JP5908155B1 - Endoscope - Google Patents
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Abstract
【課題】内視鏡において小型化、コスト低減を図る。【解決手段】内視鏡は、挿入部の先端部15に、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、被写体からの入射光を撮像面41に結像するレンズ93と、レンズ93と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、撮像素子33の撮像面41と反対側の面に設けられた4つの導体接続部49のそれぞれに接続される4本の電線45を有する伝送ケーブル31と、を有し、撮像素子33は、レンズの光軸に対して垂直方向の断面形状が4×n角形(nは自然数)であり、4本の電線45は、撮像素子33の4×n角形の後端面の四隅に配置された4つの導体接続部49にそれぞれ接続される。【選択図】図13To reduce the size and cost of an endoscope. An endoscope includes an imaging element 33 in which an imaging surface 41 is covered with an element cover glass 43 at a distal end portion 15 of an insertion portion, a lens 93 that forms an incident light from a subject on the imaging surface 41, and Four electric wires 45 connected to each of an adhesive resin 37 for fixing the lens 93 and the element cover glass 43 and four conductor connecting portions 49 provided on the surface opposite to the imaging surface 41 of the imaging element 33. The image sensor 33 has a 4 × n square shape (n is a natural number) in the direction perpendicular to the optical axis of the lens, and the four electric wires 45 are composed of an image sensor. The four conductor connection portions 49 arranged at the four corners of the rear end face of the 33 4 × n square are respectively connected. [Selection] Figure 13
Description
本発明は、内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope.
従来、医療分野又は工業分野において、患者の体内、機器、又は構造物の内部を撮像するための内視鏡が普及している。この種の内視鏡では、観察対象の内部に挿入される挿入部において、撮像部位からの光を対物レンズ系によってイメージセンサの受光面に結像させる。内視鏡は、その結像光を電気信号に変換し、信号ケーブルを介して外部の画像処理装置等に映像信号として送信する。 2. Description of the Related Art Conventionally, endoscopes for imaging the inside of a patient's body, equipment, or structure are widely used in the medical field or the industrial field. In this type of endoscope, light from an imaging region is imaged on a light receiving surface of an image sensor by an objective lens system in an insertion portion inserted into an observation target. The endoscope converts the imaged light into an electrical signal and transmits it as a video signal to an external image processing device or the like via a signal cable.
例えば医療分野において用いられる内視鏡では、被施術者の負担を軽減するために、被施術者の体内等に挿入される先端側の挿入部の外径において更なる細径化が重要となっている。従来、通常径の経口内視は、最大外径が8〜9mm程度であった。このため、挿入時に舌根部に触れやすく、被施術者に吐き気や息苦しさを伴う場合があった。そこで、近年、細径経鼻内視鏡が急速に普及している。細径経鼻内視鏡は、最大外径が従来の経口内視鏡の約半分の5〜6mm程度である。このため、細径経鼻内視鏡は、経鼻挿入が可能となり、5mm程度と細いことも相俟って、嘔吐反射が少なく、挿入もあまり気にならないことが多い。 For example, in an endoscope used in the medical field, in order to reduce the burden on the patient, it is important to further reduce the outer diameter of the insertion portion on the distal end side inserted into the body of the patient. ing. Conventionally, the normal outer diameter of the oral endoscope has a maximum outer diameter of about 8 to 9 mm. For this reason, it is easy to touch a tongue base part at the time of insertion, and the patient may be accompanied by nausea and breathlessness. Therefore, in recent years, small-diameter nasal endoscopes are rapidly spreading. The small-diameter nasal endoscope has a maximum outer diameter of about 5 to 6 mm, which is about half that of a conventional oral endoscope. For this reason, the small-diameter nasal endoscope can be inserted through the nasal cavity, coupled with the thinness of about 5 mm, there are few vomiting reflections, and the insertion is often not bothered.
例えば、図25に示す特許文献1の電子内視鏡システム501は、内視鏡503と、光源装置505と、ビデオプロセッサ507と、モニタ509とから主に構成されている。内視鏡503は、長尺で細長な挿入部511と、操作部513と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル515とを有して構成されている。内視鏡503の挿入部511は、被施術者に挿入される先端側から順に先端部517と、湾曲部519と、可撓管部521とを有して構成されている。操作部513は、操作部本体523と、挿入部511に各種処置具を挿通する処置具チャンネル挿通部525とを有して構成されている。操作部本体523には、湾曲部519を湾曲操作するための湾曲操作ノブ527が配設される。湾曲操作ノブ527は、湾曲部519を上下方向に湾曲操作するためのUD湾曲操作ノブ529と、湾曲部519を左右方向に湾曲操作するためのRL湾曲操作ノブ531とからなる。 For example, the electronic endoscope system 501 of Patent Document 1 shown in FIG. 25 mainly includes an endoscope 503, a light source device 505, a video processor 507, and a monitor 509. The endoscope 503 includes a long and narrow insertion portion 511, an operation portion 513, and a universal cable 515 that is an electric cable. The insertion portion 511 of the endoscope 503 is configured to include a distal end portion 517, a bending portion 519, and a flexible tube portion 521 in this order from the distal end side inserted into the patient. The operation unit 513 includes an operation unit main body 523 and a treatment instrument channel insertion part 525 for inserting various treatment instruments into the insertion part 511. A bending operation knob 527 for bending the bending portion 519 is disposed on the operation portion main body 523. The bending operation knob 527 includes a UD bending operation knob 529 for bending the bending portion 519 in the vertical direction and an RL bending operation knob 531 for bending the bending portion 519 in the left-right direction.
また、図26に示す特許文献2の内視鏡533は、先端部に外筒535を備える。外筒535には、充填された遮光性材料537によって覆われた撮像機構539が設けられる。撮像機構539は、一方の表面に受光部541を有する撮像素子543と、撮像素子543の受光部541が設けられる表面を覆うカバー部材545と、撮像素子543の受光部541に光学的に結合したレンズユニット547と、フレキシブルプリント配線板549とを備える。レンズユニット547は、対物側から対物カバー部材551、絞り553、平凸レンズ555、平凸レンズ557と、これらを固定した鏡筒559とを有する。平凸レンズ557とカバー部材545との間は、接着剤561で固定される。 An endoscope 533 of Patent Document 2 shown in FIG. 26 includes an outer cylinder 535 at the tip. The outer cylinder 535 is provided with an imaging mechanism 539 covered with a light-shielding material 537 filled. The imaging mechanism 539 is optically coupled to the imaging element 543 having the light receiving part 541 on one surface, the cover member 545 covering the surface on which the light receiving part 541 of the imaging element 543 is provided, and the light receiving part 541 of the imaging element 543. A lens unit 547 and a flexible printed wiring board 549 are provided. The lens unit 547 includes an objective cover member 551, a diaphragm 553, a plano-convex lens 555, a plano-convex lens 557, and a lens barrel 559 to which these are fixed, from the object side. The plano-convex lens 557 and the cover member 545 are fixed with an adhesive 561.
ところで、内視鏡は、外径の更なる小型化(例えば、特許文献1の先端側又は特許文献2の対物側である挿入部の外径の細径化)が求められている。これは、上記した既存の細径経鼻内視鏡ではなく、既存の細径経鼻内視鏡では被施術者の体内に挿入が困難な部位(例えば血管のような非常に径が細い管や孔)に挿入してその内部の詳細を観察したいという医学的要請に基づく。 By the way, the endoscope is required to further reduce the outer diameter (for example, to reduce the outer diameter of the insertion portion on the distal end side of Patent Document 1 or the objective side of Patent Document 2). This is not the above-described existing small-diameter nasal endoscope, but the existing small-diameter nasal endoscope is difficult to insert into the body of the patient (for example, a very thin tube such as a blood vessel). Based on a medical request to insert it into a hole and observe the details inside.
しかしながら、特許文献1に開示される内視鏡503は、同文献の図1に示されている外観、及び適用例の記載(例えば生体の上部又は下部の消化器官に挿入するため挿入部511が可撓性のある所謂軟性鏡)から、主に人体の消化管に挿入されるものであると推察される。このため、例えば人体の血管のような非常に径が細い管や孔に挿入してその内部を観察することが困難である。 However, the endoscope 503 disclosed in Patent Document 1 has an appearance and description of an application example shown in FIG. 1 of the same document (for example, an insertion portion 511 for inserting into an upper or lower digestive organ of a living body). It is presumed that it is mainly inserted into the human digestive tract from a so-called flexible mirror having flexibility. For this reason, it is difficult to observe the inside by inserting into a tube or hole having a very small diameter such as a blood vessel of a human body.
また、特許文献2に開示される内視鏡533では、撮像機構539において、鏡筒559の外径よりも撮像素子543及びフレキシブルプリント配線板549が半径方向において大きくなっている。これに加え、内視鏡533は、これらの部材からなる撮像機構539を外筒535に収容し、外筒535に充填した遮光性材料537によって撮像機構539を覆う構成となっている。このため、鏡筒559より半径方向の外側にはみ出す撮像素子543及びフレキシブルプリント配線板549の距離、及び外筒535の厚みが、小型化には不利な構造となっている。また、外筒535を必要とするため、部品点数が多くなり、コストも増大する。 In the endoscope 533 disclosed in Patent Document 2, in the imaging mechanism 539, the imaging element 543 and the flexible printed wiring board 549 are larger in the radial direction than the outer diameter of the lens barrel 559. In addition, the endoscope 533 has a configuration in which an imaging mechanism 539 made of these members is accommodated in an outer cylinder 535 and the imaging mechanism 539 is covered with a light-shielding material 537 filled in the outer cylinder 535. For this reason, the distance between the imaging element 543 and the flexible printed wiring board 549 that protrudes outward in the radial direction from the lens barrel 559 and the thickness of the outer cylinder 535 are disadvantageous for downsizing. Moreover, since the outer cylinder 535 is required, the number of parts increases and the cost also increases.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、内視鏡において、小型化(例えば先端側の挿入部位における外径の細径化)、及びコスト低減を図ることができる内視鏡を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides an endoscope that can be reduced in size (for example, the outer diameter of the insertion portion on the distal end side is reduced) and cost can be reduced. There is to do.
本発明は、光軸に対して垂直方向の外形状が正方形の単一レンズと、前記光軸に対して垂直方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の撮像素子と、前記撮像素子の撮像面を覆い、前記光軸に対して垂直方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の素子カバーガラスと、前記撮像面の中心に前記単一レンズの光軸を一致させた前記単一レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、前記撮像素子に設けられた4つの導体接続部のそれぞれに接続される4本の電線を有する伝送ケーブルと、を有し、前記撮像素子の一辺の長さは0.5mm以下であり、前記4本の電線は、前記撮像素子の正方形状を有する後端面の四隅に配置された4つの導体接続部にそれぞれ接続され、前記単一レンズの中央部は、撮像側において、凸面のレンズ面を構成する略球面状に隆起した凸曲面を有し、前記単一レンズの周縁部は、端面が平面であり、かつ前記端面の全域において前記素子カバーガラスとの接着面を有する、内視鏡を提供する。 The present invention includes a single lens outer shape is square in a direction perpendicular to the optical axis, the outer shape and the same of the imaging element outside shape in the direction perpendicular to the optical axis said single lens, the Covering the imaging surface of the imaging device, the outer shape in the direction perpendicular to the optical axis is the same as the outer shape of the single lens, and the optical axis of the single lens coincides with the center of the imaging surface and adhesive resin in which the said single lens is fixed and the element cover glass, a transmission cable having four electric wires which are connected to each of the four conductor connection section provided in the image pickup element, the a, wherein no more than one side of 0.5 mm length of the image pickup device, before Symbol four wires, the four conductors connecting portion arranged in the four corners of the rear surface having a square shape of the imaging device The central portions of the single lenses are convex on the imaging side. The lens has a convex curved surface that is substantially spherical and constitutes a lens surface. The peripheral edge of the single lens has a flat end surface and an adhesive surface with the element cover glass over the entire end surface. It provides an endoscope.
本発明によれば、内視鏡において小型化、コスト低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size and cost of an endoscope.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る内視鏡を具体的に開示した各実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments that specifically disclose an endoscope according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
先ず、最初に各実施形態の内視鏡に共通する基本構成例について説明する。なお、構成例とは本発明に係る内視鏡が備えることのできる構成要件である。本発明に係る内視鏡は、以下の各構成例を相互に重複して備えることを排除しない。 First, a basic configuration example common to the endoscopes of the embodiments will be described first. The configuration example is a configuration requirement that can be provided in the endoscope according to the present invention. The endoscope according to the present invention does not exclude that the following configuration examples are provided overlapping each other.
(第1の実施形態)
<基本構成例>
図1は、各実施形態の内視鏡を用いた内視鏡システムの一例を示す全体構成図である。図1では、内視鏡11及びビデオプロセッサ19を含む内視鏡システム13の全体構成を斜視図にて示している。
(First embodiment)
<Example of basic configuration>
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of an endoscope system using the endoscope of each embodiment. FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration of the endoscope system 13 including the endoscope 11 and the video processor 19.
なお、本明細書において説明に用いる方向については、各図中の方向の記載に従うとする。ここで、「上」、「下」は、水平面に置かれたビデオプロセッサ19の上と下にそれぞれ対応し、「前(先)」、「後」は、内視鏡本体(以降「内視鏡11」という)の挿入部21の先端側とプラグ部23の基端側(言い換えると、ビデオプロセッサ19側)にそれぞれ対応する。 Note that the directions used in the description in the present specification are the same as those in each direction. Here, “upper” and “lower” correspond to the upper and lower sides of the video processor 19 placed on the horizontal plane, respectively, and “front (front)” and “rear” refer to the endoscope main body (hereinafter “endoscope 11”). Corresponds to the distal end side of the insertion portion 21 and the proximal end side of the plug portion 23 (in other words, the video processor 19 side).
図1に示すように、内視鏡システム13は、例えば医療用の軟性鏡である内視鏡11と、観察対象(例えば人体の血管)の内部を撮影して得られた静止画又は動画に対して周知の画像処理等を行うビデオプロセッサ19と含む構成である。内視鏡11は、略前後方向に延在し、観察対象の内部に挿入される挿入部21と、挿入部21の後部が接続されるプラグ部23とを備える。 As shown in FIG. 1, the endoscope system 13 includes, for example, an endoscope 11 that is a medical flexible endoscope and a still image or a moving image obtained by photographing the inside of an observation target (for example, a blood vessel of a human body). On the other hand, it has a configuration including a video processor 19 for performing known image processing and the like. The endoscope 11 includes an insertion portion 21 that extends substantially in the front-rear direction and is inserted into the observation target, and a plug portion 23 to which the rear portion of the insertion portion 21 is connected.
ビデオプロセッサ19は、前壁25に開口するソケット部27を有している。ソケット部27には内視鏡11のプラグ部23の後部が挿入され、これにより、内視鏡11はビデオプロセッサ19との間で電力及び各種信号(映像信号、制御信号など)の送受が可能である。 The video processor 19 has a socket portion 27 that opens to the front wall 25. The rear portion of the plug portion 23 of the endoscope 11 is inserted into the socket portion 27, whereby the endoscope 11 can send and receive power and various signals (video signals, control signals, etc.) to and from the video processor 19. It is.
上述した電力及び各種信号は、軟性部29の内部に挿通された伝送ケーブル31(図3又は図4参照)を介してプラグ部23から軟性部29に導かれる。先端部15に設けられた撮像素子33が出力した画像データは、伝送ケーブル31を介してプラグ部23からビデオプロセッサ19に伝送される。ビデオプロセッサ19は、プラグ部23から伝送された画像データに対して色補正、階調補正等の周知の画像処理を施して、画像処理後の画像データを表示装置(不図示)に出力する。表示装置は、例えば液晶表示パネル等の表示デバイスを有するモニタ装置であり、内視鏡11によって撮像された被写体の画像(例えば被写体である人物の血管内の様子を示す画像データ)を表示する。 The electric power and various signals described above are guided from the plug portion 23 to the soft portion 29 via the transmission cable 31 (see FIG. 3 or FIG. 4) inserted into the soft portion 29. Image data output from the image sensor 33 provided at the distal end portion 15 is transmitted from the plug portion 23 to the video processor 19 via the transmission cable 31. The video processor 19 performs known image processing such as color correction and gradation correction on the image data transmitted from the plug unit 23, and outputs the image data after the image processing to a display device (not shown). The display device is a monitor device having a display device such as a liquid crystal display panel, for example, and displays an image of a subject imaged by the endoscope 11 (for example, image data indicating a state in a blood vessel of a person who is the subject).
挿入部21は、プラグ部23に後端が接続された可撓性の軟性部29と、軟性部29の先端に連なる先端部15とを有している。軟性部29は各種の内視鏡検査、内視鏡手術等の方式に対応する適切な長さを有する。軟性部29は、例えば螺旋状に巻回された金属薄板の外周にネットを被せ、更に、その外周に被覆を被せることにより構成され、十分な可撓性を有するように形成される。軟性部29は、先端部15とプラグ部23との間を接続する。 The insertion portion 21 has a flexible soft portion 29 whose rear end is connected to the plug portion 23, and a distal end portion 15 connected to the distal end of the soft portion 29. The flexible portion 29 has an appropriate length corresponding to various methods such as endoscopic examination and endoscopic surgery. The soft part 29 is configured by covering the outer periphery of a thin metal plate wound in a spiral shape with a net and further covering the outer periphery thereof, and is formed to have sufficient flexibility. The flexible part 29 connects between the tip part 15 and the plug part 23.
以下説明する各実施形態の内視鏡11,111は、細径で形成されることにより、細径の体腔への挿入が可能となる。細径の体腔は、人体の血管に限定されず、例えば尿管、すい管、胆管、細気管支等が含まれる。つまり、内視鏡11,111は、人体の血管、尿管、すい管、胆管、細気管支等への挿入を可能とすることができる。言い換えると、内視鏡11,111は、血管内の病変の観察に用いることができる。内視鏡11,111は、動脈硬化性プラークの同定において有効となる。また、心臓カテーテル検査時の内視鏡による観察にも適用可能となる。更に、内視鏡11,111は、血栓や動脈硬化性の黄色プラークの検出にも有効となる。なお、動脈硬化病変では、色調(白色、淡黄色、黄色)や、表面(平滑、不整)が観察される。血栓では、色調(赤色、白色、暗赤色、黄色、褐色、混色)が観察される。 The endoscopes 11 and 111 of each embodiment described below can be inserted into a narrow body cavity by being formed with a small diameter. The narrow body cavity is not limited to the blood vessels of the human body, and includes, for example, the ureter, pancreatic duct, bile duct, bronchiole and the like. That is, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into blood vessels, ureters, pancreatic ducts, bile ducts, bronchioles, and the like of the human body. In other words, the endoscopes 11 and 111 can be used for observing lesions in blood vessels. The endoscopes 11 and 111 are effective in identifying atherosclerotic plaques. Further, the present invention can be applied to observation with an endoscope at the time of cardiac catheter examination. Furthermore, the endoscopes 11 and 111 are also effective in detecting thrombus and arteriosclerotic yellow plaque. In arteriosclerotic lesions, color tone (white, light yellow, yellow) and surface (smooth, irregular) are observed. In the thrombus, a color tone (red, white, dark red, yellow, brown, mixed color) is observed.
また、内視鏡11,111は、腎盂・尿管がんや、特発性腎出血の診断・治療に用いることができる。この場合、内視鏡11,111は、尿道から膀胱内に挿入され、更に尿管内にまで進めて、尿管と腎盂の中を観察することができる。 Further, the endoscopes 11 and 111 can be used for diagnosis and treatment of renal pelvis / ureter cancer and idiopathic renal bleeding. In this case, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the bladder from the urethra and further advanced into the ureter to observe the inside of the ureter and the renal pelvis.
また、内視鏡11,111は、十二指腸に開口するファーター乳頭への挿入が可能となる。胆汁は、肝臓から造られ胆管を通って、また膵液は膵臓から造られ膵管を通って十二指腸にあるファーター乳頭から排出される。内視鏡11,111は、胆管及び膵管の開口部であるファーター乳頭から挿入し、胆管又は膵管の観察を可能とすることができる。 In addition, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the papilla that opens to the duodenum. Bile is made from the liver and passes through the bile duct, and pancreatic juice is made from the pancreas and passes through the pancreatic duct and drains from the papilla in the duodenum. The endoscopes 11 and 111 can be inserted from a pharter papilla, which is an opening of the bile duct and pancreatic duct, to enable observation of the bile duct or pancreatic duct.
更に、内視鏡11,111は、気管支への挿入が可能となる。内視鏡11,111は、背臥位となった検体(つまり、被施術者)の口腔又は鼻腔から挿入される。内視鏡11,111は、咽頭、喉頭を過ぎ、声帯を視認しつつ気管へ挿入される。気管支は分岐するたびに細くなる。例えば最大外径Dmaxが2mm未満の内視鏡11,111によれば、亜区域気管支まで内腔の確認が可能となる。 Furthermore, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the bronchus. The endoscopes 11 and 111 are inserted from the oral cavity or nasal cavity of a specimen (that is, a patient) in a supine position. The endoscopes 11 and 111 pass through the pharynx and larynx and are inserted into the trachea while visually checking the vocal cords. The bronchi get thinner every time they branch. For example, according to the endoscopes 11 and 111 having the maximum outer diameter Dmax of less than 2 mm, the lumen can be confirmed up to the sub-region bronchus.
次に、第1の実施形態の内視鏡が有する各種の構成例について説明する。第1の実施形態の内視鏡11は、第1構成例から第17構成例の各構成を有することができる。 Next, various configuration examples included in the endoscope according to the first embodiment will be described. The endoscope 11 of the first embodiment can have each configuration from the first configuration example to the seventeenth configuration example.
図2は、第1の実施形態の内視鏡11の先端部15を前側から見た様子を示す斜視図である。図3は、第1の実施形態の内視鏡11の先端部15の一例を示す断面図である。図4は、第1の実施形態の内視鏡11の離間部47に接着用樹脂37が充填された構成の一例を示す断面図である。図5は、第1の実施形態の内視鏡11の導体接続部49に伝送ケーブル31が接続された撮像素子33を後側から見た様子を示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which the distal end portion 15 of the endoscope 11 according to the first embodiment is viewed from the front side. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the distal end portion 15 of the endoscope 11 according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration in which the bonding resin 37 is filled in the separation portion 47 of the endoscope 11 according to the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which the imaging element 33 in which the transmission cable 31 is connected to the conductor connection portion 49 of the endoscope 11 according to the first embodiment is viewed from the rear side.
図2では、図1に示した内視鏡11の先端部15の構成を斜視図にて示している。図3では、図2に示した先端部15の構成を断面図にて示している。図4では、図2に示した先端部15においてモールド樹脂17を除いた構成を断面図にて示している。図5では、図4に示した撮像素子33をレンズユニット35と反対側から見た構成を斜視図にて示している。 2, the configuration of the distal end portion 15 of the endoscope 11 shown in FIG. 1 is shown in a perspective view. 3, the structure of the front-end | tip part 15 shown in FIG. 2 is shown with sectional drawing. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which the mold resin 17 is removed from the distal end portion 15 shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a configuration in which the image sensor 33 shown in FIG. 4 is viewed from the side opposite to the lens unit 35.
<第1構成例>
第1構成例の内視鏡11は、レンズ支持部材39にレンズを収容するレンズユニット35と、撮像面が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、撮像素子33の撮像面と反対側(つまり、後側)の面に設けられた4つの導体接続部49のそれぞれに接続される4本の電線45を有する伝送ケーブル31と、を備える。
<First configuration example>
The endoscope 11 of the first configuration example includes a lens unit 35 that accommodates a lens in a lens support member 39, an image sensor 33 whose imaging surface is covered by an element cover glass 43, and the optical axis of the lens at the center of the imaging surface. An adhesive resin 37 for fixing the matched lens unit 35 and the element cover glass 43, and each of the four conductor connecting portions 49 provided on the surface opposite to the imaging surface (that is, the rear side) of the imaging device 33. A transmission cable 31 having four electric wires 45 connected to each other.
レンズ支持部材39には、光学材料(例えばガラス、樹脂等)により形成された複数(図示例では、3枚)のレンズL1〜L3と、レンズL1及びレンズL2の間に挟まれて形成された絞り51とが互いに光軸の方向に近接した状態で組み込まれている。絞り51はレンズL2又はレンズ93への入射光量の調整に設けられており、絞り51を通過した光だけがレンズL2又はレンズ93に入射することが可能となる。なお、近接とは、レンズ相互間の接触による傷付きを避けるために僅かに離間している意味である。レンズL1〜L3は、全周にわたってレンズ支持部材39の内周面に接着剤により固定されている。 The lens support member 39 is formed by being sandwiched between a plurality of (three in the illustrated example) lenses L1 to L3, and the lenses L1 and L2 formed of an optical material (for example, glass, resin, etc.). The stop 51 is incorporated in a state of being close to each other in the direction of the optical axis. The diaphragm 51 is provided for adjusting the amount of light incident on the lens L2 or the lens 93, and only light that has passed through the diaphragm 51 can enter the lens L2 or the lens 93. Note that the proximity means that the lens is slightly separated in order to avoid damage due to contact between the lenses. The lenses L1 to L3 are fixed to the inner peripheral surface of the lens support member 39 with an adhesive over the entire circumference.
なお、以降の説明において「接着剤」の用語は、固体物の面と面とを接着するために用いる物質という厳密な意味ではなく、2つの物の結合に用いることができる物質、或いは硬化した接着剤が気体及び液体に対する高いバリア性を備えている場合は、封止材としての機能を有する物質という広い意味で用いられる。 In the following description, the term “adhesive” does not have a strict meaning of a substance used for bonding the surfaces of solid objects, but is a substance that can be used to bond two objects or has been cured. When the adhesive has a high barrier property against gas and liquid, it is used in a broad sense as a substance having a function as a sealing material.
レンズ支持部材39の前端はレンズL1によって、レンズ支持部材39の後端はレンズL3によって密閉(封止)されており、レンズ支持部材39の内部に空気又は水分等が侵入しないよう構成されている。従って、空気等はレンズ支持部材39の一端から他端へと抜けることができない。なお、以降の説明では、レンズL1〜L3を合わせて光学レンズ群LNZという。 The front end of the lens support member 39 is sealed (sealed) by the lens L1 and the rear end of the lens support member 39 is sealed by the lens L3, so that air or moisture does not enter the lens support member 39. . Therefore, air or the like cannot escape from one end of the lens support member 39 to the other end. In the following description, the lenses L1 to L3 are collectively referred to as an optical lens group LNZ.
レンズ支持部材39を構成する金属材料としては、例えばニッケルが用いられる。ニッケルは、剛性率が比較的高くかつ耐食性も高く、先端部15を構成する材料として適している。また、内視鏡11を用いた検査時又は手術時に先端部15からレンズ支持部材39を構成するニッケルが直接的に露出しないように、検査前又は手術前の時点で、レンズ支持部材39の周囲はモールド樹脂17によってムラ無く被覆され、かつ先端部15が生体適合コーティングを施されることが好ましい。ニッケルに代えて例えば銅ニッケル合金を用いてもよい。銅ニッケル合金も高い耐食性を有しており、先端部15を構成する材料として適している。また、レンズ支持部材39を構成する金属材料としては、好ましくは、電鋳(電気めっき)によって製造が可能な材料が選択される。ここで、電鋳を利用する理由は、電鋳によって製造される部材の寸法精度は1μm未満(いわゆるサブミクロン精度)と極めて高く、更に多数の部材を製造した際のばらつきも小さいからである。また、レンズ支持部材39を構成する金属材料として、ステンレス鋼(例えばSUS316)を用いてもよい。ステンレス鋼(SUS管とも言われる)は生体適合性が高く、例えば人体の血管等の細径な部位に挿入される内視鏡として適すると考えられる。レンズ支持部材39は極めて小さな部材であり、内外径寸法の誤差は内視鏡11の光学性能(つまり、撮像された画像の画質)に影響を与える。レンズ支持部材39を例えばニッケル電鋳管により構成することで、小径にもかかわらず高い寸法精度を確保して高画質な画像を撮像することが可能な内視鏡11が得られる。 As a metal material constituting the lens support member 39, for example, nickel is used. Nickel has a relatively high rigidity and high corrosion resistance, and is suitable as a material constituting the tip portion 15. Further, around the lens support member 39 before the examination or before the operation, the nickel constituting the lens support member 39 is not directly exposed from the distal end portion 15 during the examination using the endoscope 11 or during the operation. It is preferable that the resin is uniformly coated with the mold resin 17 and the tip portion 15 is provided with a biocompatible coating. Instead of nickel, for example, a copper nickel alloy may be used. The copper nickel alloy also has high corrosion resistance and is suitable as a material constituting the tip portion 15. Moreover, as a metal material which comprises the lens support member 39, Preferably, the material which can be manufactured by electroforming (electroplating) is selected. Here, the reason why electroforming is used is that the dimensional accuracy of a member manufactured by electroforming is extremely high, less than 1 μm (so-called submicron accuracy), and the variation when a large number of members are manufactured is small. Further, as the metal material constituting the lens support member 39, stainless steel (for example, SUS316) may be used. Stainless steel (also referred to as a SUS tube) has high biocompatibility and is considered suitable as an endoscope that is inserted into a small-diameter site such as a blood vessel of a human body. The lens support member 39 is an extremely small member, and an error in the inner and outer diameter dimensions affects the optical performance of the endoscope 11 (that is, the image quality of the captured image). By configuring the lens support member 39 with, for example, a nickel electroformed tube, it is possible to obtain the endoscope 11 capable of capturing a high-quality image while ensuring high dimensional accuracy despite a small diameter.
レンズ支持部材39は、金属以外にシート材等であってもよい、レンズ支持部材39は、レンズユニット35の各レンズの光軸を合わせる際の位置決めが達成できればよい。レンズユニット35が、モールド樹脂17によって覆われれば、各レンズは相互の相対位置が固定される。このため、レンズ支持部材39には、従来の複数のレンズを支持するために使用されていた鏡筒に対し、強度が小さく、厚みが薄く、重量が軽い材質のものが使用可能となる。これにより、内視鏡11における先端部15の細径化に寄与することが可能となる。なお、レンズ支持部材39は、従来と同様の金属製の鏡筒を用いることを排除するものではない。 The lens support member 39 may be a sheet material or the like other than metal. The lens support member 39 only needs to achieve positioning when aligning the optical axes of the lenses of the lens unit 35. When the lens unit 35 is covered with the mold resin 17, the relative positions of the lenses are fixed. For this reason, the lens support member 39 can be made of a material that has a lower strength, a smaller thickness, and a lighter weight than a conventional barrel used to support a plurality of lenses. Thereby, it becomes possible to contribute to the diameter reduction of the front-end | tip part 15 in the endoscope 11. FIG. The lens support member 39 does not exclude the use of a metal barrel similar to the conventional one.
図5に示すように、撮像素子33は、例えば前後方向から見て正方形形状をなす小型のCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)の撮像デバイスにより構成される。撮像素子33では、外部から入射した光が、レンズ支持部材39内の光学レンズ群LNZによって撮像面41に結像する。また、撮像素子33では、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる。 As shown in FIG. 5, the imaging device 33 is configured by, for example, a small CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) imaging device having a square shape when viewed from the front-rear direction. In the imaging element 33, light incident from the outside forms an image on the imaging surface 41 by the optical lens group LNZ in the lens support member 39. In the imaging device 33, the imaging surface 41 is covered with an element cover glass 43.
接着用樹脂37は、例えばUV・熱硬化性樹脂によって構成される。接着用樹脂37は、透光性を有し、屈折率が空気に近いものが好ましい。接着用樹脂37として、UV・熱硬化性樹脂を用いる場合、外表部分を紫外線照射により硬化できるとともに、紫外線を照射できない充填接着剤の内部を、熱処理によって硬化させることができる。接着用樹脂37は、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35を、素子カバーガラス43に固定する。これにより、レンズユニット35と撮像素子33とが接着用樹脂37によって直接接着されて固定され、つまり、レンズユニット35と撮像素子33とが接着用樹脂37を介して直付けされる。接着用樹脂37は、例えば最終的な硬度を得るためには熱処理を必要とするが、紫外線照射によってもある程度の硬度まで硬化が進行するタイプの接着剤である。 The adhesive resin 37 is made of, for example, a UV / thermosetting resin. The adhesive resin 37 preferably has a light transmitting property and has a refractive index close to that of air. When a UV / thermosetting resin is used as the adhesive resin 37, the outer surface portion can be cured by ultraviolet irradiation, and the inside of the filled adhesive that cannot be irradiated with ultraviolet rays can be cured by heat treatment. The adhesive resin 37 fixes the lens unit 35 with the optical axis of the lens coincident with the center of the imaging surface 41 to the element cover glass 43. Thereby, the lens unit 35 and the image sensor 33 are directly bonded and fixed by the adhesive resin 37, that is, the lens unit 35 and the image sensor 33 are directly attached via the adhesive resin 37. The adhesive resin 37 is, for example, an adhesive that requires heat treatment in order to obtain final hardness, but cures to a certain degree of hardness even when irradiated with ultraviolet rays.
なお、内視鏡11では、素子カバーガラス43に対面するレンズの光出射面が凹面である場合、レンズの周囲の円環端面であるコバ部55が素子カバーガラス43に接着される。この際、レンズの外周、レンズ支持部材39の外周も同時に接着用樹脂37によって固定されてもよい。レンズのコバ部55が素子カバーガラス43に接着されることで、レンズと撮像素子33との間に、空気層が設けられる。レンズと撮像素子33との間に、空気層が設けられることで、レンズの光学的性能を高めることができる。例えば、レンズから空気層への出射光の屈折率差を大きくでき、光を屈折させるためのパワーが得られる。これにより、解像度を高める、画角を大きくするなどの光学設計が容易になる。その結果、内視鏡11により撮像された画像の画質が向上する。 In the endoscope 11, when the light exit surface of the lens facing the element cover glass 43 is a concave surface, the edge portion 55 that is an end surface of the ring around the lens is bonded to the element cover glass 43. At this time, the outer periphery of the lens and the outer periphery of the lens support member 39 may be simultaneously fixed by the adhesive resin 37. By bonding the edge portion 55 of the lens to the element cover glass 43, an air layer is provided between the lens and the imaging element 33. By providing an air layer between the lens and the image sensor 33, the optical performance of the lens can be improved. For example, the difference in refractive index of the emitted light from the lens to the air layer can be increased, and power for refracting light can be obtained. This facilitates optical design such as increasing the resolution and increasing the angle of view. As a result, the image quality of the image captured by the endoscope 11 is improved.
撮像素子33の背面側の後部には、4つの導体接続部49が設けられる。導体接続部49は、例えばLGA(Land grid array)によって形成することができる。4つの導体接続部49は、一対の電力接続部と、一対の信号接続部とからなる。4つの導体接続部49は、伝送ケーブル31の4本の電線45と電気的に接続される。伝送ケーブル31は、電線45である一対の電力線と、電線45である一対の信号線とからなる。即ち、導体接続部49の一対の電力接続部には、伝送ケーブル31の一対の電力線が接続される。導体接続部49の一対の信号接続部には、伝送ケーブル31の一対の信号線が接続される。 Four conductor connection portions 49 are provided on the rear side of the image sensor 33. The conductor connection portion 49 can be formed by, for example, an LGA (Land grid array). The four conductor connection parts 49 are composed of a pair of power connection parts and a pair of signal connection parts. The four conductor connection portions 49 are electrically connected to the four electric wires 45 of the transmission cable 31. The transmission cable 31 includes a pair of power lines that are the electric wires 45 and a pair of signal lines that are the electric wires 45. That is, a pair of power lines of the transmission cable 31 are connected to the pair of power connection portions of the conductor connection portion 49. A pair of signal lines of the transmission cable 31 are connected to the pair of signal connection parts of the conductor connection part 49.
以上により、第1構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35と撮像素子33とが、接着用樹脂37によって所定距離保持した状態で固定される。固定されたレンズユニット35と撮像素子33とは、レンズユニット35の光軸と、撮像面41の中心とが位置合わせされている。また、レンズユニット35と撮像素子33との距離は、レンズユニット35を通る被写体からの入射光が、撮像素子33の撮像面41に合焦する距離で位置合わせされている。レンズユニット35と撮像素子33とは、位置合わせされた後に固定されている。 As described above, according to the endoscope 11 of the first configuration example, the lens unit 35 and the imaging device 33 are fixed in a state where they are held at a predetermined distance by the adhesive resin 37. In the fixed lens unit 35 and the imaging device 33, the optical axis of the lens unit 35 and the center of the imaging surface 41 are aligned. In addition, the distance between the lens unit 35 and the image sensor 33 is aligned at a distance at which incident light from a subject passing through the lens unit 35 is focused on the imaging surface 41 of the image sensor 33. The lens unit 35 and the image sensor 33 are fixed after being aligned.
固定されたレンズユニット35と撮像素子33との間には、離間部47(図4参照)が形成される。離間部47は、レンズユニット35と撮像素子33とが、相対的に位置合わせされ、相互が接着用樹脂37によって固定されることで、形状が定まる。即ち、離間部47は、レンズユニット35と撮像素子33との位置合わせ用の調整ギャップとなっている。この調整ギャップは、接着用樹脂37が充填されても無くなることはない。上述した寸法の具体例では、少なくとも30μm程度から100μm程度までの間で調整が行われる。この際の公差は±20μmとなる。従って、この場合の最小の調整ギャップは、10μmで残存することになる。 A separation portion 47 (see FIG. 4) is formed between the fixed lens unit 35 and the image sensor 33. The shape of the separating portion 47 is determined by relatively aligning the lens unit 35 and the image sensor 33 and fixing them with an adhesive resin 37. That is, the separation portion 47 serves as an adjustment gap for alignment between the lens unit 35 and the image sensor 33. This adjustment gap does not disappear even when the adhesive resin 37 is filled. In the specific example of the dimensions described above, the adjustment is performed at least between about 30 μm and about 100 μm. The tolerance at this time is ± 20 μm. Therefore, the minimum adjustment gap in this case remains at 10 μm.
内視鏡11では、離間部47が調整ギャップとなってレンズユニット35と撮像素子33との位置合わせが完了した後、離間部47が接着用樹脂37の固定スペースに利用される。これにより、レンズユニット35と撮像素子33とを直接に固定可能としている。これにより、従来必要であった、レンズユニット35を撮像素子33に固定するためのフレーム又はホルダ等の介装部材が不要となっている。また、フレーム又はホルダ等を省略できるため、部品点数が削減されて固定構造が簡素になる。これにより、内視鏡11の先端部15を小径化することができ、更なる小型化(例えば先端側の挿入部位における外径の細径化)を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。更に、レンズユニット35と撮像素子33とを固定する際の介在部品が少ないので、位置合わせ及び固定にかかる作業に必要な作業工数を削減でき、かつ高精度な位置合わせが容易に可能となる。また、製造コストを低減できるとともに、生産性を向上させることができる。 In the endoscope 11, after the positioning of the lens unit 35 and the image sensor 33 is completed with the separation portion 47 serving as an adjustment gap, the separation portion 47 is used as a fixing space for the adhesive resin 37. Thereby, the lens unit 35 and the image sensor 33 can be directly fixed. Thereby, an interposing member such as a frame or a holder for fixing the lens unit 35 to the image sensor 33, which has been necessary in the past, is not necessary. Further, since the frame or the holder can be omitted, the number of parts is reduced and the fixing structure is simplified. As a result, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 11 can be reduced, and even when a further miniaturization (for example, a reduction in the outer diameter of the insertion portion on the distal end side) is achieved, the minimum dimension is achieved. Can be configured. In addition, component costs can be reduced. Furthermore, since there are few intervening parts at the time of fixing the lens unit 35 and the image pick-up element 33, the work man-hour required for the operation | work concerning alignment and fixation can be reduced, and highly accurate position alignment becomes possible easily. In addition, the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
また、この内視鏡11によれば、撮像素子33に、4本の電線45からなる伝送ケーブル31が接続される。内視鏡11は、伝送ケーブル31を4本の電線45とすることにより、小型化、コスト低減の両立を図ることができる。例えば、伝送ケーブル31の電線45を4本以下(例えば3本)とすることは撮像素子33の背面側の後部に対する導体接続部49の配置スペースの関係上可能ではあるが、この場合、例えば1本の信号線を廃止すると、撮像画像の信号又はビデオプロセッサ19から送出される制御用の信号を電力線を通る電力の波形に重畳しなくてはならない。すると、信号重畳のために変調回路や復調回路等が必要となり、部品点数が増大してトータルのコストが増大してしまう。また、各種の信号(撮像画像画像の信号、制御用の信号など)の送受用に専用の信号線を用いれば、回路構成が容易となるが、内視鏡の細径化には不利となる。一方、伝送ケーブル31の電線45を4本より多く(例えば5本)とすると、撮像素子33の背面側の後部に対する個々の導体接続部49の配置スペースが狭くなり、後述するように先端部15の最大外径を1.8mm以下とする内視鏡11を製造する場合に、半田付けによる接続作業が困難となり、内視鏡11の製造が困難となる。以上により、内視鏡11において、伝送ケーブル31は、4本の電線45とすることによって、小型化、コスト低減の両立を図る上で顕著な作用を奏することとなる。 Further, according to the endoscope 11, the transmission cable 31 including the four electric wires 45 is connected to the image sensor 33. The endoscope 11 can achieve both size reduction and cost reduction by using the transmission cable 31 as the four electric wires 45. For example, the number of the electric wires 45 of the transmission cable 31 may be four or less (for example, three) because of the arrangement space of the conductor connecting portion 49 with respect to the rear portion on the back side of the image sensor 33. When the signal line of the book is abolished, the signal of the captured image or the control signal sent from the video processor 19 must be superimposed on the waveform of power passing through the power line. Then, a modulation circuit, a demodulation circuit, and the like are required for signal superposition, and the number of parts increases and the total cost increases. In addition, if a dedicated signal line is used for transmission and reception of various signals (signals of captured image images, control signals, etc.), the circuit configuration becomes easy, but it is disadvantageous for reducing the diameter of the endoscope. . On the other hand, when the number of the electric wires 45 of the transmission cable 31 is more than four (for example, five), the arrangement space of the individual conductor connection portions 49 with respect to the rear portion on the back surface side of the image sensor 33 is narrowed. When the endoscope 11 having a maximum outer diameter of 1.8 mm or less is manufactured, connection work by soldering becomes difficult, and manufacture of the endoscope 11 becomes difficult. As described above, in the endoscope 11, the transmission cable 31 has the four electric wires 45, so that a remarkable effect is achieved in achieving both miniaturization and cost reduction.
<第2構成例>
第2構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、先端部15の最大外径Dmaxを、ダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成することができる。
<Second configuration example>
In the endoscope 11 of the second configuration example, in the endoscope 11 of the present embodiment, the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 is a finite diameter corresponding to the diameter of the circumscribed circle of the substrate of the imaging element 33 that can be diced. It can be formed in a range of 1.8 mm.
本実施形態の内視鏡11では、光軸に垂直な方向における断面が正方形状の撮像素子33として、1辺の寸法が1.0mmのものが使用される。これにより、内視鏡11は、撮像素子33の対角寸法が1.4mm程度となり、照明手段としてのライトガイド57(例えばφ150μm)を含めば、最大外径Dmaxが1.8mm以下のものが可能となる。 In the endoscope 11 of the present embodiment, one having a side dimension of 1.0 mm is used as the imaging element 33 having a square cross section in the direction perpendicular to the optical axis. Thereby, the endoscope 11 has a diagonal dimension of the imaging element 33 of about 1.4 mm, and the maximum outer diameter Dmax is 1.8 mm or less if the light guide 57 (for example, φ150 μm) as illumination means is included. It becomes possible.
以上により、第2構成例の内視鏡11によれば、最大外径Dmaxを1.8mm未満とすることで、例えば人体の血管への挿入を容易に可能とすることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the second configuration example, when the maximum outer diameter Dmax is less than 1.8 mm, for example, insertion into a blood vessel of a human body can be easily performed.
<第3構成例>
第3構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図5に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、4つの導体接続部49が、撮像素子33の基板の一辺に沿って並んで配置されている。1つの導体接続部49は、矩形状に形成される。4つの導体接続部49は、長辺が平行となって相互に離間して配置される。これら4つの導体接続部49は、撮像素子33の基板の中央部に配置される。従って、それぞれの導体接続部49は、撮像素子33の基板の周縁から離間されている。
<Third configuration example>
In the endoscope 11 of the third configuration example, as shown in FIG. 5, in the endoscope 11 of the present embodiment, the substrate of the image sensor 33 is formed in a square shape, and the four conductor connection portions 49 include the image sensor. Arranged along one side of 33 substrates. One conductor connection portion 49 is formed in a rectangular shape. The four conductor connecting portions 49 are arranged so that the long sides are parallel to each other and are separated from each other. These four conductor connection portions 49 are arranged at the center of the substrate of the image sensor 33. Accordingly, each conductor connecting portion 49 is separated from the peripheral edge of the substrate of the image sensor 33.
伝送ケーブル31は、電線45である電力線及び信号線それぞれの導体が絶縁被覆によって覆われる。4本の電線45は、左右2本、上下2段に配置されて絶縁被覆の外周が更に外被によって束ねられて、一本の伝送ケーブル31となっている。それぞれの導体は、導体接続部49の長手方向に沿ってU字状に曲げられた屈曲部53を有している。電線45は、この屈曲部53が予めフォーミングされて導体接続部49に突き当てられる。電線45は、この屈曲部53の先端が、半田によって導体接続部49に接続される。撮像素子33と伝送ケーブル31とは、モールド樹脂17によって覆われる。従って、導体接続部49、屈曲部53、電線45、及び伝送ケーブル31の外被は、モールド樹脂17に埋入される。 In the transmission cable 31, the conductors of the power line and the signal line that are the electric wires 45 are covered with an insulating coating. The four electric wires 45 are arranged in two stages, two on the left and two on the upper and lower sides, and the outer periphery of the insulating coating is further bundled by a jacket to form one transmission cable 31. Each conductor has a bent portion 53 bent in a U shape along the longitudinal direction of the conductor connecting portion 49. The bent portion 53 of the electric wire 45 is formed in advance and is abutted against the conductor connecting portion 49. As for the electric wire 45, the front-end | tip of this bending part 53 is connected to the conductor connection part 49 with solder. The image sensor 33 and the transmission cable 31 are covered with the mold resin 17. Accordingly, the conductor connecting portion 49, the bent portion 53, the electric wire 45, and the outer jacket of the transmission cable 31 are embedded in the mold resin 17.
以上により、第3構成例の内視鏡11によれば、4つの導体接続部49を、撮像素子33の基板の中央部に平行に配置できるので、導体接続部49の形成が容易となる。一方向に離間した4つの導体接続部49のそれぞれに電線45の導体を半田によって接続するので、接続作業を容易にできる。導体接続部49を撮像素子33の基板の中央部に配置したので、導体に屈曲部53を形成することができる。屈曲部53は、モールド部65によって埋入されて固定されるので、伝送ケーブル31に作用する張力が導体と導体接続部49との接合部に作用することを軽減できる(ストレインリリーフとして働く)。これにより、電線45と導体接続部49との接続信頼性を高めることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the third configuration example, the four conductor connection portions 49 can be arranged in parallel to the central portion of the substrate of the image sensor 33, so that the conductor connection portions 49 can be easily formed. Since the conductor of the electric wire 45 is connected to each of the four conductor connecting portions 49 separated in one direction by soldering, the connection work can be facilitated. Since the conductor connecting portion 49 is disposed at the center of the substrate of the image sensor 33, the bent portion 53 can be formed in the conductor. Since the bent portion 53 is embedded and fixed by the mold portion 65, it is possible to reduce the tension acting on the transmission cable 31 from acting on the joint portion between the conductor and the conductor connecting portion 49 (working as a strain relief). Thereby, the connection reliability of the electric wire 45 and the conductor connection part 49 can be improved.
<第4構成例>
第4構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、レンズユニットに沿って照明手段が設けられている。即ち、第4構成例の内視鏡11は、照明手段の一例としてのライトガイド57を有する。以下、照明手段は、ライトガイド57である場合を例に説明するが、この他、照明手段は、先端部15の挿入先端面に直付けしたLEDとすることもできる。この場合、ライトガイド57は不要となる。
<Fourth configuration example>
In the endoscope 11 of the fourth configuration example, illumination means is provided along the lens unit in the endoscope 11 of the present embodiment. That is, the endoscope 11 of the fourth configuration example includes a light guide 57 as an example of an illumination unit. Hereinafter, although the case where the illumination means is the light guide 57 will be described as an example, the illumination means may be an LED directly attached to the insertion tip surface of the tip portion 15. In this case, the light guide 57 is unnecessary.
ライトガイド57は、1本の光ファイバ59からなる。光ファイバ59には、例えばプラスチック光ファイバ(POF:Plastic Optical Fiber)が好適に用いられる。プラスチック光ファイバは、シリコン樹脂やアクリル樹脂を材料としてコアもクラッドもプラスチックで形成される。また、光ファイバ59は、例えば光ファイバ素線を複数本束ねて、その両端に端末金具を取り付けたバンドルファイバ(bundle fiber)等であってもよい。光ファイバ59は、先端が先端部15で出射端面となり、基端がプラグ部23のフェルールに接続される。光源は、例えばソケット部27等に設けられるLEDである。内視鏡11は、プラグ部23をソケット部27に接続することで、LEDからの光がライトガイド57の光ファイバ59を伝搬し、先端から出射される。この構成によれば、光源から照明光の出射端までを1本の光ファイバで構成でき、光損失を小さくすることができる。 The light guide 57 includes a single optical fiber 59. For the optical fiber 59, for example, a plastic optical fiber (POF) is preferably used. The plastic optical fiber is made of plastics for both the core and the clad using silicon resin or acrylic resin as a material. The optical fiber 59 may be, for example, a bundle fiber (bundle fiber) in which a plurality of optical fiber strands are bundled and terminal fittings are attached to both ends thereof. The optical fiber 59 has a distal end at the distal end 15 serving as an emission end surface, and a proximal end connected to the ferrule of the plug portion 23. The light source is, for example, an LED provided in the socket portion 27 or the like. The endoscope 11 connects the plug portion 23 to the socket portion 27 so that light from the LED propagates through the optical fiber 59 of the light guide 57 and is emitted from the tip. According to this configuration, it is possible to configure a single optical fiber from the light source to the illumination light emission end, and it is possible to reduce light loss.
以上により、第4構成例の内視鏡11によれば、ライトガイド57を備えることで、内視鏡11を単独で用いて暗部での撮影を可能にできる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fourth configuration example, by including the light guide 57, it is possible to use the endoscope 11 alone to perform imaging in a dark part.
<第5構成例>
図6は、照明手段の一例としてのライトガイド57の配置例を表す先端部の一例を示す正面図である。第5構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、照明手段の一例としてのライトガイド57が、レンズユニット35の円周方向に複数個設けられた構成である。ライトガイド57は、レンズユニット35の円周方向に等間隔で4本を設けることができる。
<Fifth configuration example>
FIG. 6 is a front view illustrating an example of a tip portion representing an arrangement example of the light guide 57 as an example of an illumination unit. In the endoscope 11 of the fifth configuration example, a plurality of light guides 57 as an example of illumination means are provided in the circumferential direction of the lens unit 35 in the endoscope 11 of the present embodiment. Four light guides 57 can be provided at equal intervals in the circumferential direction of the lens unit 35.
以上により、第5構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35の円周方向に、等間隔で4本のライトガイド57が設けられるので、被写体の上下左右に影が生じにくくなる。これにより、内視鏡11は、ライトガイド57が1本の構成や、2本の構成に比べ、明瞭な撮像画像を得ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fifth configuration example, the four light guides 57 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the lens unit 35, so that it is difficult for shadows to be generated on the top, bottom, left, and right of the subject. Thereby, the endoscope 11 can obtain a clear captured image as compared with a configuration with one light guide 57 or two configurations.
<第6構成例>
第6構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、撮像素子33が方形状に形成される。4つのライトガイド57の光ファイバ59は、撮像素子33の基板と、撮像素子33の基板の外接円とに挟まれる空間において、撮像素子33の基板の各辺部の略中央に配設されている。
<Sixth configuration example>
In the endoscope 11 of the sixth configuration example, the imaging element 33 is formed in a square shape in the endoscope 11 of the present embodiment. The optical fibers 59 of the four light guides 57 are arranged at substantially the center of each side of the substrate of the image sensor 33 in a space between the substrate of the image sensor 33 and a circumscribed circle of the substrate of the image sensor 33. Yes.
以上により、第6構成例の内視鏡11によれば、正方形の撮像素子33と、撮像素子33に略外接する円形のモールド部65とに挟まれるスペースを有効に利用でき、先端部15の外径を大きくせずに、複数(特に4本)の光ファイバ59を容易に配設することができる。これにより、内視鏡11は、先端部15の外径を大きくせずに、製造を容易にしながら、明瞭な画像を得ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the sixth configuration example, the space between the square imaging element 33 and the circular mold part 65 substantially circumscribing the imaging element 33 can be effectively used. A plurality (particularly four) of optical fibers 59 can be easily arranged without increasing the outer diameter. Thereby, the endoscope 11 can obtain a clear image while facilitating manufacture without increasing the outer diameter of the distal end portion 15.
<第7構成例>
第7構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、レンズユニットの少なくとも一部、撮像素子、伝送ケーブルの一部及び照明手段の一部がモールド樹脂によって被覆されて固定され、モールド樹脂からなるモールド部65が、添加物を含有した樹脂材料により構成され、光の透過率が10%以下とすることができる。
<Seventh configuration example>
In the endoscope 11 of the seventh configuration example, at least a part of the lens unit, the imaging device, a part of the transmission cable, and a part of the illumination unit are fixed and covered with the mold resin in the endoscope 11 of the present embodiment. The mold part 65 made of the mold resin is made of a resin material containing an additive, and the light transmittance can be 10% or less.
図7は、モールド部65の厚みと透過率との関係の一例を示す特性図である。図7は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の透過率の測定例を示している。図7において、黒丸及び破線はカーボンブラックを5重量%(wt%)添加した場合を示し、黒菱形及び一点鎖線はカーボンブラックを1重量%(wt%)添加した場合を示している。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the thickness of the mold part 65 and the transmittance. FIG. 7 shows a measurement example of transmittance when carbon black is added as an additive to a mold resin material (epoxy resin). In FIG. 7, black circles and broken lines indicate the case where 5 wt% (wt%) of carbon black is added, and black diamonds and one-dot chain lines indicate the case where 1 wt% (wt%) of carbon black is added.
カーボンブラックを5重量%添加した場合は、モールド部65の厚みの大小にほとんど依存せずに、厚みが30μm以下であっても光の透過率0.5%程度(遮光率99.5%)と高い遮光性能が得られる。カーボンブラックを1重量%添加した場合は、モールド部65の厚みが小さくなるに従って透過率が上昇する。1重量%添加の場合、モールド部65の厚みが30μm以上あれば、透過率8.0%以下に抑えることができる。よって、モールド部65は、厚みTを30μm以上に設定することにより、透過率10%以下の条件を十分に満たすことができる。例えば、モールド部65の厚みを50μm以上とすると、1重量%添加で透過率4.5%以下、5重量%添加で透過率0.5%以下となり、より確実に光を遮断できる。 When 5% by weight of carbon black is added, the light transmittance is about 0.5% even when the thickness is 30 μm or less without depending on the thickness of the mold part 65 (light shielding rate 99.5%). High shading performance can be obtained. When 1% by weight of carbon black is added, the transmittance increases as the thickness of the mold portion 65 decreases. In the case of addition of 1% by weight, the transmittance can be suppressed to 8.0% or less if the thickness of the mold part 65 is 30 μm or more. Therefore, the mold part 65 can fully satisfy | fill the conditions of the transmittance | permeability 10% or less by setting thickness T to 30 micrometers or more. For example, when the thickness of the mold part 65 is 50 μm or more, the transmittance becomes 4.5% or less when added by 1% by weight, and the transmittance becomes 0.5% or less when added by 5% by weight, so that light can be blocked more reliably.
モールド部65における透過率は、10%以下であれば、レンズユニット35と撮像素子33とからなる撮像ユニットにおいて迷光の影響が少ない良好な撮像画像を得ることができる。モールド部65の透過率が6%以下であると、撮像素子33の感度が高くても迷光の影響を十分抑制できる。透過率が10%より大きくなると、迷光の影響が生じて撮像画像として不具合がある。 If the transmittance in the mold unit 65 is 10% or less, a good captured image with little influence of stray light can be obtained in the imaging unit including the lens unit 35 and the imaging element 33. If the transmittance of the mold part 65 is 6% or less, the influence of stray light can be sufficiently suppressed even if the sensitivity of the image sensor 33 is high. When the transmittance is higher than 10%, the effect of stray light is generated and there is a problem as a captured image.
図8(A)は、迷光がある場合の撮像画像の一例を示す図である。図8(B)は、迷光がない場合の撮像画像の一例を示す図である。図8(A)のように迷光が生じた場合、撮像画像中に迷光による白飛びが例えば環状に発生し、明瞭な画像が得られない。内視鏡11を使用中の撮像ユニットにおいては、図8(B)のように迷光が生じない状態にする必要がある。 FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a captured image when there is stray light. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a captured image when there is no stray light. When stray light is generated as shown in FIG. 8A, whiteout due to stray light occurs, for example, in a ring shape in the captured image, and a clear image cannot be obtained. The imaging unit that is using the endoscope 11 needs to be in a state where stray light does not occur as shown in FIG.
モールド部65に添加物を添加する場合、図7に示す例のように、添加物の添加量(含有量)を増やすほど遮光性能が向上するが、逆にモールド部65の接着強度が低下する性質がある。よって、添加物の接着強度特性に応じて適量をモールド樹脂材料に添加する必要がある。 When an additive is added to the mold part 65, the light shielding performance is improved as the additive amount (content) is increased as in the example shown in FIG. 7, but the adhesive strength of the mold part 65 is decreased. There is a nature. Therefore, it is necessary to add an appropriate amount to the mold resin material according to the adhesive strength characteristics of the additive.
図9は、モールド部65における添加物の添加量と引張り強度との関係の一例を示す特性図である。図9は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の引張り強度の測定例を示している。ここで、引張り強度はモールド部65の接着強度に対応する。図9に示すように、添加量が1重量%の場合は、引張り強度は2.5%程度しか低下しない。また、添加量が5重量%の場合は、引張り強度は12%程度低下する。引張り強度が20%程度低下すると、モールド部材としての接着強度が十分得られない場合があるため、カーボンブラックを添加する場合、添加量を5重量%以下とするのが好ましい。 FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the additive amount of the mold part 65 and the tensile strength. FIG. 9 shows an example of measurement of tensile strength when carbon black is added to the mold resin material (epoxy resin) as an additive. Here, the tensile strength corresponds to the adhesive strength of the mold part 65. As shown in FIG. 9, when the added amount is 1% by weight, the tensile strength decreases only by about 2.5%. When the addition amount is 5% by weight, the tensile strength is reduced by about 12%. If the tensile strength is reduced by about 20%, sufficient adhesive strength as a mold member may not be obtained. Therefore, when carbon black is added, the amount added is preferably 5% by weight or less.
また、カーボンブラックのような導電性材料を添加物として用いる場合、添加量を増やすほど電気抵抗が低下し、導電性が付加される。 Further, when a conductive material such as carbon black is used as an additive, the electrical resistance decreases as the amount added increases, and conductivity is added.
図10は、モールド部65における添加物の添加量と抵抗値、遮光率の関係の一例を示す図である。図10は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の抵抗値と遮光率の測定例を示している。カーボンブラックの添加量として、無添加(0重量%添加)、1重量%添加、5重量%添加の3つの場合を測定した。遮光率はモールド部65の厚みを50μmとした場合の例である。無添加の場合、抵抗値は1.8〜5.0×1013である。1重量%添加の場合、抵抗値は2.5〜3.0×1013、遮光率は95%以上であり、5重量%添加の場合、抵抗値は3.5〜5.0×1010、遮光率は99%以上である。5重量%添加の場合は、1重量%添加の場合と比べて電気抵抗の値が1000倍以上低下する。このため、添加物の導電特性と、封止対象である内部の構成要素(電子回路等)において要求される絶縁特性に応じて、適量をモールド樹脂材料に添加する必要がある。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the additive amount in the mold portion 65, the resistance value, and the light shielding rate. FIG. 10 shows a measurement example of the resistance value and the light shielding rate when carbon black is added as an additive to the mold resin material (epoxy resin). As the addition amount of carbon black, three cases of no addition (0 wt% addition), 1 wt% addition, and 5 wt% addition were measured. The light blocking ratio is an example when the thickness of the mold part 65 is 50 μm. In the case of no addition, the resistance value is 1.8 to 5.0 × 10 13 . When 1% by weight is added, the resistance value is 2.5 to 3.0 × 10 13 , and the light shielding ratio is 95% or more. When 5% by weight is added, the resistance value is 3.5 to 5.0 × 10 10. The light shielding rate is 99% or more. In the case of addition of 5% by weight, the electric resistance value is reduced by 1000 times or more compared to the case of addition of 1% by weight. For this reason, it is necessary to add an appropriate amount to the mold resin material in accordance with the conductive characteristics of the additive and the insulating characteristics required for the internal components (electronic circuit or the like) to be sealed.
モールド部65における電気抵抗が小さい場合は、撮像素子33に接続される導体接続部49及び伝送ケーブル31において漏れ電流等が生じ、撮像ユニットの信号処理部周辺の電気特性が悪化する場合がある。一方、モールド部65において適度な導電性を持たせることにより、撮像ユニットにおいて静電気が発生した場合に、静電気放電の衝撃を低減し、撮像素子33への過大電流を抑制でき、撮像素子33の静電破壊を抑止できる。即ち、撮像ユニットのサージ対策が可能となる。 When the electrical resistance in the mold part 65 is small, a leakage current or the like may occur in the conductor connection part 49 and the transmission cable 31 connected to the imaging element 33, and the electrical characteristics around the signal processing part of the imaging unit may deteriorate. On the other hand, by providing appropriate conductivity in the mold unit 65, when static electricity is generated in the imaging unit, the impact of electrostatic discharge can be reduced, an excessive current to the imaging device 33 can be suppressed, and the static electricity of the imaging device 33 can be suppressed. Electric breakdown can be suppressed. That is, it is possible to take surge countermeasures for the imaging unit.
以上により、第7構成例の内視鏡11によれば、モールド部65の樹脂材料(モールド樹脂17)に添加物を含有させることにより、モールド部65において光の透過率を10%以下に小さくし、かつ、モールド部65の厚みを小さくできる。これにより、内視鏡11の撮像ユニットにおいて、十分な遮光特性を持たせつつ小型化を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the seventh configuration example, by adding the additive to the resin material (mold resin 17) of the mold part 65, the light transmittance in the mold part 65 is reduced to 10% or less. In addition, the thickness of the mold part 65 can be reduced. As a result, the imaging unit of the endoscope 11 can be reduced in size while having sufficient light shielding characteristics.
<第8構成例>
第8構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図3に示すように、レンズ支持部材39にレンズを収容するレンズユニット35と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、最大外径Dmaxがダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部15と、レンズユニット35の少なくとも一部及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61と、を備えることができる。
<Eighth configuration example>
As shown in FIG. 3, the endoscope 11 of the eighth configuration example includes a lens unit 35 that accommodates a lens in a lens support member 39 and an imaging surface 41 that is an element cover glass 43 in the endoscope 11 of the present embodiment. An image pickup element 33 covered with the lens, an adhesive resin 37 for fixing the element cover glass 43 to the lens unit 35 in which the optical axis of the lens coincides with the center of the image pickup surface 41, and an image pickup element capable of dicing the maximum outer diameter Dmax. A mold for covering and fixing at least a part of the lens unit 35 and the image sensor 33 with a mold resin 17, the tip 15 formed in a range of a finite diameter corresponding to the diameter of a circumscribed circle of 33 substrates, and 1.8 mm. And a tubular sheath 61 that is formed to have the same outer diameter as that of the distal end portion 15 and is connected to cover at least a part of the mold portion 65.
以下の説明において、同一の部材又は構成については同一の符号を付与して説明を簡略化又は省略する。また、第8構成例の内視鏡11(図3参照)の説明では、適宜、第10構成例の内視鏡11(図11参照)と対比しながら説明する。 In the following description, the same reference numerals are given to the same members or configurations, and the description is simplified or omitted. Further, in the description of the endoscope 11 (see FIG. 3) of the eighth configuration example, the description will be made while appropriately comparing with the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example.
シース61は、可撓性を有する樹脂材からなる。シース61は、強度を付与する目的で、内周側に単線、複数線、編組の抗張力線を備えることができる。抗張力線としては、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル系繊維、ナイロン繊維、タングステンの細線、又はステンレス鋼の細線など一例として挙げることができる。 The sheath 61 is made of a flexible resin material. The sheath 61 can be provided with a single wire, a plurality of wires, and a braided tensile strength wire on the inner peripheral side for the purpose of imparting strength. Tensile wires include aramid fibers such as poly-p-phenylene terephthalamide fibers, polyarylate fibers, polyparaphenylene benzbisoxazole fibers, polyester fibers such as polyethylene terephthalate fibers, nylon fibers, tungsten fine wires, or stainless steel An example is a thin line.
第8構成例の内視鏡11では、後述する第10構成例の内視鏡11(図11参照)と同様に、撮像素子33の全体と、レンズユニット35の撮像素子33側の少なくとも一部分と、伝送ケーブル31の一部分と、ライトガイド57の一部分とがモールド樹脂17によって被覆されて固定されている。「少なくとも」とは、モールド樹脂17が、レンズ支持部材39の外周全体を覆うことも含む概念である。モールド樹脂17は、撮像素子33とレンズユニット35とを覆うことで、その間の離間部47も連続して覆う。なお、第8構成例の内視鏡11の先端部15には、X線不透過マーカーが内包されてもよい。これにより、第8構成例の内視鏡11は、X線透視下における先端位置の確認が容易となる。 In the endoscope 11 of the eighth configuration example, as in the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example described later, the entire image sensor 33 and at least a part of the lens unit 35 on the image sensor 33 side are provided. A part of the transmission cable 31 and a part of the light guide 57 are covered and fixed by the mold resin 17. “At least” is a concept including that the mold resin 17 covers the entire outer periphery of the lens support member 39. The mold resin 17 covers the imaging element 33 and the lens unit 35, thereby continuously covering the separation portion 47 therebetween. An X-ray impermeable marker may be included in the distal end portion 15 of the endoscope 11 of the eighth configuration example. Thereby, the endoscope 11 of the eighth configuration example can easily confirm the tip position under fluoroscopy.
また、第8構成例の内視鏡11は、後述する第10構成例の内視鏡11(図11参照)と同様に、先端部15に、先端フランジ部63を備える。先端フランジ部63は、例えばステンレス鋼によって形成することができる。先端フランジ部63は、先端側より大径部と小径部とが連なった円筒状に形成される。先端フランジ部63の大径部の外径は、最大外径Dmax(1.8mm)で形成され、大径部には4つの光ファイバ59が挿入されるための挿入用穴(不図示)が設けられており、この挿入用穴からそれぞれの光ファイバ59が挿入される。小径部には、レンズユニット35が挿入されるための挿入用穴(不図示)が設けられており、この挿入用穴からレンズユニット35が挿入される。先端フランジ部63は、レンズユニット35を同軸に保持する。先端フランジ部63の大径部には、小径部よりも外側に、光ファイバ59の先端側を保持するためのファイバ保持孔67が穿設される。ファイバ保持孔67は、円周方向に等間隔で4つが設けられる。ファイバ保持孔67に先端側が挿入された光ファイバ59は、小径部に沿って後方へ導出される。 In addition, the endoscope 11 of the eighth configuration example includes a distal end flange portion 63 at the distal end portion 15, similarly to the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example described later. The tip flange portion 63 can be formed of, for example, stainless steel. The distal end flange portion 63 is formed in a cylindrical shape in which a large diameter portion and a small diameter portion are continuous from the distal end side. The outer diameter of the large-diameter portion of the tip flange portion 63 is formed with a maximum outer diameter Dmax (1.8 mm), and insertion holes (not shown) for inserting four optical fibers 59 are inserted in the large-diameter portion. Each optical fiber 59 is inserted through the insertion hole. The small-diameter portion is provided with an insertion hole (not shown) for inserting the lens unit 35, and the lens unit 35 is inserted from the insertion hole. The tip flange portion 63 holds the lens unit 35 coaxially. A fiber holding hole 67 for holding the tip end side of the optical fiber 59 is formed in the large diameter portion of the tip flange portion 63 outside the small diameter portion. Four fiber holding holes 67 are provided at equal intervals in the circumferential direction. The optical fiber 59 having the distal end inserted into the fiber holding hole 67 is led backward along the small diameter portion.
第8構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63より後方の光ファイバ59は、カバーチューブ69の内側に配置される(図3参照)。カバーチューブ69は、先端フランジ部63と同一外径で形成される。カバーチューブ69は、金属、樹脂等を素材に形成される。カバーチューブ69は、先端が先端フランジ部63の大径部に当接し、少なくとも後端が伝送ケーブル31に到達する全長を有する。カバーチューブ69の内側には、モールド樹脂17が充填される。つまり、第8構成例の内視鏡11では、モールド部65がカバーチューブ69によって覆われている。なお、後述する第10構成例の内視鏡11では、カバーチューブ69が省略され、シース61の先端が先端フランジ部63の後端に当接して接着剤等で接着していること(図11参照)を除けば、第1構成例の内視鏡11と同等の構成である。 In the endoscope 11 of the eighth configuration example, the optical fiber 59 behind the distal end flange portion 63 is disposed inside the cover tube 69 (see FIG. 3). The cover tube 69 is formed with the same outer diameter as the tip flange portion 63. The cover tube 69 is made of metal, resin, or the like. The cover tube 69 has a total length such that the front end abuts on the large diameter portion of the front flange portion 63 and at least the rear end reaches the transmission cable 31. Inside the cover tube 69 is filled with mold resin 17. That is, in the endoscope 11 of the eighth configuration example, the mold part 65 is covered with the cover tube 69. In the endoscope 11 of the tenth configuration example to be described later, the cover tube 69 is omitted, and the distal end of the sheath 61 abuts on the rear end of the distal end flange portion 63 and is bonded with an adhesive or the like (FIG. 11). Except for reference, the configuration is the same as that of the endoscope 11 of the first configuration example.
カバーチューブ69に充填されたモールド部65は、カバーチューブ69の後端から後方へ延出する小径延出部71(図3参照)を有する。小径延出部71は、円柱状に成形され、4本の光ファイバ59を埋入している。小径延出部71は、4本の光ファイバ59の内側に伝送ケーブル31を埋入している。シース61は、内径側が、この小径延出部71の外周に接着剤等によって固定される。つまり、図3に示す第8構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63、カバーチューブ69及びシース61は、1.8mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。なお、図11に示す第10構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63及びシース61が、1.8mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。 The mold portion 65 filled in the cover tube 69 has a small-diameter extending portion 71 (see FIG. 3) that extends rearward from the rear end of the cover tube 69. The small-diameter extending portion 71 is formed in a cylindrical shape and has four optical fibers 59 embedded therein. The small diameter extending portion 71 has the transmission cable 31 embedded inside the four optical fibers 59. An inner diameter side of the sheath 61 is fixed to the outer periphery of the small diameter extending portion 71 with an adhesive or the like. That is, in the endoscope 11 of the eighth configuration example shown in FIG. 3, the distal end flange portion 63, the cover tube 69, and the sheath 61 are connected with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.8 mm. In the endoscope 11 of the tenth configuration example shown in FIG. 11, the distal end flange portion 63 and the sheath 61 are connected with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.8 mm.
以上により、第8構成例並びに第10構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35の少なくとも一部、撮像素子33及び伝送ケーブル31の一部がモールド樹脂17によって被覆されて固定されるので、レンズユニット35と撮像素子33とを固定する際の介在部品が少ない。これにより、内視鏡11の先端部15を小径化することができ、更なる細径化を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。例えば人体の血管のような非常に径が細い患部を撮像可能に適用可能な内視鏡11を実現することができる。この結果、内視鏡11において小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the eighth configuration example and the tenth configuration example, at least a part of the lens unit 35, a part of the imaging element 33 and the transmission cable 31 are covered and fixed by the mold resin 17. Therefore, there are few intervening parts at the time of fixing the lens unit 35 and the image pick-up element 33. FIG. Thereby, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 11 can be reduced, and even when the diameter is further reduced, it can be configured with a minimum size. In addition, component costs can be reduced. For example, it is possible to realize the endoscope 11 that can be applied so as to be capable of imaging a diseased part having a very small diameter such as a blood vessel of a human body. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost.
また、モールド樹脂17は、撮像素子33とレンズユニット35とに渡って連続して成形されることで、撮像素子33とレンズユニット35との固定強度の増大に寄与する。また、モールド樹脂17は、離間部47の気密性(つまり、細かな隙間が少ない)、水密性、遮光性も高める。更に、モールド樹脂17は、ライトガイド57用の光ファイバ59が埋入された際の遮光性も高める。 In addition, the mold resin 17 is continuously formed over the imaging element 33 and the lens unit 35, thereby contributing to an increase in fixing strength between the imaging element 33 and the lens unit 35. The mold resin 17 also improves the air tightness (that is, there are few fine gaps), water tightness, and light shielding properties of the separation portion 47. Furthermore, the mold resin 17 also improves the light shielding property when the optical fiber 59 for the light guide 57 is embedded.
また、内視鏡11は、先端部15に、ライトガイド57をモールド樹脂17によってモールドするので、ライトガイド57を構造材として作用させ、細径の内視鏡11においても、軟性部29と先端部15との接続強度を向上させることができる。更に、内視鏡11では、先端部15を先端フランジ部63の挿入側最表面(図6参照)から見た場合に、先端フランジ部63に予め設けられたレンズユニット35の挿入用穴(不図示)とレンズユニット35との間、更に、先端フランジ部63に各光ファイバ59に対応して予め設けられた4つのファイバ保持孔67とそれぞれの光ファイバ59との間がそれぞれ接着用樹脂37によって充填される。このため、内視鏡11において、上記した各挿入穴やファイバ保持孔67と各部材(つまり、レンズ支持部材39、光ファイバ59)との隙間が無くなる。また、内視鏡11では、先端フランジ部63とカバーチューブ69との間及びカバーチューブ69とシース61との間、又は先端フランジ部63とシース61との間がそれぞれ接着用樹脂37により接着され、これらの間に隙間は無くなる。従って、内視鏡11は、検査や手術の際に使用された後に滅菌作用が施される(つまり、洗浄される)と、内視鏡11に不要な液体等の洗浄残りが付着することが軽減され、次の検査又は手術に使用する際の衛生面において高度の利便性を有することができる。 In the endoscope 11, the light guide 57 is molded on the distal end portion 15 with the molding resin 17, so that the light guide 57 acts as a structural material, and even in the small-diameter endoscope 11, the flexible portion 29 and the distal end are formed. The connection strength with the part 15 can be improved. Further, in the endoscope 11, when the distal end portion 15 is viewed from the outermost surface on the insertion side of the distal end flange portion 63 (see FIG. 6), an insertion hole (not-fitted) of the lens unit 35 provided in the distal end flange portion 63 in advance. Between the four fiber holding holes 67 provided in advance corresponding to the optical fibers 59 in the distal end flange portion 63 and the optical fibers 59, respectively. Filled by. For this reason, in the endoscope 11, there are no gaps between the insertion holes and the fiber holding holes 67 and the members (that is, the lens support member 39 and the optical fiber 59). Further, in the endoscope 11, the tip flange portion 63 and the cover tube 69, the cover tube 69 and the sheath 61, or the tip flange portion 63 and the sheath 61 are respectively bonded by the adhesive resin 37. , There is no gap between them. Therefore, when the endoscope 11 is sterilized after being used in an examination or surgery (that is, washed), a cleaning residue such as unnecessary liquid may adhere to the endoscope 11. It can be reduced and can have a high degree of convenience in terms of hygiene when used for the next examination or operation.
また、特許文献2に示した従来の内視鏡533は、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯している。このため、先端部の回転角度によって被写体までの距離が変わりやすく、良好な画像を安定的に得にくい。更に、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯していると、先端部の回転角度によって管内壁と先端部との干渉具合が変わり、特に径が細い孔への進入時に操作性が低下する。これに対し、第8構成例の内視鏡11によれば、先端フランジ部63、カバーチューブ69及びシース61が同軸で連なっており、第10構成例の内視鏡11によれば、先端フランジ部63及びシース61が同軸で連なっているので、ともに細径化しやすく、良好な画像を安定的に得ることができ、挿入操作性を高めることができる。 Further, in the conventional endoscope 533 shown in Patent Document 2, the axis of the tip portion and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric. For this reason, the distance to the subject is easily changed depending on the rotation angle of the tip, and it is difficult to stably obtain a good image. Furthermore, if the axis of the tip and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric, the degree of interference between the inner wall of the tube and the tip changes depending on the rotation angle of the tip, especially when entering a hole with a small diameter. Sex is reduced. On the other hand, according to the endoscope 11 of the eighth configuration example, the distal end flange portion 63, the cover tube 69, and the sheath 61 are coaxially connected, and according to the endoscope 11 of the tenth configuration example, the distal end flange Since the part 63 and the sheath 61 are coaxially connected, it is easy to reduce the diameter of both, and a good image can be stably obtained, and the insertion operability can be improved.
<第9構成例>
第9構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、シース61の厚みを0.1〜0.3mmの範囲とすることができる。シース61の厚みは、カバーチューブ69と小径延出部71との間の段部における段差寸法と一致する。小径延出部71は、撮像素子33を挟んでレンズユニット35の反対側に突出する部分となる。即ち、小径延出部71は、中心に1本の伝送ケーブル31を配置し、その外側に、4本の光ファイバ59が配置されるのみとなる。従って、小径延出部71は、撮像素子33を埋入している部分のモールド部65に比べ、容易に小径化が可能となる。つまり、シース61は、外径がカバーチューブ69と同一であるので、肉厚の設計自由度が向上する。
<Ninth configuration example>
In the endoscope 11 of the ninth configuration example, the thickness of the sheath 61 can be in the range of 0.1 to 0.3 mm in the endoscope 11 of the present embodiment. The thickness of the sheath 61 coincides with the step size at the step portion between the cover tube 69 and the small diameter extending portion 71. The small-diameter extending portion 71 is a portion that protrudes to the opposite side of the lens unit 35 with the image sensor 33 interposed therebetween. That is, the small-diameter extending portion 71 has only one transmission cable 31 arranged at the center and only four optical fibers 59 arranged outside thereof. Therefore, the diameter of the small diameter extending portion 71 can be easily reduced compared to the portion of the mold portion 65 in which the image sensor 33 is embedded. That is, since the outer diameter of the sheath 61 is the same as that of the cover tube 69, the degree of freedom in designing the wall thickness is improved.
以上により、第9構成例の内視鏡11によれば、シース61の厚みを0.3mmまで厚くできるので、シース61の引っ張り強度を高くすることが容易となる。 As described above, according to the endoscope 11 of the ninth configuration example, since the thickness of the sheath 61 can be increased to 0.3 mm, it is easy to increase the tensile strength of the sheath 61.
<第10構成例>
図11は、薄肉のシースが先端部に接続された構成の一例を示す断面図である。
<10th configuration example>
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration in which a thin sheath is connected to a distal end portion.
第10構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、シース61の厚みを0.1mmとすることができる。内視鏡11は、シース61の厚みを0.1mmとした場合、第8構成例の内視鏡11において説明したカバーチューブ69を不要とすることができる。即ち、第10構成例の内視鏡11は、シース61をカバーチューブ69の肉厚とほぼ同等の肉厚(0.1mm)とすることで、撮像素子33及びレンズユニット35を埋入している部分のモールド部65を覆うことが可能となる。第10構成例の内視鏡11では、シース61の先端が、先端フランジ部63の後端面に当接して接着剤等によって固定される。シース61は、薄厚になることによって生じる引っ張り強度の低下を、上記の抗張力線等によって補うことができる。 In the endoscope 11 of the tenth configuration example, the thickness of the sheath 61 can be 0.1 mm in the endoscope 11 of the present embodiment. When the thickness of the sheath 61 is 0.1 mm, the endoscope 11 can dispense with the cover tube 69 described in the endoscope 11 of the eighth configuration example. That is, in the endoscope 11 of the tenth configuration example, the imaging element 33 and the lens unit 35 are embedded by setting the sheath 61 to a thickness (0.1 mm) substantially equal to the thickness of the cover tube 69. It is possible to cover the part 65 of the mold. In the endoscope 11 of the tenth configuration example, the distal end of the sheath 61 comes into contact with the rear end surface of the distal end flange portion 63 and is fixed by an adhesive or the like. The sheath 61 can compensate for the decrease in tensile strength caused by the thinning by the above-described tensile strength line or the like.
以上により、第10構成例の内視鏡11によれば、カバーチューブ69を省略し、シース61を直接に先端フランジ部63に接続できるので、部品点数を少なくできる。 As described above, according to the endoscope 11 of the tenth configuration example, the cover tube 69 can be omitted and the sheath 61 can be directly connected to the distal flange portion 63, so that the number of parts can be reduced.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の内視鏡111について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the endoscope 111 according to the second embodiment will be described.
図12は、第2の実施形態の内視鏡111の先端部を前側から見た様子を示す斜視図である。図13は、第2の実施形態の内視鏡111の先端部の構成例を示す断面図である。図14は、第2の実施形態の内視鏡111におけるレンズ及び撮像素子が接着用樹脂を介して直付けされた状態の構成例を示す断面図である。図15は、第2の実施形態の内視鏡の導体接続部に伝送ケーブルが接続された撮像素子をレンズユニットと反対側から見た斜視図である。なお、第2の実施形態では第1の実施形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。 FIG. 12 is a perspective view illustrating a state in which the distal end portion of the endoscope 111 according to the second embodiment is viewed from the front side. FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the distal end portion of the endoscope 111 according to the second embodiment. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration example in a state in which a lens and an image sensor in the endoscope 111 according to the second embodiment are directly attached via an adhesive resin. FIG. 15 is a perspective view of an imaging device in which a transmission cable is connected to a conductor connection portion of an endoscope according to the second embodiment when viewed from the side opposite to a lens unit. In the second embodiment, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第11構成例>
図12に示す内視鏡111は、図13に示す先端部15の最大外径Dmaxを、ダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.0mmの範囲で形成することができる。
<Eleventh configuration example>
The endoscope 111 shown in FIG. 12 has a maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 shown in FIG. 13 formed in a range from a finite diameter to 1.0 mm corresponding to the diameter of a circumscribed circle of the substrate of the image sensor 33 that can be diced. can do.
本実施形態の内視鏡111では、光軸の方向に垂直な方向における断面が正方形状の撮像素子33として、一辺の寸法が0.5mm以下のものが使用される。これにより、内視鏡111は、撮像素子33の対角寸法が0.7mm程度となり、照明手段としてのライトガイド57(例えばφ50μm)を含めば、最大外径Dmaxが1.0mm以下のものが可能となる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the one having a side dimension of 0.5 mm or less is used as the imaging element 33 having a square cross section in a direction perpendicular to the direction of the optical axis. Thus, the endoscope 111 has a diagonal dimension of the imaging element 33 of about 0.7 mm, and includes a light guide 57 (for example, φ50 μm) as an illuminating unit, and has a maximum outer diameter Dmax of 1.0 mm or less. It becomes possible.
以上により、第11構成例の内視鏡111によれば、最大外径Dmaxを1.0mm未満とすることで、例えば人体の血管への挿入を更に容易に可能とすることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the eleventh configuration example, by setting the maximum outer diameter Dmax to be less than 1.0 mm, for example, insertion into a blood vessel of a human body can be further facilitated.
<第12構成例>
第12構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図15に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、導体接続部49が、撮像素子33の基板の四隅に配置されている。1つの導体接続部49は、例えば円形状に形成される。4つの導体接続部49は、正方形の四隅に配置されることによって、相互に最大距離で離間した配置が可能となっている。
<Twelfth configuration example>
In the endoscope 111 of the twelfth configuration example, in the endoscope 111 of the present embodiment, as shown in FIG. 15, the substrate of the image sensor 33 is formed in a square shape, and the conductor connection portion 49 is formed of the image sensor 33. Arranged at the four corners of the substrate. One conductor connection portion 49 is formed in a circular shape, for example. The four conductor connecting portions 49 are arranged at the four corners of the square, so that the four conductor connecting portions 49 can be arranged at a maximum distance from each other.
伝送ケーブル31は、電線45である電力線及び信号線それぞれの導体が絶縁被覆によって覆われる。4本の電線45は、左右2本、上下2段に配置されて絶縁被覆の外周が更に外被によって束ねられて、一本の伝送ケーブル31となっている。それぞれの導体は、絶縁被覆が剥かれた状態で、4本が平行な直線状にフォーミングされる。電線45は、この導体の先端が、半田によって導体接続部49に接続される。撮像素子33と伝送ケーブル31とは、図13に示すように、モールド樹脂17によって覆われる。従って、導体接続部49、導体、電線45の絶縁被覆、及び伝送ケーブル31の外被は、モールド樹脂17に埋入される。 In the transmission cable 31, the conductors of the power line and the signal line that are the electric wires 45 are covered with an insulating coating. The four electric wires 45 are arranged in two stages, two on the left and two on the upper and lower sides, and the outer periphery of the insulating coating is further bundled by a jacket to form one transmission cable 31. Each conductor is formed into four parallel straight lines with the insulation coating removed. The end of the conductor of the electric wire 45 is connected to the conductor connecting portion 49 by solder. The image sensor 33 and the transmission cable 31 are covered with the mold resin 17 as shown in FIG. Therefore, the conductor connecting portion 49, the conductor, the insulation coating of the electric wire 45, and the outer jacket of the transmission cable 31 are embedded in the mold resin 17.
以上により、第12構成例の内視鏡111によれば、4つの導体接続部49を、撮像素子33の基板の四隅に配置できるので、4つの導体接続部49を、正方形の撮像素子33の基板において、図15に示すように、相互に最大距離で均等に離間させて配置させることができる。これにより、半田付けの工程において隣接する2つの導体接続部49が半田によって接続されることがなく、絶縁距離の確保が容易となって、先端部15の細径化を容易にすることができる。なお、第1の実施形態の内視鏡11において、図15に示すように、4つの導体接続部49が撮像素子33の基板の四隅に配置されてもよい。 As described above, according to the endoscope 111 of the twelfth configuration example, the four conductor connection portions 49 can be arranged at the four corners of the substrate of the image sensor 33, so the four conductor connection portions 49 are arranged on the square image sensor 33. As shown in FIG. 15, the substrates can be arranged so as to be evenly spaced from each other at the maximum distance. Thereby, two adjacent conductor connection portions 49 are not connected by solder in the soldering process, and it is easy to secure an insulation distance, and the diameter of the tip portion 15 can be easily reduced. . In the endoscope 11 of the first embodiment, as shown in FIG. 15, four conductor connection portions 49 may be arranged at the four corners of the substrate of the image sensor 33.
<第13構成例>
第13構成例の内視鏡111は、図14に示すように、対物カバーガラス91と、素子カバーガラス43と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、対物カバーガラス91と素子カバーガラス43の間に挟まれ、撮像面41の中心に光軸が一致されたレンズ93と、対物カバーガラス91とレンズ93との間に設けられる絞り51と、レンズ93と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、レンズ93と素子カバーガラス43との間に設けられる空気層95と、を備える。
<Thirteenth configuration example>
As shown in FIG. 14, the endoscope 111 of the thirteenth configuration example includes an objective cover glass 91, an element cover glass 43, an imaging element 33 in which the imaging surface 41 is covered by the element cover glass 43, and an objective cover glass 91. And the element cover glass 43, the lens 93 having the optical axis coincident with the center of the imaging surface 41, the diaphragm 51 provided between the objective cover glass 91 and the lens 93, the lens 93 and the element cover glass. And an adhesive resin 37 for fixing the lens 43, and an air layer 95 provided between the lens 93 and the element cover glass 43.
第1の実施形態の内視鏡11では、3枚レンズのうち最終のレンズL3と素子カバーガラス43との間の有限な幅を有する離間部47に接着用樹脂37が塗布されたことで、レンズL3と素子カバーガラス43とが直付けされている。一方、第2の実施形態の内視鏡111では、レンズ93と素子カバーガラス43とが接着用樹脂37を介して直付けされる。その結果、内視鏡111では、接着用樹脂37は、側面視でほぼ線状となる(図15参照)。また、第2の実施形態の内視鏡111では、レンズ93と素子カバーガラス43とは、レンズ93の両端側のコバ部において接着用樹脂37によって直付けされており、接着用樹脂37はコバ部にのみ塗布される。 In the endoscope 11 of the first embodiment, the adhesive resin 37 is applied to the separation portion 47 having a finite width between the final lens L3 and the element cover glass 43 among the three lenses. The lens L3 and the element cover glass 43 are directly attached. On the other hand, in the endoscope 111 of the second embodiment, the lens 93 and the element cover glass 43 are directly attached via the adhesive resin 37. As a result, in the endoscope 111, the adhesive resin 37 is substantially linear in a side view (see FIG. 15). In the endoscope 111 of the second embodiment, the lens 93 and the element cover glass 43 are directly attached to the edge portions on both ends of the lens 93 by the adhesive resin 37. It is applied only to the part.
レンズ93は、例えば単一レンズであり、外形状が撮像素子33と同一の角柱状に形成され、かつ光軸の方向に垂直な方向における断面が正方形状である。レンズ93は、対物カバーガラス91を通過した被写体からの入射光を、素子カバーガラス43を介して撮像素子33の撮像面41に結像する。レンズ93の素子カバーガラス43側の面には、凹部が形成される。凹部の底面には、略球面状に隆起した凸曲面部97が形成される。レンズ93は、凸曲面部97によって、光の集束を行う光学素子としての機能を有する。凸曲面部97の隆起先端は、素子カバーガラス43との間から若干離間する。一方、レンズ93は、凹部を包囲する四角環状の端面が、接着用樹脂37を介して素子カバーガラス43に接着される。これにより、レンズ93と素子カバーガラス43との間の凹部には、空気が封入された状態となる。この密閉空間となった凹部に封入される空気は、乾燥空気であることが好ましい。また、この凹部には、窒素が封入されてもよい。このように、レンズ93と素子カバーガラス43との間には、凹部を内容積とする空気層95が形成される。この空気層95には、凸曲面部97が配置される。つまり、レンズ93は、凸曲面部97の光出射面が、空気と接している。 The lens 93 is, for example, a single lens, and has an outer shape formed in the same prismatic shape as that of the image sensor 33 and has a square cross section in a direction perpendicular to the direction of the optical axis. The lens 93 focuses incident light from the subject that has passed through the objective cover glass 91 on the imaging surface 41 of the imaging element 33 via the element cover glass 43. A concave portion is formed on the surface of the lens 93 on the element cover glass 43 side. On the bottom surface of the concave portion, a convex curved surface portion 97 protruding in a substantially spherical shape is formed. The lens 93 has a function as an optical element that focuses light by the convex curved surface portion 97. The protruding tip of the convex curved surface portion 97 is slightly separated from the element cover glass 43. On the other hand, the lens 93 is bonded to the element cover glass 43 through a bonding resin 37 at a square annular end surface surrounding the recess. As a result, air is sealed in the recess between the lens 93 and the element cover glass 43. It is preferable that the air enclosed in the recessed part which became this sealed space is dry air. Moreover, nitrogen may be enclosed in the recess. As described above, an air layer 95 having a concave portion as an internal volume is formed between the lens 93 and the element cover glass 43. A convex curved surface portion 97 is disposed in the air layer 95. That is, in the lens 93, the light exit surface of the convex curved surface portion 97 is in contact with air.
最大外径Dmaxが1.0mmの内視鏡111では、レンズ枚数が減らせるか否かが細径化の重要な要件となる。従って、内視鏡111において単一レンズであるレンズ93を設けた場合、光軸方向に平行な幅方向における微小な領域で、レンズ93との間で如何に屈折率差を持たせるかが重要であり、第13構成例の内視鏡111では、レンズ93との間で大きな屈折率差が得られる空気層を光学素子面に設けたことを特徴としている。 In the endoscope 111 having a maximum outer diameter Dmax of 1.0 mm, whether or not the number of lenses can be reduced is an important requirement for reducing the diameter. Therefore, in the case where the lens 93 that is a single lens is provided in the endoscope 111, it is important how the refractive index difference is given to the lens 93 in a minute region in the width direction parallel to the optical axis direction. The endoscope 111 of the thirteenth configuration example is characterized in that an air layer capable of obtaining a large refractive index difference with the lens 93 is provided on the optical element surface.
以上により、第13構成例の内視鏡111によれば、レンズ93に凹部を形成し、その底面に凸曲面部97を形成し、四角環状の端面を素子カバーガラス43に接着したので、微小な領域に、レンズ93との屈折率差を大きくするための空気層95を確保することができる。同時に、レンズ93は、撮像面41との光軸合わせが容易にできるようになる。レンズ93は、空気層95を確保できたことにより、レンズ93との間で大きなレンズパワーを得ることが可能となる。これにより、内視鏡111においてレンズ枚数を1枚に減らすことができる。その結果、内視鏡111において小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the thirteenth configuration example, the concave portion is formed in the lens 93, the convex curved surface portion 97 is formed on the bottom surface, and the square annular end surface is bonded to the element cover glass 43. An air layer 95 for increasing the difference in refractive index from the lens 93 can be secured in such a region. At the same time, the lens 93 can easily align the optical axis with the imaging surface 41. Since the lens 93 can secure the air layer 95, it is possible to obtain a large lens power with the lens 93. As a result, the number of lenses in the endoscope 111 can be reduced to one. As a result, the endoscope 111 can be reduced in size and cost.
<第14構成例>
図16は、対物カバーガラス、レンズ、素子カバーガラスの寸法の一例を示した側面図である。第14構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、対物カバーガラス91の光軸に沿う方向の厚みTGt、レンズ93の厚みSRt、及び素子カバーガラス43の厚みSGtが、ともに0.1〜0.5mmの範囲で形成されている。また、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、及び撮像素子33は、光軸方向に垂直な断面の正方形の一辺の長さSQLが0.5mmの正方形となる。なお、図13〜図16に示す撮像素子33は、電気回路99を、厚みを付与して描いている。また、素子カバーガラス43と撮像素子33とを接着する接着用樹脂37を、厚みを付与して描いている。
<Fourteenth configuration example>
FIG. 16 is a side view showing an example of dimensions of the objective cover glass, the lens, and the element cover glass. In the endoscope 111 of the fourteenth configuration example, the thickness TGt in the direction along the optical axis of the objective cover glass 91, the thickness SRt of the lens 93, and the thickness SGt of the element cover glass 43 in the endoscope 111 of the present embodiment are the same. Both are formed in the range of 0.1 to 0.5 mm. The objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, and the imaging element 33 are squares having a length SQL of 0.5 mm on one side of a square in a cross section perpendicular to the optical axis direction. In addition, the image sensor 33 shown in FIGS. 13 to 16 depicts the electric circuit 99 with a thickness added. In addition, a bonding resin 37 for bonding the element cover glass 43 and the imaging element 33 is drawn with a thickness.
素子カバーガラス43は、レンズ93の焦点距離及び光学特性に合わせて、レンズ93と撮像面41の距離とを保持する機能を有する。素子カバーガラス43は、厚みSGtを0.1〜0.5mmの範囲とすることでこの調整が容易となる。 The element cover glass 43 has a function of maintaining the distance between the lens 93 and the imaging surface 41 in accordance with the focal length and optical characteristics of the lens 93. The element cover glass 43 can be adjusted easily by setting the thickness SGt to a range of 0.1 to 0.5 mm.
レンズ93は、厚みSRtを0.1〜0.5mmの範囲とすることで光学素子としての機能、空気層95の確保が可能となる。 When the lens 93 has a thickness SRt in the range of 0.1 to 0.5 mm, the function as an optical element and the air layer 95 can be secured.
対物カバーガラス91は、厚みTGtを、0.1〜0.5mmの範囲とすることで他の補強部材を使用しない単一での使用が可能になる。また、必要以上に厚みが増すことによる光線の蹴られに起因する画角の減少が抑制できる。 The objective cover glass 91 can be used alone without using other reinforcing members by setting the thickness TGt to a range of 0.1 to 0.5 mm. In addition, it is possible to suppress a decrease in the angle of view due to the kicking of the light beam due to an increase in thickness more than necessary.
以上により、第14構成例の内視鏡111によれば、レンズ93と撮像素子33を適正距離に保持し、空気層95の確保を容易にしながら、画角の減少を抑制し、しかも、対物カバーガラス91から撮像素子33までの光軸に沿う方向の寸法の肥大化を抑制できる。 As described above, according to the endoscope 111 of the fourteenth configuration example, the lens 93 and the image sensor 33 are held at an appropriate distance, the air layer 95 is easily secured, and the reduction in the angle of view is suppressed. The enlargement of the dimension in the direction along the optical axis from the cover glass 91 to the image sensor 33 can be suppressed.
<第15構成例>
第15構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図13に示すように、対物カバーガラス91の対物面を除く外周面、レンズ93の外周面及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するとともに先端部15の外殻を形成しかつ外部に露出するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61とを備える。
<Fifteenth configuration example>
As shown in FIG. 13, the endoscope 111 of the fifteenth configuration example includes an outer peripheral surface excluding the objective surface of the objective cover glass 91, an outer peripheral surface of the lens 93, and the imaging element 33 in the endoscope 111 of the present embodiment. Covered and fixed by the mold resin 17 and forming the outer shell of the tip portion 15 and exposed to the outside, and formed at the same outer diameter as the tip portion 15 and covering at least a part of the mold portion 65 And a tubular sheath 61 to be connected.
シース61は、上記のように可撓性を有する樹脂材からなる。また、シース61は、上記のように強度を付与する目的で、内周側に単線、複数線、編組の抗張力線を備えることができる。抗張力線の材質は上記と同様である。 The sheath 61 is made of a flexible resin material as described above. The sheath 61 can be provided with a single wire, a plurality of wires, and a braided tensile strength wire on the inner peripheral side for the purpose of imparting strength as described above. The material of the tensile strength wire is the same as described above.
内視鏡111は、対物カバーガラス91と、レンズ93と、素子カバーガラス43と、撮像素子33の全体と、伝送ケーブル31の一部分と、ライトガイド57の一部分がモールド樹脂17によって被覆されて固定され、かつモールド樹脂17は外部に露出されている。なお、内視鏡111の先端部15には、X線不透過マーカーが内包されてもよい。これにより、内視鏡111は、X線透視下における先端位置の確認が容易となる。 The endoscope 111 is fixed by covering the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, the entire imaging device 33, a part of the transmission cable 31, and a part of the light guide 57 with the mold resin 17. The mold resin 17 is exposed to the outside. Note that a radiopaque marker may be included in the distal end portion 15 of the endoscope 111. Thereby, the endoscope 111 can easily confirm the tip position under fluoroscopy.
内視鏡111は、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、撮像素子33、伝送ケーブル31の一部、ライトガイド57の一部(撮像ユニット)がモールド樹脂17によって被覆されて固定されるので、これら各部材同士を固定する際の介在部品が少ない。これにより、内視鏡111の先端部15を小径化することができ、更なる細径化を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。例えば人体の血管のような非常に径が細い患部を撮像可能に適用可能な内視鏡111を実現することができる。この結果、内視鏡11において小型化、コスト低減を図ることができる。 The endoscope 111 is fixed by covering the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, the imaging device 33, a part of the transmission cable 31, and a part of the light guide 57 (imaging unit) with the molding resin 17. Therefore, there are few intervening parts at the time of fixing each of these members. As a result, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 111 can be reduced, and even when the diameter is further reduced, it can be configured with a minimum size. In addition, component costs can be reduced. For example, it is possible to realize the endoscope 111 that can be applied so as to be capable of imaging a diseased part having a very small diameter such as a blood vessel of a human body. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost.
また、モールド樹脂17は、撮像素子33から対物カバーガラス91までを覆って成形されるので、これら撮像ユニットの固定強度の増大に寄与する。また、モールド樹脂17は、空気層95の気密性(つまり、細かいな隙間が無い)、水密性、遮光性も高める。更に、モールド樹脂17は、ライトガイド57用の光ファイバ59が埋入された際の遮光性も高める。 Further, since the mold resin 17 is formed so as to cover the imaging element 33 to the objective cover glass 91, it contributes to an increase in the fixing strength of these imaging units. The mold resin 17 also improves the airtightness of the air layer 95 (that is, no fine gaps), watertightness, and light shielding properties. Furthermore, the mold resin 17 also improves the light shielding property when the optical fiber 59 for the light guide 57 is embedded.
また、内視鏡111は、先端部15に、ライトガイド57をモールド樹脂17によってモールドするので、ライトガイド57を構造材として作用させ、細径の内視鏡111においても、軟性部29と先端部15との接続強度を向上させることができる。また、内視鏡111では、先端部15を挿入側最表面(例えば図12参照)から見た場合に、モールド樹脂17が先端部15の対物カバーガラス91並びに4つの光ファイバ59を含めて被覆するので、対物カバーガラス91並びに4つの光ファイバ59のそれぞれの周囲のクリアランス(つまり、それぞれの周囲の隙間)が無い。従って、内視鏡111は、検査や手術の際に使用された後に滅菌作用が施される(つまり、洗浄される)と、内視鏡111に不要な液体等の洗浄残りが付着することが軽減され、第1の実施形態の内視鏡11に比べて、次の検査又は手術に使用する際の衛生面においてより一層の高度な利便性を有することができる。 In the endoscope 111, the light guide 57 is molded on the distal end portion 15 with the molding resin 17, so that the light guide 57 acts as a structural material, and even in the small diameter endoscope 111, the flexible portion 29 and the distal end are formed. The connection strength with the part 15 can be improved. In the endoscope 111, when the distal end portion 15 is viewed from the outermost surface on the insertion side (for example, see FIG. 12), the mold resin 17 covers the objective cover glass 91 of the distal end portion 15 and the four optical fibers 59. Therefore, there is no clearance around the objective cover glass 91 and the four optical fibers 59 (that is, gaps between the respective surroundings). Therefore, when the endoscope 111 is sterilized after being used in an examination or surgery (that is, washed), a cleaning residue such as an unnecessary liquid may adhere to the endoscope 111. Compared with the endoscope 11 of the first embodiment, the degree of hygiene can be further enhanced in terms of hygiene when used for the next examination or operation.
また、特許文献2に示した従来の内視鏡533は、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯している。このため、先端部の回転角度によって被写体までの距離が変わりやすく、良好な画像を安定的に得にくい。更に、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯していると、先端部の回転角度によって管内壁と先端部との干渉具合が変わり、特に径が細い孔への進入時に操作性が低下する。これに対し、内視鏡111によれば、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、撮像素子33が同軸で連なっている。つまり、先端部15と同心円で対物カバーガラス91が配置される。その結果、第15構成例の内視鏡111は、細径化しやすく、良好な画像を安定的に得ることができ、挿入操作性を高めることができる。 Further, in the conventional endoscope 533 shown in Patent Document 2, the axis of the tip portion and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric. For this reason, the distance to the subject is easily changed depending on the rotation angle of the tip, and it is difficult to stably obtain a good image. Furthermore, if the axis of the tip and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric, the degree of interference between the inner wall of the tube and the tip changes depending on the rotation angle of the tip, especially when entering a hole with a small diameter. Sex is reduced. On the other hand, according to the endoscope 111, the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, and the imaging element 33 are coaxially connected. That is, the objective cover glass 91 is disposed concentrically with the tip portion 15. As a result, the endoscope 111 of the fifteenth configuration example can be easily reduced in diameter, can stably obtain a good image, and can improve insertion operability.
<第16構成例>
第16構成例の内視鏡111は、シース61の厚みを、0.1〜0.3mmの範囲とすることが好ましい。
<16th configuration example>
In the endoscope 111 of the sixteenth configuration example, the thickness of the sheath 61 is preferably in the range of 0.1 to 0.3 mm.
内視鏡111のモールド部65は、撮像素子33を覆った後端から後方へ延出する図13に示す小径延出部71を有する。小径延出部71は、円柱状に成形され、4本の光ファイバ59を埋入している。小径延出部71は、4本の光ファイバ59の内側に、伝送ケーブル31を埋入している。シース61は、内径側が、小径延出部71の外周に接着剤等によって固定される。つまり、モールド部65及びシース61は、1.0mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。 The mold part 65 of the endoscope 111 has a small-diameter extending part 71 shown in FIG. 13 that extends backward from the rear end that covers the imaging element 33. The small-diameter extending portion 71 is formed in a cylindrical shape and has four optical fibers 59 embedded therein. The small-diameter extending portion 71 has the transmission cable 31 embedded inside the four optical fibers 59. An inner diameter side of the sheath 61 is fixed to the outer periphery of the small diameter extending portion 71 with an adhesive or the like. That is, the mold part 65 and the sheath 61 are continuous with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.0 mm.
以上により、第16構成例の内視鏡111によれば、シース61の厚みを0.3mmまで厚くできるので、シース61の引っ張り強度を高くすることが容易となる。また、伝送ケーブル31の最小外径は、現在0.54mm程度である。先端部15の最大外径Dmaxを1.0mmとした場合、シース61の厚みは、0.23mmとなる。これによって、内視鏡111は、シース61の厚みを上記の0.1〜0.3mmの範囲とすることで、先端部15の最大外径Dmaxを、1.0mmとすることを可能にすることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the sixteenth configuration example, the thickness of the sheath 61 can be increased to 0.3 mm, so that the tensile strength of the sheath 61 can be easily increased. The minimum outer diameter of the transmission cable 31 is currently about 0.54 mm. When the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 is 1.0 mm, the thickness of the sheath 61 is 0.23 mm. Thereby, the endoscope 111 enables the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to be 1.0 mm by setting the thickness of the sheath 61 in the range of 0.1 to 0.3 mm. be able to.
<第17構成例>
第17構成例は、内視鏡111におけるレンズ93の構成の具体例として、レンズ形状の構成例を示すものである。図17A、図17B、図17Cは、レンズ形状の第1例を示す図である。
<17th configuration example>
The seventeenth configuration example shows a configuration example of a lens shape as a specific example of the configuration of the lens 93 in the endoscope 111. 17A, 17B, and 17C are diagrams illustrating a first example of a lens shape.
第1例のレンズ93Aは、被写体側の第1面LR1が平面、撮像側の第2面LR2が凸面を有する単一レンズにより構成される。レンズ93Aの撮像側において、中央部は、凸面の第2面LR2のレンズ面を構成する略球面状に隆起した円型ドーム形状の凸曲面部97を持つ光学素子部201が形成され、周縁部は、端面が平面の接着面203を有する枠体となるコバ部202が一体的に形成されている。コバ部202は、光学素子部201の凸曲面部97の中心部よりも厚さ方向(光軸方向)の寸法が大きく、コバ部202の接着面203が凸曲面部97より突出した形状となっており、接着面203に接着用樹脂37が付着して素子カバーガラス43と固定される部分となっている。コバ部202の接着面203は、外周部が正方形状で内周部が角丸正方形状の略方形状であり、角部を除く四辺がほぼ等幅になっている。コバ部202の接着面203において、四辺の等幅部分の接着幅Waは、例えば50μm以上となっている。コバ部202の内側は、第2面LR2のレンズ面となる凸曲面部97と素子カバーガラス43との間には空気層95が形成される。 The lens 93A of the first example is configured by a single lens in which the first surface LR1 on the subject side is a flat surface and the second surface LR2 on the imaging side has a convex surface. On the image pickup side of the lens 93A, an optical element portion 201 having a circular dome-shaped convex curved surface portion 97 that forms a substantially spherical surface and forms a lens surface of the convex second surface LR2 is formed at the center portion, and a peripheral portion The edge portion 202 is integrally formed as a frame body having an adhesive surface 203 having a flat end surface. The edge portion 202 has a dimension in the thickness direction (optical axis direction) larger than the center portion of the convex curved surface portion 97 of the optical element portion 201, and the bonding surface 203 of the edge portion 202 has a shape protruding from the convex curved surface portion 97. The adhesive resin 37 is attached to the adhesive surface 203 and is fixed to the element cover glass 43. The bonding surface 203 of the edge portion 202 has a substantially square shape in which the outer peripheral portion has a square shape and the inner peripheral portion has a rounded square shape, and the four sides excluding the corner portions have substantially equal widths. In the bonding surface 203 of the edge portion 202, the bonding width Wa of the equal width portions on the four sides is, for example, 50 μm or more. On the inner side of the edge portion 202, an air layer 95 is formed between the convex curved surface portion 97 serving as a lens surface of the second surface LR2 and the element cover glass 43.
レンズ93の厚さ方向の寸法(厚みSRt)は、例えば、100μm〜500μmである。図示例では、コバ部202の厚みTEが200μm、光学素子部201の凸曲面部97(第2面LR2)の外周部における第1面LR1までの厚みTLが110μm〜120μmとなっている。また、光学素子部201の凸曲面部97の外周部からコバ部202の接着面203の内周部にかけては、レンズ中心から外周に向かって広がる傾斜面204を有している。傾斜面204の角度θAは、レンズ中心から見た開口の角度θAとすると、例えばθA=60°となっている。 The dimension (thickness SRt) in the thickness direction of the lens 93 is, for example, 100 μm to 500 μm. In the illustrated example, the thickness TE of the edge portion 202 is 200 μm, and the thickness TL to the first surface LR1 in the outer peripheral portion of the convex curved surface portion 97 (second surface LR2) of the optical element portion 201 is 110 μm to 120 μm. Further, an inclined surface 204 that extends from the center of the lens toward the outer periphery is provided from the outer peripheral portion of the convex curved surface portion 97 of the optical element portion 201 to the inner peripheral portion of the adhesive surface 203 of the edge portion 202. The angle θA of the inclined surface 204 is, for example, θA = 60 ° when the opening angle θA is viewed from the lens center.
図18A、図18B、図18Cは、レンズ形状の第2例を示す図である。第2例のレンズ93Bは、レンズ93Bの撮像側において、中央部は、凸面の第2面LR2のレンズ面を構成する略球面状に隆起した円型ドーム形状の凸曲面部97を持つ光学素子部201が形成され、周縁部は、端面が平面の接着面203を有する枠体となるコバ部202が一体的に形成されている。ここでは、第1例と異なる部分の構成を中心に説明し、第1例と同様の部分については説明を省略する。コバ部202の接着面203は、外周部が正方形状で内周部が円型ドーム形状の凸曲面部97と同心円状の円形状であり、最小部分の接着幅Waは、例えば50μmとなっている。また、光学素子部201の凸曲面部97(第2面LR2)の外周部に形成された平面部205の幅Wcは、例えば13μmとなっている。また、光学素子部201の外周部の平面部205からコバ部202の接着面203の内周部にかけては、レンズ中心から外周に向かって広がる傾斜面204を有している。傾斜面204の角度θAは、レンズ中心から見た開口の角度θAとすると、例えばθA=60°となっている。 18A, 18B, and 18C are diagrams illustrating a second example of the lens shape. The lens 93B of the second example has an optical element having a circular dome-shaped convex curved surface portion 97 that is raised in a substantially spherical shape and that forms a lens surface of the convex second surface LR2 on the imaging side of the lens 93B. A portion 201 is formed, and an edge portion 202 which is a frame body having an adhesive surface 203 having a flat end surface is integrally formed in the peripheral portion. Here, the description will focus on the configuration of the portion different from the first example, and the description of the same portion as the first example will be omitted. The bonding surface 203 of the edge portion 202 has a circular shape which is concentric with the convex curved surface portion 97 whose outer peripheral portion is square and whose inner peripheral portion is a circular dome shape. The bonding width Wa of the minimum portion is, for example, 50 μm. Yes. Further, the width Wc of the flat surface portion 205 formed on the outer peripheral portion of the convex curved surface portion 97 (second surface LR2) of the optical element portion 201 is, for example, 13 μm. Further, an inclined surface 204 that extends from the center of the lens toward the outer periphery is provided from the flat surface portion 205 of the outer peripheral portion of the optical element portion 201 to the inner peripheral portion of the bonding surface 203 of the edge portion 202. The angle θA of the inclined surface 204 is, for example, θA = 60 ° when the opening angle θA is viewed from the lens center.
図19A、図19B、図19C、図19Dは、レンズ形状の第3例を示す図である。第3例のレンズ93Cは、レンズ93Cの撮像側において、中央部は、凸面の第2面LR2のレンズ面を構成する略球面状に隆起した円型ドーム形状の凸曲面部97を持つ光学素子部201が形成され、周縁部は、端面が平面の接着面203を有する枠体となるコバ部202が一体的に形成されている。ここでは、第1例と異なる部分の構成を中心に説明し、第1例と同様の部分については説明を省略する。中央部の光学素子部201は、円型ドーム形状の凸曲面部97の外周部において、レンズ外形の正方形の四辺に対応する円周上の4つの部分206を一部切り欠いた樽型形状になっている。周縁部のコバ部202は、接着面203の内周部から樽型形状の光学素子部201の外周部にかけて傾斜面204が形成されている。図19Dに示すように、第3例のレンズ93Cは、正方形の撮像素子33の撮像面211に対して、円形のレンズ93Cのイメージサークル212の不要部分、すなわち、撮像面211の四辺より外側の領域213に結像する光線が入射する4つの外周領域214をカットした形状となっている。コバ部202の内周部の傾斜面204の角度θAは、レンズ中心から見た開口の角度θAとすると、例えばθA=90°となっており、第1例及び第2例と比べて傾きをなだらかに形成することができる。一方、第1例及び第2例と同様に、コバ部202の内周部の傾斜面204の角度θAを、θA=60°とすると、コバ部202の接着面203の接着幅Waをより大きくとることができる。 19A, 19B, 19C, and 19D are diagrams illustrating a third example of the lens shape. The lens 93C of the third example has an optical element having a circular dome-shaped convex curved surface portion 97 that protrudes in a substantially spherical shape and forms a lens surface of the convex second surface LR2 on the imaging side of the lens 93C. A portion 201 is formed, and an edge portion 202 which is a frame body having an adhesive surface 203 having a flat end surface is integrally formed in the peripheral portion. Here, the description will focus on the configuration of the portion different from the first example, and the description of the same portion as the first example will be omitted. The optical element portion 201 in the central portion has a barrel shape in which the four portions 206 on the circumference corresponding to the four sides of the square of the outer shape of the lens are partly cut off at the outer peripheral portion of the convex curved surface portion 97 having a circular dome shape. It has become. The peripheral edge 202 has an inclined surface 204 formed from the inner periphery of the adhesive surface 203 to the outer periphery of the barrel-shaped optical element 201. As shown in FIG. 19D, the lens 93C of the third example is an unnecessary portion of the image circle 212 of the circular lens 93C, that is, outside the four sides of the imaging surface 211 with respect to the imaging surface 211 of the square imaging device 33. The four outer peripheral areas 214 into which the light rays that form an image on the area 213 enter are cut. The angle θA of the inclined surface 204 on the inner peripheral portion of the edge portion 202 is, for example, θA = 90 ° when the opening angle θA is viewed from the center of the lens, and is inclined as compared with the first and second examples. It can be formed gently. On the other hand, similarly to the first example and the second example, when the angle θA of the inclined surface 204 of the inner peripheral portion of the edge portion 202 is θA = 60 °, the adhesion width Wa of the adhesion surface 203 of the edge portion 202 is increased. Can take.
レンズ93は、例えば、ナノインプリント、射出成型等によって作製される。レンズ93は、ナノインプリントの原版等による金型を用いて、同一形状の微小なレンズが複数配列されたレンズ群を形成し、成型物のレンズ群を離型した後、ダイシング等によって個々のレンズに切断することによって作製する。レンズ93を作製する際、金型からレンズ93を抜くために抜き勾配を設ける必要があり、レンズ93の傾斜面204が抜き勾配として作用する。成型物の抜き勾配はできるだけ大きくとった方が離型性が良くなるため、離型性の点からはレンズ93の傾斜面204はレンズ93の光軸と垂直な面に対してなだらかな方が望ましい。一方、レンズ93の外形寸法を小さくするには、レンズ93の傾斜面204はできるだけ立たせた方がよい。また、レンズ93を接着用樹脂37によって素子カバーガラス43と接着する場合に、接着用樹脂37が付着するコバ部202の接着面203は、できるだけ接着面積が大きい方が接着強度の点から好ましい。 The lens 93 is produced by, for example, nanoimprinting or injection molding. The lens 93 is formed by forming a lens group in which a plurality of microlenses having the same shape are arrayed using a mold made of a nanoimprint original plate, etc., and after releasing the molded lens group, the lens 93 is formed into individual lenses by dicing or the like. It is produced by cutting. When the lens 93 is manufactured, it is necessary to provide a draft for removing the lens 93 from the mold, and the inclined surface 204 of the lens 93 acts as a draft. When the draft of the molded product is as large as possible, the releasability is improved. From the viewpoint of releasability, the inclined surface 204 of the lens 93 should be gentle with respect to the surface perpendicular to the optical axis of the lens 93. desirable. On the other hand, in order to reduce the outer dimension of the lens 93, the inclined surface 204 of the lens 93 should be raised as much as possible. Further, when the lens 93 is bonded to the element cover glass 43 with the bonding resin 37, the bonding surface 203 of the edge portion 202 to which the bonding resin 37 adheres is preferably as large as possible from the viewpoint of bonding strength.
このため、レンズ93の細径化、離型性、接着強度の各要素を総合的に考慮し、レンズ93と素子カバーガラスと43をコバ部202において確実に接着可能とするため、コバ部202の接着面203の寸法を設定する。例えば、外形形状が四角柱状のレンズ93の大きさの例として、光軸方向に垂直な断面の正方形の一辺の寸法が0.5mmである場合、コバ部202の接着面203は、接着幅Waを例えば50μm以上としている。この場合、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とした内視鏡111において、レンズ93の外形の一辺の寸法を0.5mm以下とし、コバ部202における接着面203の接着幅Waが50μm以上確保される。また、レンズ93の小型化と離型性とを両立するために、傾斜面204の角度θAは、レンズ中心から見た開口の角度θAとすると、例えば60°≦θA≦90°としている。この場合、傾斜面204の角度は、レンズ93の光軸方向(離型方向と平行な方向)に対して30°以上、45°以下であり、レンズ93の光軸と垂直な面に対して60°以下、45°以上となる。 For this reason, in consideration of factors such as the reduction in the diameter of the lens 93, the releasability, and the adhesive strength, the edge portion 202 is provided so that the lens 93 and the element cover glass 43 can be securely bonded to the edge portion 202. The dimension of the adhesive surface 203 is set. For example, as an example of the size of the lens 93 whose outer shape is a quadrangular prism shape, when the dimension of one side of a square of a cross section perpendicular to the optical axis direction is 0.5 mm, the bonding surface 203 of the edge portion 202 has an bonding width Wa. For example, 50 μm or more. In this case, in the endoscope 111 in which the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 is 1.0 mm or less, the dimension of one side of the outer shape of the lens 93 is 0.5 mm or less, and the bonding width Wa of the bonding surface 203 in the edge portion 202. Is secured to 50 μm or more. Further, in order to achieve both size reduction and releasability of the lens 93, the angle θA of the inclined surface 204 is, for example, 60 ° ≦ θA ≦ 90 °, assuming that the angle θA of the opening viewed from the center of the lens. In this case, the angle of the inclined surface 204 is 30 ° or more and 45 ° or less with respect to the optical axis direction (direction parallel to the mold release direction) of the lens 93 and is perpendicular to the optical axis of the lens 93. It becomes 60 degrees or less and 45 degrees or more.
以上により、第17構成例の内視鏡111によれば、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径のレンズ93を実現できる。また、細径化を図ったレンズ93において、コバ部202の接着面203の接着幅Waを50μm以上とすることにより、レンズ93と素子カバーガラス43とを確実に接着固定することが可能になる。また、レンズ93における中央部の光学素子部201と周縁部のコバ部202との間の傾斜面204の角度として、レンズ中心から見た開口の角度θAを、60°≦θA≦90°とすることにより、レンズ作製時の離型性を向上できる。 As described above, according to the endoscope 111 of the seventeenth configuration example, the small-diameter lens 93 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less can be realized. In addition, in the lens 93 with a reduced diameter, by setting the bonding width Wa of the bonding surface 203 of the edge portion 202 to 50 μm or more, the lens 93 and the element cover glass 43 can be securely bonded and fixed. . Further, as the angle of the inclined surface 204 between the central optical element portion 201 and the peripheral edge portion 202 of the lens 93, the opening angle θA viewed from the lens center is set to 60 ° ≦ θA ≦ 90 °. As a result, the releasability during lens production can be improved.
<第18構成例>
第18構成例は、内視鏡111におけるレンズ93と素子カバーガラス43との接着面の構成例を示すものである。
<18th configuration example>
The eighteenth configuration example shows a configuration example of an adhesive surface between the lens 93 and the element cover glass 43 in the endoscope 111.
図20は、レンズ93における素子カバーガラス43との接着面の構成例を示す図である。レンズ93は、四角柱状の外形形状を撮像素子33の素子カバーガラス43と一致させて接着用樹脂37により接着することによって、撮像素子33の撮像面41との光軸合わせを容易に行って固定することができる。レンズ93のコバ部202の接着面203は、素子カバーガラス43と接着固定するために対向させた状態で、素子カバーガラス43の端面と平行な平面ではなく、所定角度を有するように傾斜した傾斜部207を有するものでもよい。接着面203の傾斜部207は、コバ部202の内周部から外周部の方向へ傾斜したテーパ形状であり、外周部の厚さ寸法が微小に小さくなっている。接着面203の傾斜部207の傾斜角は、例えば0.5°以上となっている。レンズ93を素子カバーガラス43と接着するために、コバ部202の接着面203に接着用樹脂37を微小塗布する場合、接着面203の傾斜部207によって、接着面上の接着用樹脂37が外周側に移動し易く、コバ部202より内側に入り難くなり、光学素子部201に形成される空気層95に接着用樹脂37が干渉することを抑止可能となる。 FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a bonding surface of the lens 93 with the element cover glass 43. The lens 93 is fixed by easily aligning the optical axis with the imaging surface 41 of the imaging element 33 by aligning the outer shape of the quadrangular prism with the element cover glass 43 of the imaging element 33 and adhering it with the adhesive resin 37. can do. The bonding surface 203 of the edge portion 202 of the lens 93 is inclined so as to have a predetermined angle, not in a plane parallel to the end surface of the element cover glass 43 in a state of being opposed to the element cover glass 43 to be bonded and fixed. The unit 207 may be included. The inclined portion 207 of the bonding surface 203 has a tapered shape inclined from the inner peripheral portion of the edge portion 202 toward the outer peripheral portion, and the thickness dimension of the outer peripheral portion is slightly reduced. The inclination angle of the inclined portion 207 of the bonding surface 203 is, for example, 0.5 ° or more. When the bonding resin 37 is finely applied to the bonding surface 203 of the edge portion 202 in order to bond the lens 93 to the element cover glass 43, the bonding resin 37 on the bonding surface is surrounded by the inclined portion 207 of the bonding surface 203. The adhesive resin 37 can be prevented from interfering with the air layer 95 formed on the optical element portion 201.
以上により、第18構成例の内視鏡111によれば、レンズ93と素子カバーガラス43との間の空気層95に接着用樹脂37が侵入することを抑止でき、空気層95を確保しつつレンズ93と素子カバーガラス43とを確実に接着固定することが可能になる。 As described above, according to the endoscope 111 of the eighteenth configuration example, it is possible to prevent the adhesive resin 37 from entering the air layer 95 between the lens 93 and the element cover glass 43, while securing the air layer 95. The lens 93 and the element cover glass 43 can be securely bonded and fixed.
<第19構成例>
第19構成例は、内視鏡111における光学系の構成の具体例を示すものである。
<Nineteenth configuration example>
The nineteenth configuration example shows a specific example of the configuration of the optical system in the endoscope 111.
以下に、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43を含む光学系の構成の具体例を示す。
・対物カバーガラス91
対物カバーガラス91の厚みTGt: TGt=0.1〜0.5mm
対物カバーガラス91の材料の一例: BK7(Schott社製)、nd=1.52、νd=64.2
対物カバーガラス91の屈折率ndF: 1.3≦ndF
対物カバーガラス91のアッベ数νdF: 30≦νdF
・素子カバーガラス43
素子カバーガラス43の厚みSGt: SGt=0.1〜0.5mm
素子カバーガラス43の材料の一例: BK7(Schott社製)、nd=1.52、νd=64.2
素子カバーガラス43の屈折率ndR: 1.3≦ndR≦2.0、ndF≦ndR
素子カバーガラス43のアッベ数νdR: 40≦νdR、νdF≦νdR
・レンズ93
レンズ93の焦点距離f: 0.1mm≦f≦1.0mm
レンズ93のFナンバーFNO: 1.4≦FNO≦8.0
Below, the specific example of a structure of the optical system containing the objective cover glass 91, the lens 93, and the element cover glass 43 is shown.
・ Objective cover glass 91
Thickness TGt of the objective cover glass 91: TGt = 0.1 to 0.5 mm
An example of the material of the objective cover glass 91: BK7 (manufactured by Schott), nd = 1.52, νd = 64.2
Refractive index ndF of the objective cover glass 91: 1.3 ≦ ndF
Abbe number νdF of the objective cover glass 91: 30 ≦ νdF
Element cover glass 43
Thickness SGt of element cover glass 43: SGt = 0.1 to 0.5 mm
An example of the material of the element cover glass 43: BK7 (manufactured by Schott), nd = 1.52, νd = 64.2
Refractive index ndR of element cover glass 43: 1.3 ≦ ndR ≦ 2.0, ndF ≦ ndR
Abbe number νdR of element cover glass 43: 40 ≦ νdR, νdF ≦ νdR
・ Lens 93
Focal length f of lens 93: 0.1 mm ≦ f ≦ 1.0 mm
F number FNO of the lens 93: 1.4 ≦ FNO ≦ 8.0
図21は、レンズ93の焦点距離fと素子カバーガラス43の厚みtg(=SGt)との関係を説明する図である。図21において、fはレンズ93の焦点距離、xはレンズ93の焦点距離における撮像側の結像点から素子カバーガラス43の被写体側端面までの距離、tgは素子カバーガラス43の厚みSGtをそれぞれ示す。また、θairは空気のみの状態(レンズ単体の場合)のレンズ93から結像点に射出する光線の光軸に対する最大角度(レンズの射出瞳から空気中の結像点を結ぶ光線と光軸とのなす角度)、θglは素子カバーガラス43を含む状態(レンズ+素子カバーガラスの場合)のレンズ93から素子カバーガラス43を経て結像点に射出する光線の光軸に対する最大角度(レンズの射出瞳から空気及び素子カバーガラスを含む状態の結像点を結ぶ光線と光軸とのなす角度)である。ここで、xは0≦x≦fとなり、レンズ93の射出瞳から素子カバーガラス43の被写体側端面までの距離はf−xとなる。 FIG. 21 is a diagram for explaining the relationship between the focal length f of the lens 93 and the thickness tg (= SGt) of the element cover glass 43. In FIG. 21, f is the focal length of the lens 93, x is the distance from the imaging point on the imaging side to the subject side end surface of the element cover glass 43 at the focal length of the lens 93, and tg is the thickness SGt of the element cover glass 43. Show. Θair is the maximum angle with respect to the optical axis of the light beam emitted from the lens 93 to the imaging point in the air only state (in the case of a single lens) (the light beam and the optical axis connecting the imaging point in the air from the lens exit pupil) Θgl is the maximum angle with respect to the optical axis of the light beam emitted from the lens 93 in the state including the element cover glass 43 (in the case of the lens + element cover glass) through the element cover glass 43 to the image forming point (lens emission) The angle between the optical axis and the light ray connecting the imaging point in the state including the air and the element cover glass from the pupil. Here, x is 0 ≦ x ≦ f, and the distance from the exit pupil of the lens 93 to the subject side end surface of the element cover glass 43 is fx.
レンズ93のFナンバーFNOと開口数(numerical aperture)NAとの関係は、
FNO=1/(2・NA)
であるので、
FNO=1/(2・sinθair)
となる。したがって、次の数式(1)の関係が導ける。
sinθair=1/(2・FNO) …(1)
θair=sin-1{1/(2・FNO)}
また、スネルの法則より、
1・sinθair=ngl・sinθgl
となる。したがって、次の数式(2)の関係が導ける。
sinθgl=(sinθair)/ngl
=1/(2・FNO・ngl) …(2)
θgl=sin-1{1/(2・FNO・ngl)}
The relationship between the F number FNO of the lens 93 and the numerical aperture NA is
FNO = 1 / (2 · NA)
So
FNO = 1 / (2 · sin θair)
It becomes. Therefore, the relationship of the following formula (1) can be derived.
sin θair = 1 / (2 · FNO) (1)
θair = sin −1 {1 / (2 · FNO)}
From Snell's law,
1 ・ sinθair = ngl ・ sinθgl
It becomes. Therefore, the relationship of the following formula (2) can be derived.
sin θgl = (sin θair) / ngl
= 1 / (2 · FNO · ngl) (2)
θgl = sin −1 {1 / (2 · FNO · ngl)}
図21において、レンズ93の射出瞳の半径は、f・tanθairとなり、レンズ単体で空気のみの状態では、レンズ93の射出瞳から空気中の結像点を結ぶ光線について、素子カバーガラス43の被写体側端面の位置における光軸までの距離はx・tanθairとなる。また、レンズ93と素子カバーガラス43を含む状態では、レンズ93の射出瞳から空気及び素子カバーガラス43を合わせた状態の結像点を結ぶ光線について、素子カバーガラス43の被写体側端面における光軸までの距離はtg・tanθglとなる。ここで、x・tanθair=tg・tanθglであるので、素子カバーガラス43の厚みtgは次の数式(3)によって求められる。
tg=x・tanθair×(1/tanθgl)
=x・(tanθair)/(tanθgl) …(3)
In FIG. 21, the radius of the exit pupil of the lens 93 is f · tan θair, and in the state where the lens alone is air only, the subject on the element cover glass 43 is about rays connecting the exit pupil of the lens 93 to the imaging point in the air. The distance to the optical axis at the position of the side end face is x · tan θair. In the state including the lens 93 and the element cover glass 43, the optical axis on the subject side end face of the element cover glass 43 for the light ray connecting the imaging pupil in the state where the air and the element cover glass 43 are combined from the exit pupil of the lens 93. The distance to is tg · tan θgl. Here, since x · tan θair = tg · tan θgl, the thickness tg of the element cover glass 43 is obtained by the following equation (3).
tg = x · tan θair × (1 / tan θgl)
= X · (tan θair) / (tan θgl) (3)
したがって、素子カバーガラス43の厚みtg(=SGt)を、0.1mm≦tg≦0.5mmとした場合、xをパラメータとして、次の数式(4)の関係を満たす、f、FNO、ngl(=ndR)の組み合わせを、数式(1)、(2)から求めて、レンズ93及び素子カバーガラス43の光学特性の数値として設定すればよい。
0.1≦x・(tanθair)/(tanθgl)≦0.5 …(4)
ここで、tanθair、tanθglは、sinθair、sinθglから求められるので、FNO及びnglによって表すことができる。
Therefore, when the thickness tg (= SGt) of the element cover glass 43 is set to 0.1 mm ≦ tg ≦ 0.5 mm, f, FNO, ngl (x) satisfying the relationship of the following formula (4) with x as a parameter: = NdR) may be obtained from numerical formulas (1) and (2) and set as numerical values of the optical characteristics of the lens 93 and the element cover glass 43.
0.1 ≦ x · (tan θair) / (tan θgl) ≦ 0.5 (4)
Here, since tan θair and tan θgl are obtained from sin θair and sin θgl, they can be expressed by FNO and ngl.
次に、レンズ93及び素子カバーガラス43の光学特性として、素子カバーガラス43の厚みtg(=SGt)をtg=0.40mmとした場合の、f、FNO、ngl(=ndR)の組み合わせの具体例を示す。なお、以下の例において、BFはバックフォーカス(レンズの中心(射出瞳の位置)から結像点(撮像素子の撮像面)までの距離)を示し、レンズ93と素子カバーガラス43との間の距離によって調整される。 Next, as the optical characteristics of the lens 93 and the element cover glass 43, a specific combination of f, FNO, and ngl (= ndR) when the thickness tg (= SGt) of the element cover glass 43 is tg = 0.40 mm. An example is shown. In the following example, BF indicates the back focus (the distance from the center of the lens (exit pupil position) to the imaging point (imaging surface of the image sensor)), and between the lens 93 and the element cover glass 43. Adjusted by distance.
(1)空中遠距離
(f,FNO,ndR)=(0.306,4.01,1.5168)、BF=0.0125
空中遠距離は、内視鏡において、例えば人体内の気管や喉頭部等の観察に相当する。人体の肺や呼吸器の上気道等の診断に使用される。
(1) Air long distance (f, FNO, ndR) = (0.306, 4.01, 1.5168), BF = 0.0125
The long distance in the air corresponds to, for example, observation of the trachea and the larynx in the human body in the endoscope. Used for diagnosis of human lungs and respiratory upper respiratory tract.
(2)空中近距離
(f,FNO,ndR)=(0.306,4.50,1.5168)、BF=0.0375
空中近距離は、内視鏡において、例えば人体内の区域気管支や細気管支等の観察に相当する。人体の肺や呼吸器の下気道等の診断に使用される。
(2) Short distance in the air (f, FNO, ndR) = (0.306, 4.50, 1.5168), BF = 0.0375
The short distance in the air corresponds to observation of, for example, area bronchi and bronchioles in the human body with an endoscope. Used for diagnosis of human lungs and respiratory lower respiratory tract.
(3)水中遠距離
(f,FNO,ndR)=(0.306,4.02,1.5168)、BF=0.0125
水中遠距離は、内視鏡において、例えば人体内の子宮内、胃等の観察に相当する。
(3) Long distance in water (f, FNO, ndR) = (0.306, 4.02, 1.5168), BF = 0.0125
The long distance in water corresponds to observation of, for example, the uterus and stomach in a human body with an endoscope.
(4)水中近距離
(f,FNO,ndR)=(0.306,4.47,1.5168)、BF=0.0375
水中近距離は、内視鏡において、例えば人体内の膀胱、冠動脈内、膝関節、股関節等の観察に相当する。人体の血管内等の診断に使用される。
(4) Underwater short distance (f, FNO, ndR) = (0.306, 4.47, 1.5168), BF = 0.0375
The underwater short distance corresponds to observation of, for example, a bladder, a coronary artery, a knee joint, a hip joint, and the like in a human body with an endoscope. Used for diagnosis of human blood vessels.
以上により、第19構成例の内視鏡111によれば、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径のレンズ93を実現できる。また、細径のレンズ93において、所望の光学性能を得ることが可能となる。 As described above, according to the endoscope 111 of the nineteenth configuration example, it is possible to realize the thin lens 93 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less. In addition, it is possible to obtain desired optical performance in the small-diameter lens 93.
<第20構成例>
第20構成例は、内視鏡111における撮像素子33の構成の具体例を示すものである。図22A、図22Bは、撮像素子の第1例を示す図である。
<20th configuration example>
The twentieth configuration example shows a specific example of the configuration of the image sensor 33 in the endoscope 111. 22A and 22B are diagrams illustrating a first example of an image sensor.
第1例の撮像素子33Aは、レンズ93の光軸に対し垂直な平面で切った断面の形状が4角形状に形成されている。この場合、素子カバーガラス43A側の撮像面及び伝送ケーブル31側の端子面の外形の形状が4角形状であり、撮像素子33A及び素子カバーガラス43Aの外形形状が4角柱状に形成されている。また、撮像素子33A及び素子カバーガラス43Aと、図示しないレンズ93とは、外形形状が同一の4角柱状に形成される。 The imaging device 33A of the first example has a quadrangular cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the optical axis of the lens 93. In this case, the outer shape of the imaging surface on the element cover glass 43A side and the terminal surface on the transmission cable 31 side is a quadrangular shape, and the outer shape of the imaging element 33A and the element cover glass 43A is formed in a quadrangular prism shape. . The imaging element 33A, the element cover glass 43A, and the lens 93 (not shown) are formed in a quadrangular prism shape having the same outer shape.
撮像素子33Aの後端側に設けられる基板(端子面)には、回路パターンによる電気回路99Aが設けられるとともに、4つの角部にそれぞれ導体接続部(接続ランド)49が設けられ、4本の電線45による伝送ケーブル31が半田付け等によって接続されている。すなわち、撮像素子33Aの端子面の4つの角部において4本の電線45が接続されている。4本の電線45は、端部がそれぞれクランク状に成形された状態で、撮像素子33Aの端子面の4つの角部に位置して接続される。ここで、撮像素子33Aの外形の幅(4角形断面の1辺の長さ)SQLは、例えば0.5mm以下であり、4本の電線45の隣同士の電線間ピッチPCは、例えば0.3mm以上となっている。 An electric circuit 99A based on a circuit pattern is provided on a substrate (terminal surface) provided on the rear end side of the image sensor 33A, and conductor connection portions (connection lands) 49 are provided at four corners, respectively. The transmission cable 31 by the electric wire 45 is connected by soldering or the like. That is, four electric wires 45 are connected at four corners of the terminal surface of the image sensor 33A. The four electric wires 45 are positioned and connected to the four corners of the terminal surface of the image pickup device 33A with the ends thereof being formed in a crank shape. Here, the outer width (length of one side of the quadrangular cross section) SQL of the image sensor 33A is, for example, 0.5 mm or less, and the inter-wire pitch PC adjacent to the four wires 45 is, for example, 0. It is 3 mm or more.
図23A、図23Bは、撮像素子の第2例を示す図である。第2例の撮像素子33Bは、レンズ93の光軸に対し垂直な平面で切った断面の形状が8角形状に形成され、撮像素子33B及び素子カバーガラス43Bの外形形状が8角柱状に形成されている。また、撮像素子33B、素子カバーガラス43B及び電気回路99Bと、図示しないレンズ93とは、外形形状が同一の8角柱状に形成される。ここでは、第1例と異なる部分の構成を中心に説明し、第1例と同様の部分については説明を省略する。 23A and 23B are diagrams illustrating a second example of the image sensor. In the image pickup device 33B of the second example, the cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the optical axis of the lens 93 is formed in an octagon shape, and the outer shapes of the image pickup device 33B and the element cover glass 43B are formed in an octagonal column shape. Has been. Further, the imaging element 33B, the element cover glass 43B, the electric circuit 99B, and the lens 93 (not shown) are formed in an octagonal column shape having the same outer shape. Here, the description will focus on the configuration of the portion different from the first example, and the description of the same portion as the first example will be omitted.
第2例は、撮像素子33Bの断面形状において4角形の4つの角部(四隅)をそれぞれ一つの切り取り面221Bで切り取った(面取りした)8角形の形状を持つ例である。撮像素子33Bの外形の切り取り部分の寸法は、4角形の頂点に対する切り取り面221Bの端部までの寸法CSが、例えば20〜50μmとなっている。このように、撮像素子33Bの外形の4つの角部を切り取り面221Bにて切り取ることにより、4本の電線45の電線間ピッチPCをできるだけ離すとともに、撮像素子33Bの対角方向の外形寸法を小さくでき、内視鏡のさらなる細径化に寄与することができる。例えば、切り取り部分の寸法CSを21.2μmとすると、撮像素子33Bの対角方向の外形寸法は一か所で15μm小さくなり、対角方向の両端で30μm細径になる。この切り取り面221Bの構成を、外形形状が正方形の状態で一辺の外形寸法SQLが0.5mm、対角方向の外形寸法が0.705mmの撮像素子に適用すると、面取りによって対角方向の外形寸法が0.675mmと小さくなり、φ0.7mm以下の細径内視鏡を実現可能となる。 The second example is an example having an octagonal shape in which four corners (four corners) of a quadrangular shape are cut (chamfered) by one cut surface 221B in the cross-sectional shape of the image sensor 33B. The dimension of the cutout portion of the outer shape of the imaging element 33B is such that the dimension CS to the end of the cutout surface 221B with respect to the apex of the square is 20 to 50 μm, for example. In this way, by cutting the four corners of the outer shape of the image sensor 33B at the cut surface 221B, the pitch PC between the four wires 45 is separated as much as possible, and the outer dimension in the diagonal direction of the image sensor 33B is increased. The size can be reduced, which can contribute to further reducing the diameter of the endoscope. For example, if the dimension CS of the cut-out portion is 21.2 μm, the external dimension in the diagonal direction of the image sensor 33B is reduced by 15 μm at one location, and the diameter is reduced by 30 μm at both ends in the diagonal direction. When the configuration of the cut surface 221B is applied to an image sensor in which the outer shape is square, the outer dimension SQL on one side is 0.5 mm, and the outer dimension in the diagonal direction is 0.705 mm, the outer dimension in the diagonal direction is obtained by chamfering. Becomes as small as 0.675 mm, and a small-diameter endoscope having a diameter of 0.7 mm or less can be realized.
図24A、図24Bは、撮像素子の第3例を示す図である。第3例の撮像素子33Cは、レンズ93の光軸に対し垂直な平面で切った断面の形状が12角形状に形成され、撮像素子33C及び素子カバーガラス43Cの外形形状が12角柱状に形成されている。また、撮像素子33C、素子カバーガラス43C及び電気回路99Cと、図示しないレンズ93とは、外形形状が同一の8角柱状に形成される。ここでは、第1例と異なる部分の構成を中心に説明し、第1例と同様の部分については説明を省略する。第3例は、撮像素子33Cの断面形状において4角形の4つの角部をそれぞれ二つの切り取り面221Cで切り取った12角形の形状を持つ例である。撮像素子33Cの外形の切り取り部分の寸法は、二面で切り取ることにより、4角形の頂点に対する切り取り面の端部までの寸法CSを第2例と比較して大きくできる。したがって、撮像素子をより細径化できる。 24A and 24B are diagrams illustrating a third example of the image sensor. In the image pickup device 33C of the third example, the cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the optical axis of the lens 93 is formed in a dodecagon shape, and the outer shapes of the image pickup device 33C and the element cover glass 43C are formed in a dodecagon column shape. Has been. Further, the imaging element 33C, the element cover glass 43C, the electric circuit 99C, and the lens 93 (not shown) are formed in an octagonal column shape having the same outer shape. Here, the description will focus on the configuration of the portion different from the first example, and the description of the same portion as the first example will be omitted. The third example is an example having a dodecagonal shape in which four corners of a quadrilateral are cut out by two cut surfaces 221C in the cross-sectional shape of the image sensor 33C. As for the size of the cutout portion of the outer shape of the image sensor 33C, the size CS up to the end of the cutout surface with respect to the apex of the quadrangle can be made larger than in the second example. Therefore, the diameter of the image sensor can be further reduced.
なお、撮像素子33のレンズ光軸に対して垂直方向の断面形状は、4角形、8角形、12角形に限らず、16角形など、4×n角形(nは自然数)とすればよい。このように、撮像素子33の断面形状を4×n角形に構成することによって、4本の電線45による伝送ケーブル31を接続可能としつつ、撮像素子及び内視鏡をより細径化できる。また、撮像素子33の4×n角形の断面形状の四隅が面取りされた形状とすることによって、撮像素子33の対角方向の寸法をより小さくでき、さらなる細径化に寄与できる。 The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the lens optical axis of the image sensor 33 is not limited to a quadrangular, octagonal, or dodecagonal shape, but may be a 4 × n square (n is a natural number) such as a hexagonal shape. Thus, by configuring the cross-sectional shape of the image sensor 33 to be 4 × n square, the image sensor and the endoscope can be further reduced in diameter while enabling the transmission cable 31 to be connected by the four electric wires 45. In addition, by making the four corners of the 4 × n square cross-sectional shape of the image sensor 33 chamfered, the diagonal dimension of the image sensor 33 can be further reduced, which can contribute to further reduction in diameter.
以上により、第20構成例の内視鏡111によれば、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径の撮像素子33を実現できる。 As described above, according to the endoscope 111 of the twentieth configuration example, it is possible to realize the small-diameter imaging element 33 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less.
本実施形態の内視鏡111では、挿入部21の先端部15に設けられ、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、被写体からの入射光を撮像面41に結像するレンズ93と、レンズ93と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、を備える。レンズ93は、外形形状が角柱状に形成され、被写体側の第1面が平面、撮像側の第2面が凸面を有する単一レンズにより構成される。レンズ93の撮像側において、中央部は、凸面のレンズ面を構成する略球面状に隆起した凸曲面部97を持つ光学素子部201が形成され、周縁部は、端面が平面の接着面203を有するコバ部202が一体的に形成されている。これにより、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径のレンズ93を実現できる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the imaging element 33 provided at the distal end portion 15 of the insertion portion 21 and the imaging surface 41 is covered by the element cover glass 43 and the incident light from the subject are imaged on the imaging surface 41. A lens 93 and an adhesive resin 37 for fixing the lens 93 and the element cover glass 43 are provided. The lens 93 is formed of a single lens whose outer shape is formed in a prismatic shape, the subject-side first surface is a flat surface, and the imaging-side second surface is a convex surface. On the image pickup side of the lens 93, an optical element portion 201 having a convex curved surface portion 97 protruding in a substantially spherical shape that forms a convex lens surface is formed at the center portion, and the peripheral portion has an adhesive surface 203 having a flat end surface. The edge part 202 which has is formed integrally. As a result, it is possible to realize a thin lens 93 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93Aの接着面203は、外周部が正方形状で内周部が角丸正方形状の略方形状である。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the bonding surface 203 of the lens 93A has a substantially square shape with the outer peripheral portion being square and the inner peripheral portion being rounded square.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93Bの接着面203は、外周部が正方形状で内周部が円型ドーム形状の凸曲面部97と同心円状の円形状である。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the adhesive surface 203 of the lens 93B has a circular shape that is concentric with the convex curved surface portion 97 having a square outer periphery and a circular dome shape on the inner periphery.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93Cの光学素子部201は、円型ドーム形状の凸曲面部97の外周部において、レンズ外形の正方形の四辺に対応する円周上の4つの部分を一部切り欠いた樽型形状である。これにより、光学素子部201とコバ部202との間の傾斜面204の傾きをなだらかに形成することができ、レンズ作製時の離型性を向上できる。また、傾斜面204の傾きが同じ場合は、コバ部202の接着面203の接着幅Waをより大きくとることができ、接着強度を向上できる。 Further, in the endoscope 111 of the present embodiment, the optical element portion 201 of the lens 93C includes four on the circumference corresponding to the four sides of the square of the lens outer shape on the outer circumference of the convex dome-shaped convex curved portion 97. It has a barrel shape with a part cut away. Thereby, the inclination of the inclined surface 204 between the optical element part 201 and the edge part 202 can be formed gently, and the mold release property at the time of lens production can be improved. Moreover, when the inclination of the inclined surface 204 is the same, the adhesive width Wa of the adhesive surface 203 of the edge portion 202 can be increased, and the adhesive strength can be improved.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93は、凸曲面部97の外周部から接着面203の内周部にかけて、レンズ中心から外周に向かって広がる傾斜面204を有し、傾斜面204の角度が、レンズ中心から見た開口の角度θAとすると、60°≦θA≦90°であり、接着面203の接着幅Waが50μm以上である。これにより、細径化を図ったレンズ93において、レンズ93と素子カバーガラス43とを確実に接着固定することが可能になる。また、傾斜面204の角度を十分に確保することにより、レンズ作製時の離型性を向上できる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the lens 93 has an inclined surface 204 that extends from the lens center toward the outer periphery from the outer peripheral portion of the convex curved surface portion 97 to the inner peripheral portion of the adhesive surface 203. Assuming that the angle 204 is the opening angle θA viewed from the center of the lens, 60 ° ≦ θA ≦ 90 °, and the bonding width Wa of the bonding surface 203 is 50 μm or more. As a result, in the lens 93 with a reduced diameter, the lens 93 and the element cover glass 43 can be securely bonded and fixed. Further, by securing a sufficient angle of the inclined surface 204, the releasability at the time of lens production can be improved.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93の接着面203は、コバ部202の内周部から外周部の方向へ傾斜したテーパ形状の傾斜部207を有する。これにより、接着面203に塗布した接着用樹脂37が外周側に移動し易く、コバ部202より内側に入り難くなり、光学素子部201に形成される空気層95に接着用樹脂37が干渉することを抑止できる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the adhesive surface 203 of the lens 93 has a tapered inclined portion 207 that is inclined from the inner peripheral portion of the edge portion 202 toward the outer peripheral portion. As a result, the adhesive resin 37 applied to the adhesive surface 203 easily moves to the outer peripheral side, and is less likely to enter the inner side of the edge portion 202, and the adhesive resin 37 interferes with the air layer 95 formed in the optical element portion 201. Can be suppressed.
また、本実施形態の内視鏡111では、撮像素子33、素子カバーガラス43、接着用樹脂37、レンズ93とともに、レンズ93の被写体側の面を覆う対物カバーガラス91を備える。対物カバーガラス91は、厚みTGtが0.1mm≦TGt≦0.5mm、屈折率ndFが1.3≦ndF、アッベ数νdFが30≦νdFの光学材料により構成され、素子カバーガラス43は、厚みSGtが0.1mm≦SGt≦0.5mm、屈折率ndRが1.3≦ndR≦2.0、ndF≦ndR、アッベ数νdRが40≦νdR、νdF≦νdRの光学材料により構成され、単一レンズによるレンズ93は、焦点距離fが0.1mm≦f≦1.0mm、FナンバーFNOが1.4≦FNO≦8.0である。これにより、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径のレンズ93を実現できる。 In addition, the endoscope 111 of the present embodiment includes an objective cover glass 91 that covers the subject side surface of the lens 93 together with the imaging element 33, the element cover glass 43, the adhesive resin 37, and the lens 93. The objective cover glass 91 is made of an optical material having a thickness TGt of 0.1 mm ≦ TGt ≦ 0.5 mm, a refractive index ndF of 1.3 ≦ ndF, and an Abbe number νdF of 30 ≦ νdF, and the element cover glass 43 has a thickness of SGt is 0.1 mm ≦ SGt ≦ 0.5 mm, refractive index ndR is 1.3 ≦ ndR ≦ 2.0, ndF ≦ ndR, Abbe number νdR is 40 ≦ νdR, νdF ≦ νdR, and is a single unit. The lens 93 by the lens has a focal length f of 0.1 mm ≦ f ≦ 1.0 mm and an F number FNO of 1.4 ≦ FNO ≦ 8.0. As a result, it is possible to realize a thin lens 93 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less.
また、本実施形態の内視鏡111では、レンズ93の焦点距離における撮像側の結像点から素子カバーガラス43の被写体側端面までの距離をx(0≦x≦f)、空気のみの状態のレンズ93から結像点に射出する光線の光軸に対する最大角度をθair、素子カバーガラス43を含む状態のレンズ93から素子カバーガラス43を経て結像点に射出する光線の光軸に対する最大角度をθglとしたとき、レンズ93及び素子カバーガラス43は、0.1≦x・(tanθair)/(tanθgl)≦0.5を満たす、焦点距離f、FナンバーFNO、屈折率ndRの組み合わせによりなる。これにより、細径のレンズ93において、所望の光学性能を得ることが可能となる。 In the endoscope 111 according to the present embodiment, the distance from the imaging point on the imaging side to the subject side end surface of the element cover glass 43 at the focal length of the lens 93 is x (0 ≦ x ≦ f), and only air is used. The maximum angle with respect to the optical axis of the light beam emitted from the lens 93 to the imaging point is θair, and the maximum angle with respect to the optical axis of the light beam emitted from the lens 93 including the element cover glass 43 through the element cover glass 43 to the imaging point Is set to θgl, the lens 93 and the element cover glass 43 are formed of a combination of a focal length f, an F number FNO, and a refractive index ndR that satisfies 0.1 ≦ x · (tan θair) / (tan θgl) ≦ 0.5. . Thereby, it is possible to obtain desired optical performance in the small-diameter lens 93.
また、本実施形態の内視鏡111では、撮像素子33、素子カバーガラス43、接着用樹脂37、レンズ93とともに、撮像素子33の撮像面41と反対側の面に設けられた4つの導体接続部49のそれぞれに接続される4本の電線45を有する伝送ケーブル31を備える。撮像素子33は、レンズ93の光軸に対して垂直方向の断面形状が4×n角形(nは自然数)であり、4本の電線45は、撮像素子33の4×n角形の後端面の四隅に配置された4つの導体接続部49にそれぞれ接続される。これにより、先端部15の最大外径Dmaxを1.0mm以下とすることが可能な細径の撮像素子33を実現できる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the four conductor connections provided on the surface opposite to the imaging surface 41 of the imaging element 33 together with the imaging element 33, the element cover glass 43, the adhesive resin 37, and the lens 93. A transmission cable 31 having four electric wires 45 connected to each of the portions 49 is provided. The image sensor 33 has a 4 × n square cross-section perpendicular to the optical axis of the lens 93 (n is a natural number), and the four electric wires 45 are formed on the rear end face of the 4 × n square of the image sensor 33. The four conductor connection portions 49 arranged at the four corners are respectively connected. Thereby, it is possible to realize a small-diameter imaging element 33 capable of setting the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to 1.0 mm or less.
また、本実施形態の内視鏡111では、撮像素子33の4×n角形の断面形状の四隅が面取りされた形状となっている。これにより、撮像素子33の対角方向の寸法をより小さくでき、さらなる細径化に寄与できる。 In addition, in the endoscope 111 of the present embodiment, the four corners of the 4 × n square cross-sectional shape of the image sensor 33 are chamfered. Thereby, the dimension of the diagonal direction of the image pick-up element 33 can be made smaller, and it can contribute to the further diameter reduction.
また、本実施形態の内視鏡111では、撮像素子33及び素子カバーガラス43と、レンズ93とは、外形形状が同一の4×n角形の角柱形状である。これにより、レンズ93から素子カバーガラス43を経て撮像素子33までの外径をより細径化できる。 In the endoscope 111 of the present embodiment, the imaging element 33, the element cover glass 43, and the lens 93 have a 4 × n-square prism shape having the same outer shape. Thereby, the outer diameter from the lens 93 to the image sensor 33 through the element cover glass 43 can be further reduced.
また、本実施形態の内視鏡111では、撮像素子33は、光軸に対して垂直方向の断面の4×n角形の一辺の長さが、0.5mm以下である。これにより、撮像素子33の対角方向の外形寸法を0.7mm程度と細径化できる。 Further, in the endoscope 111 of the present embodiment, the image sensor 33 has a length of one side of a 4 × n square in a cross section perpendicular to the optical axis of 0.5 mm or less. Thereby, the external dimension of the diagonal direction of the image pick-up element 33 can be reduced to about 0.7 mm.
また、本実施形態の内視鏡111では、先端部15の最大外径が、撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.0mmの範囲で形成される。これにより、最大外径Dmaxを1.0mm未満とすることで、例えば人体の血管への挿入を更に容易に可能とすることができる。 Further, in the endoscope 111 of the present embodiment, the maximum outer diameter of the distal end portion 15 is formed in a range of a finite diameter to 1.0 mm corresponding to the diameter of the circumscribed circle of the substrate of the image sensor 33. Thereby, by making the maximum outer diameter Dmax less than 1.0 mm, for example, insertion into a blood vessel of a human body can be further facilitated.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood. In addition, the constituent elements in the above-described embodiment may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.
本発明は、内視鏡において小型化、コスト低減を図ることができる効果を有し、例えば医療手術等に用いる細径の内視鏡等として有用である。 The present invention has an effect of reducing the size and cost of an endoscope, and is useful as, for example, a small-diameter endoscope used for medical surgery or the like.
11、111…内視鏡
15…先端部
17…モールド樹脂
31…伝送ケーブル
33、33A、33B、33C…撮像素子
35…レンズユニット
37…接着用樹脂
41…撮像面
43、43A、43B、43C…素子カバーガラス
45…電線
49…導体接続部
57…ライトガイド
59…光ファイバ
65…モールド部
91…対物カバーガラス
93、93A、93B、93C…レンズ
95…空気層
97…凸曲面部
99、99A、99B、99C…電気回路
201…光学素子部
202…コバ部
203…接着面
204…傾斜面
Dmax…最大外径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 111 ... Endoscope 15 ... Tip part 17 ... Mold resin 31 ... Transmission cable 33, 33A, 33B, 33C ... Imaging element 35 ... Lens unit 37 ... Adhesive resin 41 ... Imaging surface 43, 43A, 43B, 43C ... Element cover glass 45 ... Electric wire 49 ... Conductor connection part 57 ... Light guide 59 ... Optical fiber 65 ... Mold part 91 ... Objective cover glass 93, 93A, 93B, 93C ... Lens 95 ... Air layer 97 ... Convex curve part 99, 99A, 99B, 99C ... Electric circuit 201 ... Optical element portion 202 ... Edge portion 203 ... Adhesive surface 204 ... Inclined surface Dmax ... Maximum outer diameter
Claims (2)
前記光軸に対して垂直方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆い、前記光軸に対して垂直方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の素子カバーガラスと、
前記撮像面の中心に前記単一レンズの光軸を一致させた前記単一レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に設けられた4つの導体接続部のそれぞれに接続される4本の電線を有する伝送ケーブルと、を有し、
前記撮像素子の一辺の長さは0.5mm以下であり、
前記4本の電線は、前記撮像素子の正方形状を有する後端面の四隅に配置された4つの導体接続部にそれぞれ接続され、
前記単一レンズの中央部は、撮像側において、凸面のレンズ面を構成する略球面状に隆起した凸曲面を有し、
前記単一レンズの周縁部は、端面が平面であり、かつ前記端面の全域において前記素子カバーガラスとの接着面を有する、
内視鏡。 A single lens with a square outer shape perpendicular to the optical axis ;
The outer shape and the same of the imaging element of said single lens in the vertical direction of the outer shape with respect to the optical axis,
Covering the imaging surface of the imaging element, and an element cover glass whose outer shape perpendicular to the optical axis is the same as that of the single lens;
An adhesive resin for fixing the single lens and the element cover glass in which the optical axis of the single lens coincides with the center of the imaging surface;
Anda transmission cable having four electric wires which are connected to each of the four conductor connection section provided in the image pickup element,
The length of one side of the image sensor is 0.5 mm or less,
Before SL four electric wires are respectively connected to the four conductor connecting portion arranged in the four corners of the rear surface having a square shape of the imaging element,
The central portion of the single lens has a convex curved surface that protrudes into a substantially spherical shape that constitutes a convex lens surface on the imaging side,
Periphery of said single lens, the end surface is flat, and that having a bonding surface between the element cover glass in the entire of the end surfaces,
Endoscope.
前記光軸と垂直な方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を覆い、前記光軸に対して垂直方向の外形状が前記単一レンズの外形状と同一の素子カバーガラスと、
前記撮像面の中心に前記単一レンズの光軸を一致させた前記単一レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
前記撮像素子に設けられた4つの導体接続部のそれぞれに接続される4本の電線を有する伝送ケーブルと、を有し、
前記撮像素子の一辺の長さは0.5mm以下であり、
前記4本の電線は、前記撮像素子の八角形状を有する後端面の前記短辺の近傍の四隅に配置された4つの導体接続部にそれぞれ接続され、
前記単一レンズの中央部は、撮像側において、凸面のレンズ面を構成する略球面状に隆起した凸曲面を有し、
前記単一レンズの周縁部は、端面が平面であり、かつ前記端面の全域において前記素子カバーガラスとの接着面を有する、
内視鏡。 An octagonal single lens whose outer shape in the direction perpendicular to the optical axis is alternately arranged with long sides and short sides;
An imaging device having an outer shape in a direction perpendicular to the optical axis and the outer shape of the single lens;
Covering the imaging surface of the imaging element, and an element cover glass whose outer shape perpendicular to the optical axis is the same as that of the single lens;
An adhesive resin for fixing the single lens and the element cover glass in which the optical axis of the single lens coincides with the center of the imaging surface;
A transmission cable having four electric wires connected to each of the four conductor connection portions provided in the imaging element;
The length of one side of the image sensor is 0.5 mm or less,
The four electric wires are respectively connected to four conductor connection portions arranged at four corners in the vicinity of the short side of the rear end surface having an octagonal shape of the imaging element,
The central portion of the single lens has a convex curved surface that protrudes into a substantially spherical shape that constitutes a convex lens surface on the imaging side,
The peripheral edge of the single lens has a flat end surface and an adhesive surface with the element cover glass over the entire end surface.
Endoscope.
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