JP2595793B2 - 内視鏡の撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内視鏡の挿入部の先端部分に装着される撮像
装置に関する。

［従来の技術］ 電子内視鏡は、その挿入部の先端部分に撮像装置が内
蔵されるが、この撮像装置は、CCD等の固体撮像素子を
備え、該固体撮像素子は挿入部の先端硬性部に設けた観
察窓に装着した対物レンズの結像位置に配設されてい
る。この固体撮像素子は基板に装着されており、該固体
撮像素子と基板との間はワイヤボンディング手段によっ
て電気的に接続する配線が架け渡されている。また、基
板には固体撮像素子を囲繞するように枠体が装着されて
おり、該枠体の上面には、配線と干渉しない位置に平行
平面板からなる保護ガラスを取り付け、この枠体と保護
ガラスとによって囲まれた密閉室内に固体撮像素子を位
置させ、かつこの密閉室内に窒素ガス等を封入させてい
る。

ところで、内視鏡は体内に挿通されるものであり、そ
の挿入部を可及的に細径に形成すると共に、先端部分を
構成する硬質の先端硬性部の軸方向の長さも短縮する必
要がある。とりわけ、気管支鏡のように、極めて細い経
路に挿入されるものにあっては、たとえ1mm乃至それ以
下というように、極く僅かなものであっても挿入部の外
径及び先端硬性部の軸方向の長さを短縮することができ
れば、内視鏡の挿入操作性及び患者の苦痛軽減に有利で
ある。

以上のことから、挿入部の細径化及び先端硬性部の軸
方向の長さの短縮を図るために、種々の工夫がなされ、
現在においてはほぼ限界に近い程度にまで小型化される
ようになってきている。

挿入部の内蔵物のうち、撮像装置をコンパクト化すれ
ば、更に挿入部の細径化及び先端硬性部の長さ寸法の短
縮を図ることができる。まず、固体撮像素子と基板との
間は配線を保護する枠体を設けて、固体撮像素子の表面
からワイヤボンディングにより山なりアーチ状に掛け渡
されている配線の上部を覆うように保護ガラスが設けら
れているが、この構造をより簡素化できれば、挿入部の
細径化及び先端硬性部の軸方向の長さの短縮が図られ
る。

以上のことから、固体撮像素子の受光面に、その配線
の引き出し部を避けた位置に、ワイヤボンディングによ
る山なりとなった配線の突出量より厚みのある保護ガラ
スを直接固着した上で、配線部分にシール材を充填する
構成としたものは、例えば特開昭63-65783号公報におい
て提案されている。

このように構成すれば、枠体を設けなくとも良くな
り、撮像装置自体を小型化、コンパクト化できる。しか
しながら、前述した従来技術の撮像装置では、シール材
が充填されている配線部分を第２の保護ガラスで覆わせ
ており、その点ではなお撮像装置の小型化、コンパクト
化には不満が残る。

ところで、特開昭63-136781号公報には、対物レンズ
群を２群に分けて、一方の群のレンズを観察窓に設けた
鏡胴に装着し、最も結像側に位置するレンズを他の鏡胴
に装着して、両鏡胴を連結する構成としたものが示され
ている。そして、この他の鏡胴に装着されるレンズを直
接固体撮像素子の受光面に固着して設けるように構成し
たものが開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した２つの従来技術から、基板に固着して設けた
固体撮像素子の受光面に直接保護ガラスを固着して設
け、さらにこの保護ガラスに対物レンズ群の一部を構成
するレンズを固着し、このレンズにより配線の上部を覆
い、かつ配線部分にシール材を充填することにより撮像
ユニットを形成し、この撮像ユニットを所定の位置に固
定するために、そのレンズを鏡胴に装着し、対物レンズ
群を構成する他のレンズが装着された鏡胴を観察窓に、
その一部が内側に突出する状態に挿嵌させて、撮像ユニ
ット側の鏡胴を連結する構成とすることが考えられる。
そうすれば、撮像装置を著しく小型化、コンパクト化で
き、挿入部の細径化及び先端硬性部の軸方向の長さの短
縮化に資するところは極めて大きい。

しかしながら、このような構成を採用しても、なお課
題が残る。

即ち、対物レンズ群を構成する全てのレンズは光軸を
一致させるために、単一の鏡胴内に配置することが望ま
しい。しかしながら、対物レンズ群のうちの１個のレン
ズを撮像ユニットとして構成した場合には、他のレンズ
とは別個に鏡胴に装着して、これを観察窓に装着されて
いる鏡胴の端部に連結した状態で、対物レンズ群全体及
び固体撮像素子との光軸合わせが行わなければならな
い。勿論、アセンブル時には、正確に光軸を合わせられ
るが、レンズにはある程度の重量のある保護ガラスと固
体撮像素子及びその基板が突出しており、全体の重心位
置は鏡胴間の連結位置からかなり離れていることから、
長い間には、自重その他の影響によって、光軸にずれが
生じるおそれがある等といった問題がある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、撮像装置を小型化、コンパクト
化するために、基板に装着した固体撮像素子の受光面に
保護ガラスを直接固着して、さらにこの保護ガラスにレ
ンズを固着して設けて、これを観察窓に装着した状態で
安定した状態に保持し、対物レンズ群及び固体撮像素子
に光軸のずれが発生しないようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、内視鏡の
挿入部の先端硬性部に観察窓を設けて、該観察窓に対物
レンズ群を設けると共に、基板上に装着した固体撮像素
子をこの対物レンズ群の結像位置に配置してなるもので
あって、前記固体撮像素子の受光面に、その表面から引
き出され、前記基板の電極部に接続される配線の突出量
よりも厚肉の平行平面板からなる保護ガラスを接合・固
着させると共に、該保護ガラスの表面に対物レンズ群を
構成する最も結像側に位置するレンズを固着し、該レン
ズにより少なくとも前記固体撮像素子の電極部の上を覆
わせると共に、固体撮像素子の表面における前記配線を
保護するシール材をこのレンズと固体撮像素子との間か
ら基板側の電極部に至るまでの部分に充填させることに
より撮像ユニットを形成し、前記観察窓には所定の長さ
を有する透孔を形成して、該透孔内に固着鏡胴を挿嵌さ
せて固着し、該固定鏡胴には前記対物レンズ群を構成す
るレンズのうち、前記撮像ユニットを構成するレンズ以
外のレンズを装着した可動鏡胴を光軸方向に位置調整可
能に配置すると共に、前記撮像ユニットのレンズを前記
固体鏡胴に嵌合・固着することによって、該撮像ユニッ
ト全体を固定的に保持する構成としたことをその特徴と
するものである。

［作用］ 基板に装着された固体撮像素子の上に保護ガラスを直
接接合させて設け、またこの保護ガラスに対物レンズ群
を構成する１個のレンズを直接固着させた撮像ユニット
を形成することにより、基板上に枠体等を設けることが
なく、この基板上に３層、基板を含めれば４層接合構造
とすることによって、対物レンズ群から撮像装置までの
軸方向の長さを短縮でき、また撮像ユニット全体の構成
をコンパクト化できる。

次に、この撮像ユニットを挿入部の先端硬性部に組み
込むに当っては、まず撮像ユニットを構成するレンズを
固定鏡胴内に装着して、保護ガラス，固体撮像素子及び
その基板を固定鏡胴から外部に位置させる。そして、こ
の固定鏡胴を直接観察窓を構成する先端硬性部の開口部
に装着する。対物レンズ群を構成する他のレンズは、可
動鏡胴に装着しておき、この可動鏡胴を固定鏡胴内に挿
嵌させる。ここで、固体撮像素子に鮮明な像を結像させ
るには、固体撮像素子と対物レンズ群との間でピント合
わせを行わなければならない。対物レンズ群のうちの１
個のレンズと固体撮像素子との間隔は保護ガラスの厚み
寸法分であり、固定的なものである。従って、保護ガラ
スに固着したレンズとそれ以外のレンズとの間の間隔を
調整することによりピント合わせを行う。従って、可動
のレンズを固定鏡胴内に挿嵌された可動鏡胴に装着すれ
ば、ピント合わせが容易になる。

しかも、保護ガラス，固体撮像素子及びその基板から
なり、かなりの重量にある物体が突出した状態に連結さ
れている固体鏡胴は、観察窓に直接嵌め込まれているか
ら、この固定鏡胴の中心軸線がずれるおそれはなく安定
的に保持される。そして、この固定鏡胴に装着されてい
るレンズ以外のレンズを装着した可動鏡胴は固定鏡胴内
に挿嵌されている。従って、対物レンズ群全体及び固体
撮像素子の光軸が正確に合った状態で極めて安定的に保
持され、長期間の間に固定鏡胴と可動鏡胴との間で位置
がずれる等により、光軸が一致しなくなる等の不都合は
生じない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第１図に内視鏡の挿入部の先端部分の断面を示
す。同図において、１は先端硬性部,2はアングル部をそ
れぞれ示し、先端硬室部１は先端部本体1aとこれに連な
るリング部1bとを有し、先端部本体1aには、それを貫通
するように透孔が開設されており、この透孔が内視鏡に
おける観察機構を構成する観察窓３として機能する。そ
して、この観察窓３には対物レンズ群４を装着した鏡胴
５が挿通され、該鏡胴５はリング部1b内に延在せしめら
れている。

10は撮像ユニットを示し、該撮像ユニット10は先端硬
性部１におけるリング部1b内に装着されている。この撮
像ユニット10は、基板11に固体撮像素子12を固着して設
けることにより構成され、この固体撮像素子12上には平
行平面板からなる保護ガラス13が接着等の手段で固着さ
れている。さらに、この保護レンズ13の表面には対物レ
ンズ群４を構成する最も結像側に位置するレンズ4aが装
着されている。従って、撮像ユニット10は基板11,固体
撮像素子12,保護ガラス13及びレンズ4aから構成され
る。そして、この撮像ユニット10を構成するレンズ4aは
鏡胴５を構成する固定鏡胴としての固定筒5aに装着され
ている。固定筒5aは透孔からなる観察窓３のほぼ全長に
及ぶ長さを有し、その内部にはこれ以外のレンズが装着
される可動鏡胴としての可動筒5bがほぼ全長にわたり挿
嵌されている。この可動筒5bは、対物レンズ群４と固体
撮像素子12との間の位置調整を行って、固体撮像素子12
がピントの合った画像を撮影できるようにするためのも
のである。

保護ガラス13は、第２図及び第３図に示したように、
固体撮像素子12における受光部12aの領域を覆う寸法形
状を有するもので、該固体撮像素子12の表面側に設けた
複数の電極14の配設部には保護ガラス12は覆われていな
い。そして、この電極14と基板11に同数設けた電極15と
の間にはそれぞれ配線16がワイヤボンディング手段によ
って架設されている。ここで、この配線16はアーチ状と
なっており、固体撮像素子12の表面より突出した部分が
生じる。このために、保護ガラス12の厚みはこの配線16
の突出部分の長さよ僅かよに大きくなっている。

また、固体撮像素子12は極めて寸法形状の小さいもの
が用いられ、このためにレンズ4aは固体撮像素子12より
大径で、電極14を形成した部分はもとより配線16が最も
突出する部分を含め、さらに基板11側の電極15の配設部
近傍まで延在されている。そして、この配線16が断線し
ないように保護するために、シール材17が用いられ、配
線16は該シール材内に埋め込まれた状態となっている。
しかも、このシール材17は固体撮像素子12とレンズ4aと
の間の部位にまで入り込むようになされている。

本実施例は前述のように構成されるものであって、こ
のようにレンズ4aに保護ガラス13を固着して設けると共
に、この保護ガラス13に基板11に設けた固体撮像素子12
に直接固着するようにして設けられ、これら各部材間に
余分なスペースがない状態となっているので、鏡胴５の
先端から基板11までの全体の長さを著しく短縮すること
ができ、先端部本体1aとリング部1bとからなる先端硬性
部１の長さを短くすることができる。また、このように
３層接合構造としても、レンズ4a,保護ガラス13は共に
配線16と干渉することはない。

そして、固体撮像素子12はレンズ4aより小さい外径寸
法を有し、また保護ガラス13は固体撮像素子12の受光面
12aを覆う寸法を有するから、この固体撮像素子12を他
の部材とは無関係に小型化することができる。従って、
該固体撮像素子12として、必要とする解像度が得られる
ことを条件として最も小さい寸法形状のものを用いるよ
うにする。このように小型の固体撮像素子12を用いる
と、基板11の寸法も小さくなる。ここで、撮像ユニット
10は、その基板11を挿入部の軸線と直交する方向に配設
されており、該基板11の外径寸法を小さくできると、そ
の分だけ挿入部の細径化が可能となる。以上のことか
ら、撮像ユニット10をこのように構成することによっ
て、先端硬性部１の軸方向の長さの短縮及び挿入部全体
の細径化が可能となる。

しかも、レンズ4aによって配線16が覆われており、ま
た配線16の部分にはシール材17が充填されているから、
レンズ4aによって配線16の保護機能が発揮されることに
なり、該配線16の断線、特に比較的脆弱な部分である配
線16の固体撮像素子12側の電極14との接続部分を確実に
保護することができる。

さらに、対物レンズ群４を構成するレンズ4aは保護ガ
ラス13を介して固体撮像素子12に接合せしめられている
から、この対物レンズ群４と固体撮像素子12との間の光
軸合せを極めて容易に、しかも確実に行うことができ
る。

そして、レンズ4aが装着されている固定筒5aは観察窓
３の全長にわたって挿嵌されており、また可動筒5bは固
定筒5a内に完全に挿嵌されているから、固定筒5aの端部
から保護ガラス13,固定撮像素子12及びその基板11に突
出した状態であっても、対物レンズ群４全体の光軸及び
それと固体撮像素子12の光軸とが正確に一致した状態に
保持され、長期間使用しても、それらの間に光軸のずれ
が生じるおそれはない。

次に、第４図は本発明の第２の実施例を示し、本実施
例においては、固体撮像素子12が装着される基板11′に
は、凹部11a′が形成されており、該凹部11a′内に固体
撮像素子12が装着されるようになっている。また、電極
15は基板11′における厚肉の部分に設けられている。

このように構成すれば、固体撮像素子12の電極14と基
板11′側の電極15との高さの差が凹部11a′の高さ分だ
け短縮されることになる。この結果、電極14,15間にワ
イヤボンディング手段によって形成される配線16′の突
出が量を少なくすることができ、保護ガラス13′の厚み
の短縮が可能となり、さらに先端硬性部１の軸方向の長
さの短縮が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、基板、固体撮像素
子、保護ガラスの順に積層状態にして固着すると共に、
保護ガラスは基板の電極部に接続される配線の突出量よ
りも厚肉の平行平面板で構成し、さらに保護ガラスの表
面に対物レンズ群を構成する最も結像側のレンズを固着
して設けて、４層構造の撮像ユニットを構成することに
よって、観察窓に装着される撮像ユニットの小型化を図
ると共に、この撮像ユニットは観察窓に挿嵌させた固定
鏡胴にレンズのみを挿嵌・固着し、レンズの固定鏡胴へ
の嵌合によって基板、固体撮像素子及び保護ガラスの重
量を保持させるようにしたから、撮像ユニットの取付構
造が極めて簡単かつコンパクトになり、もって内視鏡の
挿入部に装着される撮像ユニット全体の外径及び軸線方
向の長さが著しく短縮でき、挿入部の細径化及び硬質部
分の軸線方向における長さの短縮が図られる。また、撮
像ユニットは、それを構成するレンズだけが固定鏡胴に
保持されているが、この固定鏡胴はかなり長尺で、しか
も極めて安定した状態に固定されているから、撮像ユニ
ットを構成する大半の部材、即ち基板、固体撮像素子及
び保護ガラスを格別の支持手段で支持させなくとも、撮
像ユニットと対物レンズ群との間で光軸がずれる等とい
った不都合を確実に防止できるようになる。さらに、ピ
ント合わせを行うために、対物レンズ群を光軸方向に動
かさなければならないが、撮像ユニットを構成する１個
のレンズを固定鏡胴に固定的に保持した上で、他のレン
ズを可動鏡胴に組み込んで、この可動鏡胴を固定鏡胴内
で光軸方向に移動させることによりピント合わせを行う
ようになし、この可動鏡胴を、撮像ユニットの全重量を
支持する固定レンズを安定的に保持するために長尺化さ
せた固定鏡胴内でガイドさせているから、対物レンズ群
全体及び対物レンズ群と固体撮像素子との間の光軸を正
確に一致した状態に組み込むことができ、かつ長期間使
用しても、光軸のずれが生じることはない等の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
あって、第１図は撮像装置を装着した内視鏡の挿入部に
おける先端部分の断面図、第２図は撮像装置の平面図、
第３図は第２図のIII-III断面図、第４図は本発明の第
２の実施例を示す撮像装置の断面図である。 1:先端硬性部、1a:先端部本体、1b:リング部、4:対物レ
ンズ群、4a:レンズ、5:鏡胴、10:撮像ユニット、11,1
1′：基板、11a′：凹部、12:固体撮像素子、12a:受光
部、13,13′：保護ガラス、14,15:電極、16,16′：配
線、17:シール材。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡の挿入部に先端硬性部に観察窓を設
   けて、該観察窓に対物レンズ群を設けると共に、基板上
   に装着した固体撮像素子をこの対物レンズ群の結像位置
   に配置してなるものにおいて、前記固体撮像素子の受光
   面に、その表面から引き出され、前記基板の電極部に接
   続される配線の突出量よりも厚肉の平行平面板からなる
   保護ガラスを接合・固着させると共に、該保護ガラスの
   表面に対物レンズ群を構成する最も結像側に位置するレ
   ンズを固着し、該レンズにより少なくとも前記固体撮像
   素子の電極部の上を覆わせると共に、固体撮像素子の表
   面における前記配線を保護するシール材をこのレンズと
   固体撮像素子との間から基板側の電極部に至るまでの部
   分に充填させることにより撮像ユニットを形成し、前記
   観察窓には所定の長さを有する透孔を形成して、該透孔
   内に固定鏡胴を挿嵌させて固着し、該固定鏡胴には前記
   対物レンズ群を構成するレンズのうち、前記撮像ユニッ
   トを構成するレンズ以外のレンズを装着した可動鏡胴を
   光軸方向に位置調整可能に配置すると共に、前記撮像ユ
   ニットのレンズを前記固定鏡胴に嵌合・固着することに
   よって、該撮像ユニット全体を固定的に保持する構成と
   したことを特徴とする内視鏡の撮像装置。
2. 【請求項２】前記基板には前記固体撮像素子を収容する
   凹部を形設し、かつ電極部は厚肉の部分に設けることに
   よって、両電極部の段差を少なくする構成としたことを
   特徴とする請求項（１）記載の内視鏡の撮像装置。