３４ｆの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、溝３４ｆは、底が曲線で構成される。この場合、溝３４ｆは、Ｕ字溝と呼ばれるものである。また、例えば、溝３４ｆは、底が多角形で構成されていてもよい。この場合、溝３４ｆは、例えば、Ｖ字溝と呼ばれるものである。また、上述の溝３４ｆに限定されるものではなく、アーム部３４ｂに貫通孔（図示せず）を設ける構成でもよい。貫通孔の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円、楕円、または多角形である。
なお、アーム部３４ｂは、ホルダ２４に固定されている領域、具体的には、規制部材２５の外面２５ｃに接する部分に溝３４ｆまたは貫通孔を有する構成であれば、半田３７を用いて、アーム部３４ｂをホルダ２４に接合して固定する場合、接合面積を大きくすることができるため好ましい。

アンカー３４は、例えば、金属材料で形成される。アンカー３４を形成する金属材料は、特に限定されるものではないが、加工性、入手性、および強度等を考慮すると、アンカー３４としては、ステンレス鋼、および銅合金が好ましい。アンカー３４を半田３７を用いて固定する場合、アンカー３４に、半田３７がつきやすい、めっき処理を施すことが好ましい。

アンカー３４が、ホルダ２４および信号ケーブル３２にそれぞれに接続されることにより、信号ケーブル３２が引っ張られた際等に、回路基板３０上の接続端子と、信号ケーブル３２の信号線３２ａとの接続箇所が引っ張られて、接続端子と信号線３２ａとの接続が断線することを防止する。

信号ケーブル３２はアンカー３４に、例えば、接着剤または半田（図示せず）を用いて固定される。アンカー３４の保持部３４ｄと、信号ケーブル３２のシールド導体３２ｃとを半田を用いて接合することが好ましい。半田を用いることにより、アンカー３４を含めて、電位を接地電位にでき、しかも、接合部での電気抵抗も小さくできる。これにより、ノイズ耐性がより高くなり、撮像素子２９へのノイズの影響をより小さくできる。また、半田を用いることにより、接合部での機械的強度も高くできる。
内視鏡撮像装置２０は、回路基板３０と信号ケーブル３２とを、半田を用いて接合した後に、アンカー３４の保持部３４ｄと信号ケーブル３２とを半田を用いて接合する。

内視鏡撮像装置２０において、撮像レンズ２３から撮像素子２９に取り込まれた観察像は、撮像素子２９の受光面２９ａに結像されて電気信号に変換され、この電気信号が信号ケーブル３２を介してプロセッサ装置１６（図１参照）に出力され、映像信号に変換され、プロセッサ装置１６に接続されたモニタに観察画像が表示される。この場合、内視鏡撮像装置２０は、光学画像が撮像素子の受像面に高精度に結像され、画像の欠け、およびピントズレ等が生じることがなく高い画質の観察画像が得られる。

図６および図７に示すホルダ２４において、規制部材２５の外側の外面２５ｃに、アーム部３４ｂ（図４参照）が固定される。例えば、アーム部３４ｂは半田３７（図２および図５参照）を用いて固定されるため、半田３７がつきやすくするために、アーム部３４ｂが固定される領域、例えば、規制部材２５の外側の外面２５ｃにめっき処理を施すことが好ましい。
ホルダ２４において、例えば、フランジ部２４ｂの面２４ｃにはフィルタ２６が配置されるため、半田をつけたくない。また、ホルダ２４は、レンズ鏡筒２２との接合面、すなわち、貫通孔２４ｄの内面にも半田をつけたくない。ホルダ２４において、半田をつけたくない部分にはめっき処理を施さないことが好ましい。
また、ホルダ２４において、半田をつけたくない部分と、半田をつける部分との間に、半田バリアとなるめっき部がない部分を設けてもよい。
ホルダ２４において、半田をつけたくない部分とは、例えば、取付筒部２４ａと、フランジ部２４ｂの取付筒部２４ａ側の前面２４ｅである。
また、図４に示すホルダ２４において、１対の規制部材２５の光軸方向の端部２５ａは、回路基板３０よりも、ホルダ２４側に位置していることが好ましい。これにより、撮像素子２９の位置決めの際に、規制部材２５と回路基板３０との干渉が抑制される。また、１対の規制部材２５の光軸方向の端部２５ａは、撮像素子２９の信号ケーブル３２側の端部よりも、ホルダ２４側に位置していることがより好ましい。これにより、撮像素子２９を保持した上で、回路基板３０との干渉をさらに抑制することができる。

図８は本発明の実施形態の内視鏡撮像装置の一例のホルダの他の例を示す模式図である。ホルダ２４は、図７に示すように貫通孔２４ｄの周縁に沿う凹部２５ｄを設けることに限定されるものではなく、貫通孔２４ｄの周縁に対応する領域が部分的に凹んでいる構成でもよい。また、例えば、図８に示すように、規制部材２５に開口２５ｅを設けて、貫通孔２４ｄの周縁に対応する領域が空いている構成でもよい。図８に示すホルダ２４の構成でも、図７に示すホルダ２４と同様に、ホルダ２４の取付筒部２４ａの貫通孔２４ｄの内径Ｄを、撮像素子２９の幅Ｗよりも大きくできる。

また、回路基板３０の幅Ｗｐ（図４参照）は、撮像素子２９の幅Ｗ（図７参照）よりも狭いことが好ましい。これにより、撮像素子２９の位置決めの際に、回路基板３０が、内視鏡撮像装置２０の他の部材、例えば、アーム部３４ｂに干渉することが抑制される。また、撮像素子２９に対して回路基板３０が傾いて取り付けられた場合、取り付け誤差の許容範囲を大きくできる。
回路基板３０の幅Ｗｐは、撮像素子２９の幅Ｗと平行な方向における長さである。回路基板３０の幅Ｗｐは、図４では、Ｙ方向における長さである。回路基板３０の幅Ｗｐは、ノギス、またはマイクロメーターを用いて測定できる。
（回路基板３０の幅Ｗｐ）／（撮像素子２９の幅Ｗ）で表される回路基板３０の幅Ｗｐと撮像素子２９の幅Ｗ（図７参照）との比は、（回路基板３０の幅Ｗｐ）／（撮像素子２９の幅Ｗ）≦０．９５であることが好ましい。回路基板３０の幅Ｗｐは、１対のアーム部３４ｂの間に収まり、かつ電子部品３１、および信号ケーブル３２を実装できる幅であれば、特に限定されるものではない。（回路基板３０の幅Ｗｐ）／（撮像素子２９の幅Ｗ）の下限値は、上述の回路基板３０の幅Ｗｐにより適宜決定される。

撮像素子２９は、ホルダ２４のフランジ部２４ｂと、１対の規制部材２５のうち、少なくとも１つと、規制部材２５の上下方向における端面２５ｂとを用いて位置決めされていることが好ましい。すなわち、撮像素子２９は、ホルダ２４のフランジ部２４ｂの面２４ｃに突き当てることにより、光軸Ｃ方向（Ｘ軸方向）に対して位置決めされ、一対の規制部材２５のうち、少なくとも１つの規制部材２５の内面２５ｆ（図４、６～８参照）に突き当てることにより、幅方向（Ｙ方向）に対して位置決めされ、規制部材２５の端面２５ｂに接する治具３９（図７、８参照）に突き当てることによって、上下方向（Ｚ方向）に対して位置決めされる。これにより、撮像素子２９を位置決めする際に、規制部材２５の端面２５ｂを用いることによって、位置決め部を設けることが不要になり、内視鏡撮像装置２０の大型化を抑制できる。
なお、撮像素子２９とホルダ２４との上述の位置決めには、規制部材２５の上下方向の上側の端面を用いてもよい。

ここで、アーム部３４ｂは長く、少しの傾きが大きなずれになり、他の部品と干渉してしまう。これに対して、位置決め部を多数設けると、内視鏡撮像装置２０が大型化してしまう。そこで、内視鏡撮像装置２０において、ホルダ２４とアンカー３４とは、アンカー３４のアーム部３４ｂを、ホルダ２４のフランジ部２４ｂと、１対の規制部材２５と、規制部材２５の上下方向における端面とを用いて位置決めされていることが好ましい。これにより、アーム部３４ｂとホルダ２４との位置決めが容易になる。
また、ホルダ２４基準でレンズ鏡筒２２、撮像素子２９およびアンカー３４をそれぞれ位置決めできるため、累積公差が少ない位置決めが可能となる。これにより、位置決め部を少なくでき、内視鏡撮像装置２０の大型化を抑制できる。
なお、アーム部３４ｂとホルダ２４との上述の位置決めには、規制部材２５の上下方向の上側の端面でもよく、上下方向の下側の端面２５ｂを用いてもよい。
規制部材２５の端面２５ｂを用いて位置決めする場合、例えば、規制部材２５の端面２５ｂに接する治具３９が用いられる。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の内視鏡撮像装置および内視鏡について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
２０ 内視鏡撮像装置
２２ レンズ鏡筒
２２ａ 内部
２３ 撮像レンズ
２４ ホルダ
２４ａ 取付筒部
２４ｂ フランジ部
２４ｃ 面
２４ｄ 貫通孔
２４ｅ 前面
２５ 規制部材
２５ａ 端部
２５ｂ 端面
２５ｃ 外面
２５ｄ 凹部
２５ｅ 開口
２５ｆ 内面
２６ フィルタ
２７ マスク
２７ａ 穴
２８ カバーガラス
２９ 撮像素子
２９ａ 受光面
３０ 回路基板
３０ａ 表面
３０ｂ 先端部
３０ｃ 湾曲部
３０ｄ ＧＮＤパッド
３１ 電子部品
３２ 信号ケーブル
３２ａ 信号線
３２ｂ 被覆層
３２ｃ シールド導体
３２ｄ 外皮
３３ バンプ
３４ アンカー
３４ａ 底部
３４ｂ アーム部
３４ｃ 基材部
３４ｄ 保持部
３４ｅ 隙間
３４ｆ 溝
３４ｇ 端面
３５ａ 基端
３５ｂ 先端
３７ 半田
３９ 治具
Ｃ 光軸
Ｄ 内径
Ｗ、Ｗｐ 幅

Claims (12)

1. 観察対象の画像を取得する内視鏡撮像装置であって、
   内部に撮像レンズが設けられたレンズ鏡筒と、
   前記撮像レンズを通過した光を受光し、光電変換する撮像素子と、
   前記レンズ鏡筒と連結され、かつ前記撮像素子を保持するホルダとを有し、
   前記ホルダは、前記レンズ鏡筒が取り付けられる貫通孔を備える取付筒部と、フランジ部と、前記フランジ部において前記取付筒部の反対側に、１対の規制部材とを有し、１対の前記規制部材は、対向して設けられており、
   前記撮像素子は、前記ホルダの１対の前記規制部材で保持され、
   前記取付筒部の前記貫通孔の内径は、前記撮像素子の幅よりも大きく、
   前記撮像レンズの光軸の光軸方向から、１対の前記規制部材を前記貫通孔に向かって見た場合、１対の前記規制部材は、それぞれ前記貫通孔の周縁に対応する領域が凹んでいるか、または前記貫通孔の前記周縁に対応する領域が空いている、内視鏡撮像装置。
2. 前記１対の規制部材が対向する対向方向は、前記撮像レンズの前記光軸の前記光軸方向と直交する、請求項１に記載の内視鏡撮像装置。
3. 前記撮像素子の前記撮像レンズ側に配置されたマスクを有し、前記マスクは、前記撮像レンズを通過した前記光の一部を規制するものであり、
   前記マスクの前記光軸方向の両側に接する部材は、光硬化型接着剤が硬化する波長の光を透過する、請求項１または２に記載の内視鏡撮像装置。
4. 前記撮像素子が電気的に接続された回路基板を有し、
   前記回路基板の幅は、前記撮像素子の幅よりも狭い、請求項１～３のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
5. １対の前記規制部材の前記光軸方向の端部は、前記回路基板よりも、前記ホルダ側に位置している、請求項４に記載の内視鏡撮像装置。
6. 前記撮像素子に電気的に接続された信号ケーブルと、
   前記ホルダに対し、前記信号ケーブルを保持するアンカーとを有し、
   前記アンカーは、互いに対向する、１対のアーム部を有し、
   前記アンカーの前記アーム部は、前記ホルダの前記規制部材の外側の面に固定されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
7. 前記アンカーの前記アーム部は、前記ホルダの前記規制部材に固定されている領域に、溝または貫通孔を有する、請求項６に記載の内視鏡撮像装置。
8. 前記撮像素子は、前記ホルダのフランジ部と、１対の前記規制部材のうち、少なくとも１つと、前記規制部材の上下方向における端面とを用いて位置決めされており、
   前記上下方向は、１対の前記規制部材が対向する対向方向、および前記光軸方向に対して直交する方向である、請求項１～７のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
9. 前記ホルダと前記アンカーとは、前記アンカーの前記アーム部を、前記ホルダのフランジ部と、１対の前記規制部材と、前記規制部材の上下方向における端面とを用いて位置決めしており、
   前記上下方向は、１対の前記規制部材が対向する対向方向、および前記光軸方向に対して直交する方向である、請求項６～８のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
10. 前記回路基板は、湾曲部を有し、
    １対の前記規制部材の対向方向、および前記光軸方向に対して直交する上下方向において、前記湾曲部は、前記アンカーの下側の端面から突出している、請求項６～９のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
11. 前記ホルダは、前記アーム部が固定されている領域にめっきが施されている、請求項６～１０のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の内視鏡撮像装置を有する、内視鏡。

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