JP6415129B2 - Imaging device - Google Patents
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本発明は、複数の光学部材と、複数の光学部材を通して被写体光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus including a plurality of optical members and an imaging element that receives subject light through the plurality of optical members.
従来から、医療分野において電子内視鏡を利用した医療診断が行われている。例えばスコープと呼ばれる電子内視鏡には、患者の体内に挿入される挿入部が設けられている。この挿入部の先端部位である挿入部先端部の内部空間には、複数の光学部材と、これら複数の光学部材を通して被写体光を受光し撮像する撮像素子と、を有する撮像装置が設けられている。複数の光学部材は、例えば観察光学系、プリズム、及び撮像素子の撮像面を保護するカバーガラスなどであり、互いに隣接する光学部材同士は接着層で接着されている。 Conventionally, medical diagnosis using an electronic endoscope has been performed in the medical field. For example, an electronic endoscope called a scope is provided with an insertion portion that is inserted into a patient's body. An imaging device having a plurality of optical members and an imaging element that receives and images subject light through the plurality of optical members is provided in an internal space of the insertion portion distal end that is the distal end portion of the insertion portion. . The plurality of optical members are, for example, an observation optical system, a prism, and a cover glass that protects the imaging surface of the imaging element, and the optical members adjacent to each other are bonded to each other with an adhesive layer.
近年、電子内視鏡に用いられる撮像素子の高精細化が進んでおり、従来にも増して撮像素子の取り付け精度が厳しくなっている。このことは撮像素子の近傍に設けられる各光学部材についても同様であり、撮像素子の撮像面(結像面ともいう)に近いことに起因し、微小な異物や光軸との直角度などが問題になる。このため、光学部材同士を接着する際には両者の平行度を高精度に確保する必要があるが、光学部材同士を直に接着層で接着した場合には接着層の厚みのばらつきによって平行度が安定せずにばらつきが生じる。その結果、光学部材の更なる取り付け精度の高精度化に対応することはできない。 In recent years, image sensors used in electronic endoscopes have become highly precise, and the mounting accuracy of image sensors has become stricter than ever. The same applies to each optical member provided in the vicinity of the image sensor, and due to the fact that it is close to the image pickup surface (also referred to as the imaging surface) of the image sensor, there is a small degree of foreign matter, perpendicularity to the optical axis, etc. It becomes a problem. For this reason, when optical members are bonded to each other, it is necessary to ensure the parallelism between the two with high accuracy. However, when optical members are directly bonded to each other with an adhesive layer, the parallelism is caused by variations in the thickness of the adhesive layer. Will not stabilize and will vary. As a result, it is not possible to cope with a further increase in the mounting accuracy of the optical member.
特許文献1から3には、互いに隣接する光学部材の間に遮光膜を設け、遮光膜を介して互いに隣接する光学部材同士を接着層で接着している撮像装置が開示されている。特許文献1から3に記載の遮光膜は、撮像素子の有効画素エリアで受光される被写体光を通すために、枠形状に形成されている。遮光膜が所謂スペーサとして機能することで平行度のばらつきを抑えることができる。 Patent Documents 1 to 3 disclose an image pickup apparatus in which a light shielding film is provided between optical members adjacent to each other, and the optical members adjacent to each other are bonded with an adhesive layer via the light shielding film. The light shielding films described in Patent Documents 1 to 3 are formed in a frame shape so as to pass subject light received in the effective pixel area of the image sensor. Since the light-shielding film functions as a so-called spacer, variations in parallelism can be suppressed.
特許文献4には、プリズムの底面に撮像素子の有効画素エリアよりも面積が大きい開口を有する凹部を形成して、プリズムの底面と撮像素子とが接着剤を介さずに直に接触するように、凹部の側面に塗布された接着剤によりプリズムと撮像素子とを接着してなる撮像装置が開示されている。この特許文献4に記載の技術を用いて光学部材同士を接着することにより、平行度のばらつきを抑えることができる。 In Patent Document 4, a concave portion having an opening larger in area than the effective pixel area of the image sensor is formed on the bottom surface of the prism so that the bottom surface of the prism and the image sensor are in direct contact with each other without an adhesive. An image pickup apparatus is disclosed in which a prism and an image pickup element are bonded with an adhesive applied to a side surface of a recess. By bonding the optical members using the technique described in Patent Document 4, the variation in parallelism can be suppressed.
特許文献5には、互いに接着されたプリズム及び撮像素子を有する撮像装置を、ウェハレベルチップサイズパッケージ(W−CSP)法を用いて製造する方法が開示されている。具体的には、複数の撮像素子が形成された撮像素子基板と透明基板とを接着層で接着して接合基板を作製し、接着後の透明基板にダイシング加工等を施して個々の撮像素子に対応するプリズムを作製した後に、接合基板を撮像素子ごとに個片化することで、複数の撮像装置を製造する。接着層は、個々の撮像素子の有効画素エリアを露呈させる開口を有しており、接合基板が個片化される際に枠形状に形成される。この特許文献5に記載のW−CSP法を用いて、光学部材同士を接着したものを複数かつ同時に製造することにより、平行度のばらつきを抑えることができる。 Patent Document 5 discloses a method of manufacturing an image pickup apparatus having a prism and an image pickup element bonded to each other by using a wafer level chip size package (W-CSP) method. Specifically, an image pickup device substrate on which a plurality of image pickup devices are formed and a transparent substrate are bonded with an adhesive layer to produce a bonded substrate, and the bonded transparent substrate is subjected to dicing or the like to each image pickup device. After producing the corresponding prisms, a plurality of image pickup devices are manufactured by dividing the bonding substrate into pieces for each image pickup element. The adhesive layer has an opening that exposes an effective pixel area of each image sensor, and is formed in a frame shape when the bonded substrate is separated. By using the W-CSP method described in Patent Document 5 to manufacture a plurality of optical members bonded together and simultaneously, variations in parallelism can be suppressed.
特許文献6には、プリズムと撮像素子のカバーガラスとの間に設けられた遮光膜を介して、カバーガラスとプリズムとが接着層で接着されている構造を有する撮像装置が開示されている。遮光膜は、上記特許文献1から3に記載の遮光膜と同様に枠形状に形成されている。また、この遮光膜には、接着時に巻き込んだ気泡を排出するための溝が形成されている。特許文献6の撮像装置においても遮光膜が所謂スペーサとして機能することで平行度のばらつきを抑えることができる。 Patent Document 6 discloses an imaging apparatus having a structure in which a cover glass and a prism are bonded with an adhesive layer through a light shielding film provided between the prism and the cover glass of the imaging element. The light shielding film is formed in a frame shape like the light shielding films described in Patent Documents 1 to 3. In addition, the light shielding film is formed with a groove for discharging bubbles entrained during bonding. Also in the imaging apparatus of Patent Document 6, the light shielding film functions as a so-called spacer, so that variations in parallelism can be suppressed.
しかしながら、特許文献1から3に記載の撮像装置では、スペーサとして機能する遮光膜が枠形状に形成されているため、光学部材間に接着剤を塗布して接着層を形成する際に接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出が困難であるという問題が生じる。 However, in the imaging devices described in Patent Documents 1 to 3, since the light-shielding film that functions as a spacer is formed in a frame shape, the adhesive is applied when an adhesive is applied between optical members to form an adhesive layer. There arises a problem that it is difficult to discharge the contained bubbles and excess adhesive.
また、特許文献4に記載の撮像装置では、プリズムに特殊な加工を施して凹部を形成する必要があるので、撮像装置の製造コストが増加してしまう。 Further, in the imaging device described in Patent Document 4, since it is necessary to form a recess by performing special processing on the prism, the manufacturing cost of the imaging device increases.
また、特許文献5に記載の撮像装置の製造方法では、W−CSP法を用いる必要があるので製造プロセスが大掛かりとなり、少量多品種の撮像装置を製造する場合には、上記特許文献4と同様に製造コストが増加するという問題がある。 Further, in the method for manufacturing an imaging device described in Patent Document 5, since it is necessary to use the W-CSP method, the manufacturing process becomes large, and in the case of manufacturing a small quantity of various types of imaging devices, the same as in Patent Document 4 above. However, there is a problem that the manufacturing cost increases.
また、特許文献6に記載の撮像装置の遮光膜には、特許文献1から3に記載の遮光膜とは異なり、接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出するための溝が形成されているが、溝の幅が狭いので気泡や余剰分の接着剤を十分に排出することはできない。この溝の幅を広げてしまうと、遮光膜で遮る必要のある被写体光を遮光膜にて遮ることができなくなるため、特許文献6に記載の撮像装置では遮光膜の溝の幅を広げることはできない。 Further, unlike the light shielding films described in Patent Documents 1 to 3, a groove for discharging bubbles contained in the adhesive and excess adhesive is formed in the light shielding film of the imaging device described in Patent Document 6. However, since the width of the groove is narrow, bubbles and excess adhesive cannot be discharged sufficiently. If the width of the groove is increased, subject light that needs to be blocked by the light shielding film cannot be blocked by the light shielding film. Therefore, in the imaging device described in Patent Document 6, the width of the groove of the light shielding film is not increased. Can not.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、光学部材の取り付け精度の向上と、接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出と、を低コストに行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an imaging apparatus capable of improving the mounting accuracy of an optical member and discharging the bubbles and excess adhesive contained in the adhesive at low cost. The purpose is to provide.
本発明の目的を達成するための撮像装置は、複数の光学部材と、複数の光学部材を通して被写体光を受光する矩形状の有効画素エリアを有する撮像素子とを備えており、複数の光学部材のうちの互いに隣接する第1の光学部材及び第2の光学部材が接着層で接着されている撮像装置において、第1の光学部材と第2の光学部材との間の空間に設けられ、第1の光学部材と第2の光学部材との間隔を均一にするスペーサであって、有効画素エリアで受光される被写体光が通る空間内の、矩形状の撮像素子の有効画素エリアを投影した光透過領域の少なくとも1辺を開放した構造を有するスペーサを備える。 An imaging apparatus for achieving an object of the present invention includes a plurality of optical members and an imaging element having a rectangular effective pixel area that receives subject light through the plurality of optical members. In the imaging device in which the first optical member and the second optical member adjacent to each other are bonded with an adhesive layer, the first optical member and the second optical member are provided in a space between the first optical member and the second optical member. Is a spacer that makes the interval between the optical member and the second optical member uniform, and is a light transmission that projects the effective pixel area of the rectangular imaging element in a space through which subject light received by the effective pixel area passes. A spacer having a structure in which at least one side of the region is opened is provided.
本発明によれば、光透過領域の少なくとも開放されている1辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。また、撮像装置の製造を行う際に、例えばプリズムなどの光学部材に特殊な加工を行ったり、或いはW−CSP法を用いたりする必要はなく、スペーサを設けるだけでよいので、低コストに撮像装置を製造することができる。さらに、第1の光学部材と第2の光学部材とを接着する際に、両者の間にスペーサを設けることで、両者の一方を他方に押し付けるだけで平行度を高精度に確保することができる。 According to the present invention, it is possible to discharge air bubbles and excess adhesive contained in the adhesive from at least one open side of the light transmission region. Further, when manufacturing the imaging device, it is not necessary to perform special processing on an optical member such as a prism or use the W-CSP method, and it is only necessary to provide a spacer. The device can be manufactured. Furthermore, when bonding the first optical member and the second optical member, by providing a spacer between them, it is possible to ensure parallelism with high accuracy simply by pressing one of them against the other. .
本発明の他の態様に係る撮像装置において、有効画素エリアの中で画像表示に用いられる領域をイメージエリアとし、有効画素エリアの内側でかつイメージエリアの外側の領域を差分エリアとした場合に、差分エリアには、特定領域であってかつ差分エリア内の特定領域以外の領域よりも面積が広くなる特定領域が含まれており、スペーサは、空間内の特定領域に対応する対応領域に設けられている。有効画素エリア内の特定領域は画像表示に用いられないので、特定領域に対応する対応領域内にスペーサが存在していても画像表示に影響を及ぼすことがない。その結果、画像表示に影響を及ぼすことなくスペーサを空間内に設けることができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, when the area used for image display in the effective pixel area is an image area, and the area inside the effective pixel area and outside the image area is a difference area, The difference area includes a specific area that is a specific area and has a larger area than the area other than the specific area in the difference area, and the spacer is provided in a corresponding area corresponding to the specific area in the space. ing. Since the specific area in the effective pixel area is not used for image display, even if a spacer exists in the corresponding area corresponding to the specific area, the image display is not affected. As a result, the spacer can be provided in the space without affecting the image display.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、差分エリアには、3以上の特定領域が含まれており、スペーサは、対応領域ごとに独立して設けられている。画像表示に影響を及ぼすことなくスペーサを空間内に設けることができる。 In the imaging apparatus according to another aspect of the present invention, the difference area includes three or more specific areas, and the spacer is provided independently for each corresponding area. Spacers can be provided in the space without affecting the image display.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、特定領域は、差分エリアの四隅部分に対応する領域である。差分エリアの四隅部分の面積は、四隅部分以外の他の領域の面積よりも広くなるので、対応領域におけるスペーサの配置や形成を容易に行うことができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the specific region is a region corresponding to the four corner portions of the difference area. Since the area of the four corner portions of the difference area is larger than the area of the other region other than the four corner portions, the spacers can be easily arranged and formed in the corresponding region.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、スペーサは、光透過領域の少なくとも2辺を開放した構造を有する。これにより、光透過領域の少なくとも開放されている2辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the spacer has a structure in which at least two sides of the light transmission region are open. Thereby, the bubble contained in an adhesive agent and the excess adhesive agent can be discharged | emitted from at least 2 edge | sides by which the light transmission area | region is open | released.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、スペーサは、光透過領域の互いに対向する2辺を開放しかつ他の2辺を閉じた構造を有する。これにより、光透過領域の互いに対向する2辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the spacer has a structure in which two opposite sides of the light transmission region are opened and the other two sides are closed. Thereby, the bubble contained in an adhesive agent and the excess adhesive agent can be discharged | emitted from two mutually opposing sides of a light transmissive area | region.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、第1の光学部材は、撮像素子の有効画素エリアが形成されている撮像面を覆うカバーガラスであり、第2の光学部材は、撮像面に平行な光軸を有するレンズ鏡筒から入射した被写体光を90°屈曲してカバーガラスに入射させるプリズムである。撮像装置におけるカバーガラス及びプリズムの取り付け精度の向上と、両者を接着する接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出と、を低コストに行うことができる。 In the imaging apparatus according to another aspect of the present invention, the first optical member is a cover glass that covers an imaging surface on which an effective pixel area of the imaging element is formed, and the second optical member is parallel to the imaging surface. This is a prism that bends a subject light incident from a lens barrel having a simple optical axis and makes it incident on a cover glass. It is possible to improve the mounting accuracy of the cover glass and the prism in the imaging apparatus and to discharge the bubbles and the excess adhesive contained in the adhesive that bonds them together at low cost.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、有効画素エリアは、撮像面のレンズ鏡筒側の端部上に形成され、プリズムは、カバーガラスのレンズ鏡筒側の端部上に接着層で接着され、かつ被写体光が入射する入射面がカバーガラスのレンズ鏡筒側の端部よりもレンズ鏡筒側に位置しており、スペーサは、光透過領域の少なくともレンズ鏡筒側の1辺を開放する構造を有している。これにより、レンズ鏡筒の取り付け位置を従来よりも撮像素子側にずらすことができるので、従来よりもプリズムを小型化することができる。その結果、撮像装置を小型化することができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the effective pixel area is formed on the end of the imaging surface on the lens barrel side, and the prism is an adhesive layer on the end of the cover glass on the lens barrel side. The incident surface on which the subject light is bonded is located closer to the lens barrel side than the end portion of the cover glass on the lens barrel side, and the spacer has at least one side of the light transmission region on the lens barrel side. It has an open structure. As a result, the mounting position of the lens barrel can be shifted to the image pickup element side as compared with the prior art, so that the prism can be made smaller than before. As a result, the imaging device can be reduced in size.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、第1の光学部材は、撮像素子の有効画素エリアが形成されている撮像面を覆うカバーガラスであり、第2の光学部材は、カバーガラスの撮像素子に対向する面とは反対面側に設けられたフィルタである。撮像装置におけるカバーガラス及びフィルタの取り付け精度の向上と、両者を接着する接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出と、を低コストに行うことができる。 In the imaging apparatus according to another aspect of the present invention, the first optical member is a cover glass that covers an imaging surface on which an effective pixel area of the imaging element is formed, and the second optical member is an imaging of the cover glass. The filter is provided on the side opposite to the surface facing the element. It is possible to improve the mounting accuracy of the cover glass and the filter in the imaging apparatus and to discharge bubbles and excess adhesive contained in the adhesive that bonds them together at low cost.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、スペーサは、空間内で第1の光学部材及び第2の光学部材の各々の外周よりも内側に設けられており、接着層は、外周とスペーサとの間を含む外周の内側に設けられている。これにより、スペーサの近傍での空間や接着層の厚みを均一化することができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the spacer is provided inside the outer periphery of each of the first optical member and the second optical member in the space, and the adhesive layer includes the outer periphery, the spacer, and the spacer. It is provided inside the outer periphery including between. Thereby, the space in the vicinity of the spacer and the thickness of the adhesive layer can be made uniform.
本発明の他の態様に係る撮像装置において、スペーサが、第2の光学部材の第1の光学部材に対向する面にメッキもしくは蒸着により形成されている。これにより、任意の形状のスペーサを形成することができる。 In the imaging device according to another aspect of the present invention, the spacer is formed on the surface of the second optical member facing the first optical member by plating or vapor deposition. Thereby, the spacer of arbitrary shapes can be formed.
本発明の撮像装置は、光学部材の取り付け精度の向上と、接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出と、を低コストに行うことができる。 The imaging device of the present invention can improve the mounting accuracy of the optical member and discharge bubbles and excess adhesive contained in the adhesive at low cost.
以下、添付図面に従って本発明に係る内視鏡装置について説明する。 Hereinafter, an endoscope apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[内視鏡装置の全体構成]
図1は、内視鏡装置(内視鏡システムともいう)10の外観斜視図である。内視鏡装置10は、患者体内の観察部位を撮像するスコープ(ここでは軟性内視鏡)としての電子内視鏡11、光源装置12、プロセッサ装置13、モニタ14、及び送気・送水装置15などを備えている。
[Entire configuration of endoscope apparatus]
FIG. 1 is an external perspective view of an endoscope apparatus (also referred to as an endoscope system) 10. The
光源装置12は、観察部位を照明する照明光を電子内視鏡11へ供給する。プロセッサ装置13は、電子内視鏡11により得られた撮像信号に基づいて観察部位の画像データを生成してモニタ14に出力する。モニタ14は、プロセッサ装置13から入力される画像データに基づき観察部位の観察像を表示する。送気・送水装置15は、光源装置12に内蔵され、エアーや洗浄水といった流体の送出圧を発生する送気ポンプ15aと、光源装置12の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク15bとを有している。
The
電子内視鏡11は、患者体内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部に連設され、電子内視鏡11の把持及び挿入部16の操作に用いられる操作部17と、操作部17を光源装置12及びプロセッサ装置13に接続するユニバーサルコード18とを備えている。
The
挿入部16の先端部位である挿入部先端部16aには、詳しくは後述するが、観察部位の照明や撮影に用いられる観察光学系、撮像素子などが内蔵されている。挿入部先端部16aの後端には、湾曲自在な湾曲部16bが連設されている。また、湾曲部16bの後端には、可撓性を有する可撓管部16cが連設されている。
As will be described in detail later, the insertion portion
図2は挿入部先端部16aの正面図である。図2に示すように、挿入部先端部16aの先端カバー20には、観察窓21、照明窓22、鉗子出口23、及び噴射ノズル24が設けられている。観察窓21の奥には、前述の観察光学系や撮像素子などが設けられている。照明窓22は、観察窓21を基準に対称な位置に2つ配されており、患者体内の観察部位に光源装置12から供給される照明光を照射する。鉗子出口23は、操作部17の鉗子入口37(図1参照)に連通している。噴射ノズル24は、送気・送水装置15から供給されたエアーや洗浄水を観察窓21に向けて噴射して、観察窓21に付着した汚れを除去する。
FIG. 2 is a front view of the insertion portion
図3は可撓管部16cの断面図である。図3に示すように、可撓管部16cの内部には、ライトガイド28、鉗子チャンネル29、送気・送水チャンネル30、ケーブル31等の複数本の内蔵物が遊挿されている。ライトガイド28は、光源装置12からの光を照明窓22まで導光する。鉗子チャンネル29は、鉗子出口23と鉗子入口37とを連通する。送気・送水チャンネル30は、送気・送水装置15から供給されたエアーや洗浄水を噴射ノズル24へ送る。ケーブル31は、プロセッサ装置13と電子内視鏡11の撮像素子とを電気的に接続する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図1に戻って、操作部17には、アングルノブ35、操作ボタン36、及び鉗子入口37などが設けられている。アングルノブ35は、湾曲部16bの湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン36は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口37は、鉗子チャンネル29に連通している。
Returning to FIG. 1, the
ユニバーサルコード18には、前述のライトガイド28、送気・送水チャンネル30、及びケーブル31などが組み込まれている。ユニバーサルコード18の先端部には、光源装置12及び送気・送水装置15に接続されるコネクタ部25aと、プロセッサ装置13に接続されるコネクタ部25bとが設けられている。これにより、コネクタ部25aを介して、光源装置12からライトガイド28に照明光が供給されると共に、送気・送水装置15から送気・送水チャンネル30にエアーや水が供給される。また、コネクタ部25bを介して、電子内視鏡11により得られた撮像信号がプロセッサ装置13に入力される。
The
図4は、挿入部先端部16aの断面図である。図4に示すように、挿入部先端部16aは、筒状体41と、筒状体41の先端側の開口を塞ぐ先端カバー20と、先端カバー20及び筒状体41の外周を被覆するゴム42と、挿入部先端部16aの内部空間に内蔵された各種内蔵物とにより構成される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the insertion portion
挿入部先端部16aの内部空間には、前述のライトガイド28(図4では図示を省略)、鉗子チャンネル29、送気・送水チャンネル30(図4では図示を省略)、及びケーブル31などが挿通されていると共に、本発明の撮像装置45が内蔵されている。なお、図示は省略するが、挿入部先端部16aの内部空間には樹脂が充填されており、この樹脂により内部空間内の各種内蔵物が固定されている。
The light guide 28 (not shown in FIG. 4), the
先端カバー20の鉗子出口23には鉗子チャンネル29が接続している。なお、図4では図示を省略するが、照明窓22の背後には照明用レンズが組み込まれており、この照明用レンズにはライトガイド28の出射端が面している。また、図4では図示を省略するが、噴射ノズル24には送気・送水チャンネル30が接続している。これらライトガイド28、鉗子チャンネル29、及び送気・送水チャンネル30は、一端が先端カバー20に固定され、他端が湾曲部16b、可撓管部16c、操作部17などの内部を通って、光源装置12、鉗子入口37、送気・送水装置15にそれぞれ接続している。
A
[第1実施形態の撮像装置の構成]
観察窓21の奥には、撮像装置45が配設されている。撮像装置45は、大別して、観察光学系(対物光学系ともいう)50と、プリズム51と、カバーガラス52と、撮像素子53と、基板54と、を備えている。ここで、プリズム51及びカバーガラス52は、本発明の複数の光学部材の一形態に相当するものである。なお、本実施形態では、カバーガラス52及び撮像素子53が矩形状に形成されると共に、基板54が長方形状に形成されているが、その形状は特に限定はされない。
[Configuration of Imaging Device of First Embodiment]
An
観察光学系50は、先端カバー20の観察窓21に固定されたレンズ鏡筒50a内に収納されている。観察光学系50は、観察窓21から入射した観察部位の被写体光(像光ともいう)をプリズム51に入射する。なお、図中の符号「OA」は観察光学系50の光軸であり、撮像素子53の撮像面に対して平行である。
The observation
プリズム51は、本発明の第2の光学部材の一形態に相当するものであり、観察光学系50から入射する被写体光を内部で90°屈曲して、撮像素子53に向けて出射する。これにより、カバーガラス52を通して観察部位の被写体光が撮像素子53の撮像面に結像される。なお、プリズム51の被写体光の入射面は、レンズ鏡筒50aに接着固定されている。
The
カバーガラス52は、本発明の第1の光学部材の一形態に相当するものである。カバーガラス52は、その一面がスペーサ60(図5参照)を介して撮像素子53の撮像面上に接着固定される共に、その他面がプリズム51の被写体光の出射面に接着固定されている。これにより、撮像素子53の撮像面がカバーガラス52により保護されると共に、カバーガラス52を介して撮像素子53がプリズム51に固定される。なお、本明細書でいう「カバーガラス」には、ガラスだけでなく透明樹脂で形成されたものも含まれる。
The
図5は、カバーガラス52及び撮像素子53の側面図及び正面図である(プリズム52は図示を省略)。撮像素子53は、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型撮像素子又はCCD(charge coupled device)型の撮像素子である。なお、撮像素子53がCMOS型である場合では、いわゆる裏面照射型のCMOS型撮像素子であってもよい。
FIG. 5 is a side view and a front view of the
撮像素子53の撮像面には、2次元配列された複数の光電変換素子(フォトダイオード)PDにより構成される複数の画素が形成されている。撮像素子53は、カバーガラス52を通して入射する被写体光を受光し電気的な撮像信号に変換して出力する。
A plurality of pixels configured by a plurality of photoelectric conversion elements (photodiodes) PD arranged two-dimensionally are formed on the imaging surface of the
また、撮像素子53の撮像面の中央部(略中央部を含む)には、この撮像面上において画素の信号が実際に撮像した信号として用いられる矩形状(略矩形状を含む)の有効画素エリア61が形成されている。この有効画素エリア61内であって且つ撮像エリア63の内側には矩形状(略矩形状を含む)のイメージエリア64が含まれている。撮像エリア63は、観察光学系50及びプリズム51等を通して撮像素子53の撮像面に結像される被写体光(光学像)のエリアであり、本実施形態では円形状(他の形状でも可)である。イメージエリア64は、有効画素エリア61の中で画像表示に用いられる領域であり、有効画素エリア61から画像処理等に使用する部分と、数画素の余裕しろとを除いた領域である。従って、有効画素エリア61の内側でかつイメージエリア64の外側の領域である差分エリア67内の画素は、画像表示には用いられない。なお、イメージエリア64の形状は矩形状に限定されず、例えば六角形状や八角形状等の多角形状、あるいは円形状などの各種形状をとり得る。
Further, in the central portion (including the substantially central portion) of the image pickup surface of the
また、撮像素子53の撮像面の有効画素エリア61外の領域には、基板54と電気的に接続するためのワイヤーボンドパッド68などが形成されている。
In addition, a
基板54は、撮像素子53の一端部に固定されたリジット基板又はFPC(Flexible printed circuits)基板である。この基板54上には、ボンドワイヤー69を介して、撮像素子53のワイヤーボンドパッド68と電気的に接続されるワイヤーボンドパッド70が形成されている。これにより、ボンドワイヤー69等を介して、撮像素子53と基板54とが電気的に接続される。
The
また、基板54上には、周辺回路71が固定もしくは電気的に接続されている。周辺回路71は、撮像素子53の駆動を制御する。また、周辺回路71には、ケーブル31の先端部であるケーブル先端部31aが電気的に接続されている。これにより、撮像素子53から出力された撮像信号が周辺回路71を介してケーブル31に出力される。なお、撮像素子53がCCD型である場合には、撮像素子53から出力される撮像信号を、周辺回路71にて撮像信号に変換、もしくはバッファリングしてからケーブル31に出力する。
On the
図6(A)は本発明に係る第1実施形態の撮像装置45の要部(プリズム51、カバーガラス52、撮像素子53)の断面図であり、図6(B)は図6(A)のA1−A1線に沿う断面図であり、図6(C)は図6(A)のA2−A2線に沿う断面図である。なお、図6以降では、図面の煩雑化を防止するために、スペーサ60、ワイヤーボンドパッド68、及びボンドワイヤー69などの図示は適宜省略している。
6A is a cross-sectional view of the main parts (the
図6(A)から図6(C)に示すように、互いに隣接するプリズム51とカバーガラス52とは透明な接着層80(図6(B)では図示を省略)により接着されている。この際に、プリズム51とカバーガラス52との間の空間83には、プリズム51とカバーガラス52との間隔を均一にする4個の円柱形状のスペーサ85が設けられている。なお、スペーサ85の形状は円柱形状に限定されるものではなく、四角柱形状等の柱形状、球形状などの各種形状をとり得る。
As shown in FIGS. 6A to 6C, the
ここで、撮像素子53の撮像面のイメージエリア64の四隅部分(対角部分ともいう)は略R形状を有しているので、差分エリア67(図6(C)中、網掛け線で表示)の四隅部分の面積は、四隅部分以外の他の領域の面積よりも広くなる。このため、差分エリア67の四隅部分を特定領域90とした場合に、特定領域90は、差分エリア67内の特定領域以外の領域よりも面積が広くなる。なお、特定領域90は、差分エリア67内の四隅部分に限定されるものではなく、差分エリア内において特定領域以外の他の領域よりも面積が相対的に広くなる領域であればよく、差分エリアの形状に応じて変わる領域である。
Here, since the four corner portions (also referred to as diagonal portions) of the
スペーサ85は、各特定領域90にそれぞれ対応する空間83内の4箇所の対応領域95ごとに独立して設けられている。その結果、スペーサ85は、有効画素エリア61で受光される被写体光が通る空間83内の、矩形状(略矩形状を含む)の撮像素子53の有効画素エリア61を投影した光透過領域84の4辺を開放した構造を有する。なお、本実施形態における光透過領域84は、図6(B)中に点線で表されている有効画素エリア61と同形状の領域である。
The
このような構造のスペーサ85は、例えば、予めスペーサ85として形成されたものを対応領域95ごとに配置してもよいし、あるいはプリズム51の出射面等にメッキ(Cr等)もしくは蒸着で形成してもよい。対応領域95は画像表示に用いられない特定領域90上に位置するので、対応領域95内にスペーサ85が存在していても画像表示に影響を及ぼすことはない。なお、差分エリア67の四隅部分に対応する特定領域90は他の領域よりも面積が広いので、対応領域95におけるスペーサ85の配置や形成を容易に行うことができる。
As the
[本発明の効果]
図7は、撮像装置45の効果を説明するための説明図である。図7に示すように、差分エリア67の中で面積が広い各特定領域90に対応する対応領域95ごとにスペーサ85を設けることにより、スペーサ85が光透過領域84の4辺を開放した構造を有する。その結果、透明な紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂などからなる接着剤(図中、ドットで表示)により接着層80を形成する際に、図中の矢印で示すように光透過領域84の開放されている4辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。上記特許文献6に記載のように遮光膜に溝を形成するのではなく、光透過領域84の少なくとも1辺を開放しているので、気泡や余剰分の接着剤の排出能力を十分に高めることができる。
[Effect of the present invention]
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the effect of the
また、撮像装置45の製造には、上記特許文献4に記載のようにプリズムに特殊な加工を行ったり、あるいは上記特許文献5に記載のようにW−CSP法を用いたりする必要はなく、スペーサ85を設けるだけでよいので、低コストに撮像装置45を製造することができる。
In addition, it is not necessary to manufacture the
さらに、プリズム51とカバーガラス52とを接着層80で接着する際に、空間83内の4箇所の対応領域95にスペーサ85を設けることにより、この接着の際に平行度がでていなくともプリズム51を角度フリーでカバーガラス52に押し付けるだけで平行度を高精度に確保することができる。その結果、接着層80の厚みが均一化されて、撮像装置45におけるプリズム51及びカバーガラス52の取り付け精度を高精度化することができる。なお、平行度を確保する観点から、スペーサ85は3以上の特定領域にそれぞれ対応する対応領域に独立して設けられている。
Further, when the
以上のように、本発明の第1実施形態の撮像装置45は、上記構成のスペーサ85を備えることにより、プリズム51及びカバーガラス52などの光学部材の取り付け精度の向上と、接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤の排出と、を低コストに行うことができる。
As described above, the
[第2実施形態の撮像装置]
次に、図8(A)から図8(C)を用いて、本発明の第2実施形態の撮像装置45Aについて説明を行う。図8(A)は撮像装置45Aの要部(プリズム51、カバーガラス52A、撮像素子53A)の断面図であり、図8(B)は図8(A)のA1−A1線に沿う断面図であり、図8(C)は図8(A)のA2−A2線に沿う断面図である。
[Imaging Device of Second Embodiment]
Next, an
上記第1実施形態の撮像装置45では、撮像素子53の撮像面の中央部に有効画素エリア61が形成されているが、撮像装置45Aの有効画素エリア61Aはその中心が撮像面の中心からずれた位置に形成されている。なお、撮像装置45Aは、第1実施形態とは異なるカバーガラス52A、撮像素子53A、及びスペーサ85Aを有している点を除けば、第1実施形態の撮像装置45と基本的に同じ構成であるので、上記第1実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
In the
カバーガラス52A及び撮像素子53Aは、光軸OAと平行な方向に長く延びた長方形状に形成されている。撮像素子53Aの撮像面には、矩形状の有効画素エリア61Aが形成されている。有効画素エリア61Aは、撮像面のレンズ鏡筒50a側の端部E1上に形成されている。
The
また、有効画素エリア61A内でかつ撮像エリア63(図5参照)内には、第1実施形態のイメージエリア64と基本的に同じ形状のイメージエリア64Aが形成されている。イメージエリア64Aは、その中心が有効画素エリア61Aの中心からレンズ鏡筒50a側にずれた位置に形成されている。
An
差分エリア67Aは、有効画素エリア61Aの内側でかつイメージエリア64Aの外側の領域である。差分エリア67Aでは、そのレンズ鏡筒50a側の隅部に対応する領域、及びそのレンズ鏡筒50a側とは反対側の端部に対応する領域が、他の領域よりも面積が広くなる特定領域90Aとなる。
The
プリズム51は、カバーガラス52Aのレンズ鏡筒50a側の端部E2上に接着層80で接着されている。プリズム51の被写体光の入射面51aは、カバーガラス52Aの端部E2よりもさらにレンズ鏡筒50a側に位置している。
The
スペーサ85Aは、プリズム51とカバーガラス52Aとの間の空間83A内であって、かつ各特定領域90Aに対応する空間83A内の3箇所の対応領域95Aごとに独立して設けられている。その結果、スペーサ85Aは、有効画素エリア61Aで受光される被写体光が通る空間83A内の、矩形状の撮像素子53Aの有効画素エリア61Aを投影した光透過領域84Aの4辺を開放した構造を有する。これにより、第2実施形態の撮像装置45Aにおいても、上記第1実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
The
ここでスペーサ85Aは、光透過領域84Aの4辺を開放した構造を有するが、光透過領域84Aの少なくともレンズ鏡筒50a側の1辺を開放する構造を有してればよい。この1辺を開放する理由は、プリズム51をカバーガラス52A上に接着する際にプリズム51の位置調整を行うため、スペーサ85Aが端部E2のエッジ近傍上に設けられていると、プリズム51の位置調整を行った際にスペーサ85Aがカバーガラス52A上から落下する可能性があるためである。
Here, the
図9(A),(B)は、第2実施形態の撮像装置45Aの特有の効果について説明するための説明図である。図9(A)に示す比較例の撮像装置45Pのように、有効画素エリア61が撮像面の中央部に位置する場合には、レンズ鏡筒50aをカバーガラス52A上に配置する必要がある。その結果、レンズ鏡筒50aとカバーガラス52との干渉を避けて且つ両者のクリアランスを確保するために、プリズム51Pが必要以上に大型化されるので、撮像装置45Pも大型化してしまう。
FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams for explaining the unique effects of the
このような比較例に対して本発明の撮像装置45Aでは、有効画素エリア61Aを撮像面の端部E1上に形成し、プリズム51の入射面51aがカバーガラス52Aの端部E2よりもレンズ鏡筒50a側に位置するように、プリズム51をカバーガラス52Aの端部E2上に接着している。これにより、比較例よりもレンズ鏡筒50aの取り付け位置をΔhだけ撮像素子53A側にずらすことができるので、比較例よりもプリズム51を小型化することができる。その結果、撮像装置45Aを従来よりも小型化することができる。
In contrast to such a comparative example, in the
[第3実施形態の撮像装置]
次に、図10(A),(B)を用いて本発明の第3実施形態の撮像装置45Bについて説明を行う。図10(A)は撮像装置45Bの要部の断面図であり、図10(B)は図10(A)のA1−A1線に沿う断面図である。
[Imaging Device of Third Embodiment]
Next, an
上記第1実施形態では、スペーサ85が光透過領域84の4辺を開放した構造を有しているが、撮像装置45Bは第1及び第2実施形態とは異なる構造のスペーサ85B(図10(B)では網掛け線で表示)を有している。なお、撮像装置45Bは、スペーサ85Bを除けば、上記第1実施形態の撮像装置45と基本的に同じ構成であるので、上記第1実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
In the first embodiment, the
スペーサ85Bは、プリズム51のカバーガラス52に対向する面である出射面上にメッキ(Cr等)もしくは蒸着により、空間83内で光透過領域84を間に挟むように2個形成されている。具体的に、スペーサ85Bは、出射面の外周(以下、単に出射面外周という)の中で光軸OAに直交する2辺上にそれぞれ形成されており、これら2辺に沿って長く延びた形状を有している。これにより、スペーサ85Bは、光透過領域84の互いに対向する2辺を開放し且つ他の2辺を閉じた構造を有する。
Two
スペーサ85Bは、光透過領域84の2辺を開放した構造を有するため、接着層80を形成する際に光透過領域84の開放されている2辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。なお、撮像装置45Bは、スペーサ85Bの構造が異なる点を除けば第1実施形態の撮像装置45と基本的に同じ構成であるので、上記第1実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
Since the
図11は、第3実施形態の撮像装置45Bの変形例を説明するための説明図である。上記第3実施形態の撮像装置45Bでは、プリズム51の出射面外周の中で光軸OAに直交する2辺上にスペーサ85Bを形成しているが、図11に示すように、出射面外周の中で光軸OAに平行な2辺上にスペーサ85B1を形成してもよい。なお、スペーサ85B1以外の構成は、第3実施形態の撮像装置45Bと基本的に同じであるので、具体的な説明は省略する。
FIG. 11 is an explanatory diagram for describing a modification of the
スペーサ85B1は、第3実施形態のスペーサ85Bと形成位置が異なる点を除けば、スペーサ85Bと基本的に同じ構造である。このため、第3実施形態の効果と同様の効果が得られる。
The spacer 85B1 has basically the same structure as the
[第4実施形態の撮像装置]
次に、図12(A),(B)を用いて本発明の第4実施形態の撮像装置45Cについて説明を行う。図12(A)は撮像装置45Cの要部の断面図であり、図12(B)は図12(A)のA1−A1線に沿う断面図である。
[Imaging Device of Fourth Embodiment]
Next, an
撮像装置45Cは、図8に示した第2実施形態の撮像装置45Aの変形例に相当するものであり、第2実施形態のスペーサ85Aの代わりにスペーサ85Cを備える点を除けば、上記第2実施形態の撮像装置45Aと基本的に同じ構成である。このため、上記第2実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
The
スペーサ85Cは、プリズム51の出射面上にメッキ(Cr等)もしくは蒸着により、空間83A内で光透過領域84Aの周囲に3個形成されている。具体的に、スペーサ85Bは、プリズム51の出射面外周の中でレンズ鏡筒50a側の1辺を除いた他の3辺上にそれぞれ形成されており、各々が長く延びた形状を有している。これにより、スペーサ85Cは、光透過領域84のレンズ鏡筒50a側の1辺を開放し、他の3辺を閉じた構造を有する。
Three
このようにスペーサ85Cは、光透過領域84の1辺を開放した構造を有するため、接着層80を形成する際に光透過領域84の開放されている1辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。
Thus, since the
また、撮像装置45Cでは、スペーサ85Cが光透過領域84Aのレンズ鏡筒50a側の1辺を開放する構造を有している、すなわち、スペーサ85Cが端部E2のエッジ近傍上の位置に形成されていない。これにより、プリズム51の接着時における位置調整を行った際に、スペーサ85Cがカバーガラス52A上から落下することが防止される。なお、第4実施形態の撮像装置45Cは、スペーサ85Cの構造が異なる点を除けば第2実施形態の撮像装置45Aと基本的に同じ構成であるので、上記第2実施形態で説明した撮像装置45Aの効果と同様の効果が得られる。
In the
[第5実施形態の撮像装置]
次に、図13(A),(B)及び図14を用いて本発明の第5実施形態の撮像装置45Dについて説明を行う。図13(A)は撮像装置45Dの要部の断面図であり、図13(B)は図13(A)のA1−A1線に沿う断面図である。また、図14は、図13(A)中の点線円Qで囲まれる部分の拡大図である。
[Image pickup apparatus of fifth embodiment]
Next, an
上記図10に示した第3実施形態の撮像装置45Bでは、スペーサ85Bをプリズム51の出射面外周のエッジ上に形成している。このため、スペーサ85Bの片面側だけに接着層80が接することで、スペーサ85Bの近傍での空間83や接着層80の厚みが不均一になるおそれがある。そこで、撮像装置45Dには、第3実施形態のスペーサ85とは異なるスペーサ85Dが設けられている。
In the
なお、撮像装置45Dは、スペーサ85Dを除けば、上記第3実施形態の撮像装置45Bと基本的に同じ構成であるので、上記第3実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
Since the
スペーサ85Dは、第3実施形態のスペーサ85Bと同様に、プリズム51の出射面上にメッキ(Cr等)もしくは蒸着により、空間83内で光透過領域84を間に挟むように2個形成されている。ただし、スペーサ85Dは、プリズム51の出射面外周の光軸OAに直交する2辺よりも内側の位置にそれぞれ形成されており、これら2辺に沿って長く延びた形状を有している。スペーサ85Dは、光透過領域84の互いに対向する2辺を開放し且つ他の2辺を閉じた構造を有するので、接着層80を形成する際に光透過領域84の開放されている2辺から接着剤に含まれる気泡や余剰分の接着剤を排出させることができる。
Similarly to the
また、スペーサ85Dをプリズム51の出射面外周の2辺よりも内側の位置に形成することで、接着層80をプリズム51及びカバーガラス52の各々の外周の内側、より具体的には各々の外周とスペーサ85Dとの間にも設けることができる。その結果、スペーサ85Dの両側に接着層80が設けられるため、スペーサ85Dの近傍での空間83や接着層80の厚みを均一化することができる。
In addition, by forming the
なお、第5実施形態の撮像装置45Dは、スペーサ85Dの構造が異なる点を除けば第3実施形態の撮像装置45Bと基本的に同じ構成であるので、上記第3実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
Note that the
図15は、第5実施形態の撮像装置45Dの変形例を説明するための説明図である。上記第5実施形態の撮像装置45Dでは、プリズム51の出射面外周の中で光軸OAに直交する2辺よりも内側にスペーサ85Dを形成しているが、図15に示すように、出射面外周の中で光軸OAに平行な2辺よりも内側にスペーサ85D1を形成してもよい。
FIG. 15 is an explanatory diagram for describing a modification of the
スペーサ85D1は、第5実施形態のスペーサ85Dと形成位置が異なる点を除けば、スペーサ85Dと基本的に同じ構造である。このため、第5実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
The spacer 85D1 has basically the same structure as the
[第6実施形態の撮像装置]
次に、図16を用いて本発明の第6実施形態の撮像装置45Eについて説明を行う。図16は撮像装置45Eの断面図である。上記第1実施形態の撮像装置45では、撮像素子53をその撮像面が観察光学系50の光軸OAに対して平行になるように配置し、観察光学系50からの被写体光をプリズム51で90°屈曲させて撮像面に入射させる、いわゆる横置き構造が採用されている。これに対して、撮像装置45Eでは、撮像素子53をその撮像面が観察光学系50の光軸OAに対して垂直になるように配置した、いわゆる縦置き構造が採用されている。なお、上記第1実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
[Image pickup apparatus of sixth embodiment]
Next, an
撮像装置45Eは、大別して、観察光学系50及びレンズ鏡筒50aと、フィルタ98と、カバーガラス52と、撮像素子53と、基板54Eと、第1周辺回路100と、第2周辺回路101と、を備えている。
The
フィルタ98は、本発明の光学部材、より具体的には本発明の第2の光学部材の一形態に相当するものであり、例えば、赤外カットフィルタまたはレーザカットフィルタなどが用いられる。このフィルタ98は、その一面がレンズ鏡筒50aに接着固定され、その他面がカバーガラス52に接着固定されている。これにより、観察光学系50、フィルタ98、及びカバーガラス52を通して被写体光が撮像素子53の撮像面に結像される。
The
基板54Eは、撮像素子53の撮像面とは反対側の面に固定されている。基板54Eには、撮像素子53に設けられた貫通配線部(図示は省略)と電気的に接続されるバンプ又はランドなどの接続部が形成されている。これにより、貫通配線部及び接続部を介して、撮像素子53と基板54Eとが電気的に接続される。
The
基板54Eの撮像素子53が固定されている面とは反対側の面には、第1周辺回路100及び第2周辺回路101が固定されている。第1周辺回路100は、撮像素子53の駆動を制御する。第2周辺回路101は、第1周辺回路100の基板54Eに対向する面とは反対面側に電気的に接続した状態で固定されている。第2周辺回路101は、ケーブル接続部104を介してケーブル31に接続している。これにより、撮像素子53から出力された撮像信号が第1及び第2周辺回路100,101などを介してケーブル31に出力される。第1周辺回路100及び第2周辺回路101の機能については特に限定はされない。
The first
第6実施形態の撮像装置45Eでは、フィルタ98とカバーガラス52とが接着層80で接着されている。そして、フィルタ98とカバーガラス52との間の空間83Eには、プリズム51とカバーガラス52との間隔を均一にするスペーサ85が設けられている。スペーサ85は、第1実施形態と同様に、撮像素子53の有効画素エリア61で受光される被写体光が通る空間83E内の、矩形状の撮像素子53の有効画素エリア61を投影した光透過領域の4辺を開放した構造を有する。
In the
このように第6実施形態の撮像装置45Eは、第1実施形態のプリズム51の代わりにフィルタ98をカバーガラス52に接着する点を除けば、第1実施形態の撮像装置45と基本的な構成は同じであるので、第1実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
As described above, the
なお、空間83E内にスペーサ85を設ける代わりに、上記第3実施形態のスペーサ85Bを設けてもよい。
Instead of providing the
[撮像装置のカプセルシステムへの適用例]
上記構成の撮像装置が搭載される電子内視鏡としては、軟性内視鏡、硬性内視鏡、工業用内視鏡、カプセルシステム(カプセル型内視鏡ともいう)などが挙げられる。以下、カプセルシステムを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
[Example of application of imaging device to capsule system]
Examples of the electronic endoscope on which the imaging apparatus having the above configuration is mounted include a flexible endoscope, a rigid endoscope, an industrial endoscope, a capsule system (also referred to as a capsule endoscope), and the like. Hereinafter, a capsule system will be described as an example and will be described in detail with reference to the drawings.
図17で示すように、カプセルシステム501は、照明システム512と、光学系514及び画像センサ516を備えるカメラとを含む。画像センサ516でキャプチャされた画像は、画像プロセッサ518によって処理される。画像プロセッサ518は、デジタル信号処理部(DSP)又は中央処理装置(CPU)で実行されるソフトウェアにて、又はハードウェアにて、或いはソフトウェア及びハードウェアの両者の組み合わせにて実装されるようにすることができる。処理された画像は、画像圧縮サブシステム519(実施形態によっては、画像プロセッサ518のDSPで実行されるソフトウェアに実装されることもある)によって圧縮される。圧縮されたデータは、アーカイブメモリシステム520に保存される。カプセルシステム501は、バッテリ電源521及び出力ポート526を含む。カプセルシステム501は、蠕動によって消化管(GI管)500の中を進むことができる。
As shown in FIG. 17, the
照明システム512は、LEDが実装されるようにすることもできる。図17では、LEDはカメラの開口に近接して配置されているが、他の配置も可能である。光源が、例えば、開口の後ろに備えられることもある。レーザダイオードのような他の光源が使用されることもある。別の方法として、白色光源又は2つ以上の狭い波長帯域の光源を組み合わせたものが用いられることもある。長い波長の光を放射するため、LEDの光によって励起されるリン光性材料とともに、白色LEDを使用することも可能である。白色LEDには、青色LED又は紫LEDが含まれることがある。光を通過させるためのカプセルハウジングの所定の部分は、生物学的に適合したガラス又はポリマから作られる。
The
光学系514は、画像センサ516にGI管500等の内腔の壁の画像が読み取られるようにするものであり、複数の屈折レンズ要素、回折レンズ要素、又は反射レンズ要素を含むものであって良い。
The
画像センサ516は、受光した光強度を対応する電気信号に変換するものであり、電荷結合素子(CCD)又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)型デバイスによって提供されるようにすることができる。画像センサ516は、単色に反応するものであって良く、或いは(例えば、RGB又はCYM表現を用いて)カラー画像をキャプチャすることができるカラーフィルタアレイを含むこともある。
The
画像センサ516は、本発明の撮像装置の一形態に相当するものであり、上記各実施形態のいずれかの撮像装置と基本的に同じものを含んで構成されている。この画像センサ516においても、スペーサが光透過領域の少なくとも1辺を開放した構造を有しているので、上記各実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
The
画像センサ516からのアナログ信号は、デジタル形式で処理することができるようにデジタル形式に変換されることが好ましい。そのような変換は、センサ内(今回の実施形態の場合)、又はカプセルハウジング510の別の部分に備えられるアナログ−デジタル(A/D)コンバータを用いて実施される。A/Dユニットは、画像センサ516とシステムの他の部分との間に備えられるようにすることもできる。照明システム512のLEDは、画像センサ516の動作と同期化される。カプセルシステム501の制御モジュール(図示せず)には、機能の1つとして、画像のキャプチャ動作中にLEDを制御するというものがある。
The analog signal from the
図18は、本発明の一実施形態に係る飲み込み式カプセルシステム502を示す。カプセルシステム502は、アーカイブメモリシステム520及び出力ポート526を必要としていないという点を除いて、図17のカプセルシステム501と実質的に同様な構成にすることができる。カプセルシステム502は、ワイヤレス送信に使用される通信プロトコルエンコーダ1320及び送信器1326も含む。カプセルシステム501及びカプセルシステム502の要素のうち、実質的に同一の要素は同じ参照符号が付与されている。したがって、それらの構造及び機能はここでは再び説明しない。制御モジュール522は、カプセルシステム502の全体を統括制御する。通信プロトコルエンコーダ1320は、DSP又はCPUで実行されるソフトウェアにて、ハードウェアにて、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにて実装される。送信器1326は、キャプチャされたデジタル画像を送信するためのアンテナシステムを含む。
FIG. 18 illustrates a
[その他]
上記各実施形態の撮像装置のスペーサは、上記各実施形態で説明したものに限定されず、光透過領域の少なくとも1辺を開放した構造を有していれば、形状、配置、大きさ等は適宜変更してもよい。特にメッキもしくは蒸着によりスペーサを形成する場合には、スペーサを任意の形状とすることができる。
[Others]
The spacers of the imaging devices of the above embodiments are not limited to those described in the above embodiments, and the shape, arrangement, size, and the like are as long as they have a structure in which at least one side of the light transmission region is open. You may change suitably. In particular, when the spacer is formed by plating or vapor deposition, the spacer can have any shape.
上記第3実施形態から第5実施形態の撮像装置では、メッキもしくは蒸着によりプリズムの出射面上にスペーサを形成しているが、カバーガラスのプリズムと対向する面上にスペーサを形成してもよい。また、メッキもしくは蒸着によりスペーサを形成する代わりに、プリズムとカバーガラスとの間に予め形成されたスペーサを配置してもよい。 In the imaging devices according to the third to fifth embodiments, the spacer is formed on the exit surface of the prism by plating or vapor deposition. However, the spacer may be formed on the surface of the cover glass facing the prism. . Further, instead of forming the spacer by plating or vapor deposition, a previously formed spacer may be disposed between the prism and the cover glass.
上記各実施形態では、本発明の複数の光学部材(第1の光学部材、第2の光学部材)として、カバーガラス、プリズム、フィルタを例に挙げて説明を行ったが、他の互いに隣接する各種の光学部材同士を接着層で接着する場合にも本発明を適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the cover glass, the prism, and the filter have been described as examples of the plurality of optical members (first optical member, second optical member) of the present invention. The present invention can also be applied when various optical members are bonded together with an adhesive layer.
上記第1実施形態などでは、撮像素子53の一端部に基板54が接着固定され、且つ撮像素子53と基板54とがボンドワイヤー69等を介して電気的に接続されているが、図19に示すように、撮像素子53の撮像面の外周部上に基板54Qを固定してもよい。この場合、撮像面の外周部には、基板54Qに設けられた接続部200と電気的に接続されるバンプやランド(図示は省略)などが形成されている。これにより、接続部200等を介して、撮像素子53と基板54Qとが電気的に接続される。なお、図中の符号の202は、撮像面上でカバーガラス52の外周を囲むように形成された枠形状の補強樹脂である。
In the first embodiment and the like, the
上記各実施形態では、本発明の撮像装置を有する電子内視鏡について説明したが、本発明の撮像装置は、デジタルカメラなどの各種の装置・システムに設けることができる。 In each of the above embodiments, the electronic endoscope having the imaging device of the present invention has been described. However, the imaging device of the present invention can be provided in various devices and systems such as a digital camera.
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10…内視鏡装置,11…電子内視鏡,16…挿入部,16a…挿入部先端部,45…撮像装置,45A〜45E…撮像装置,50…観察光学系,51…プリズム,52…カバーガラス,53…撮像素子,61…有効画素エリア,64…イメージエリア,67…差分エリア,80…接着層,84…光透過領域,85…スペーサ,85A〜85D…スペーサ,90…特定領域,95…対応領域,98…フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記接着層が、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間の空間内の、少なくとも、矩形状の前記撮像素子の前記有効画素エリアで受光される前記被写体光が通る領域に形成され、
前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間の空間に設けられ、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間隔を均一にするスペーサであって、前記有効画素エリアで受光される前記被写体光が通る前記空間内の、矩形状の前記撮像素子の前記有効画素エリアを投影した光透過領域の少なくとも1辺の一部分を開放した構造を有するスペーサを備え、
前記1辺の中で前記一部分は、前記1辺の中で前記一部分とは異なる部分よりも広く形成されている撮像装置。 A plurality of optical members; and an imaging element having a rectangular effective pixel area that receives subject light through the plurality of optical members; and a first optical member adjacent to each other among the plurality of optical members; In the imaging device in which the second optical member is bonded with an adhesive layer,
In the space between the first optical member and the second optical member, the adhesive layer is at least in a region through which the subject light received by the effective pixel area of the rectangular imaging element passes. Formed,
A spacer that is provided in a space between the first optical member and the second optical member, and that makes the interval between the first optical member and the second optical member uniform, the effective pixel provided in the space in which the object light received by the area through a spacer having a structure which is open at least a portion of one side of the rectangular light transmitting region defined by projecting the effective pixel area of the imaging element,
The imaging device in which the part of the one side is formed wider than a part of the one side different from the part.
前記スペーサは、前記空間内の前記特定領域に対応する対応領域に設けられている請求項1記載の撮像装置。 When the area used for image display in the effective pixel area is an image area, and the area inside the effective pixel area and the outside of the image area is a difference area, the difference area includes a specific area. And a specific region having an area larger than the region other than the specific region in the difference area is included,
The imaging device according to claim 1, wherein the spacer is provided in a corresponding area corresponding to the specific area in the space.
前記スペーサは、前記対応領域ごとに独立して設けられている請求項2記載の撮像装置。 The difference area includes three or more specific areas,
The imaging device according to claim 2, wherein the spacer is provided independently for each corresponding region.
前記接着層が、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間の空間内の、少なくとも、矩形状の前記撮像素子の前記有効画素エリアで受光される前記被写体光が通る領域に形成され、
前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間の空間に設けられ、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との間隔を均一にするスペーサであって、前記有効画素エリアで受光される前記被写体光が通る前記空間内の、矩形状の前記撮像素子の前記有効画素エリアを投影した光透過領域の少なくとも1辺を完全に開放した構造を有するスペーサを備える撮像装置。 A plurality of optical members; and an imaging element having a rectangular effective pixel area that receives subject light through the plurality of optical members; and a first optical member adjacent to each other among the plurality of optical members; In the imaging device in which the second optical member is bonded with an adhesive layer,
In the space between the first optical member and the second optical member, the adhesive layer is at least in a region through which the subject light received by the effective pixel area of the rectangular imaging element passes. Formed,
A spacer that is provided in a space between the first optical member and the second optical member, and that makes the interval between the first optical member and the second optical member uniform, the effective pixel in the space in which the object light received by the area passes, imaging apparatus including a spacer having the structure fully open at least one side of the rectangular light transmitting region defined by projecting the effective pixel area of the imaging element.
前記プリズムは、前記カバーガラスの前記レンズ鏡筒側の端部上に前記接着層で接着され、かつ前記被写体光が入射する入射面が前記カバーガラスの前記レンズ鏡筒側の端部よりも前記レンズ鏡筒側に位置しており、
前記スペーサは、前記光透過領域の少なくとも前記レンズ鏡筒側の1辺の前記一部分を開放する構造を有している請求項8記載の撮像装置。 The effective pixel area is formed on an end of the imaging surface on the lens barrel side,
The prism is bonded to the end portion of the cover glass on the lens barrel side by the adhesive layer, and the incident surface on which the subject light is incident is more than the end portion of the cover glass on the lens barrel side. Located on the lens barrel side,
The imaging device according to claim 8, wherein the spacer has a structure that opens at least a part of one side of the light transmission region on the lens barrel side.
前記プリズムは、前記カバーガラスの前記レンズ鏡筒側の端部上に前記接着層で接着され、かつ前記被写体光が入射する入射面が前記カバーガラスの前記レンズ鏡筒側の端部よりも前記レンズ鏡筒側に位置しており、
前記スペーサは、前記光透過領域の少なくとも前記レンズ鏡筒側の1辺を完全に開放する構造を有している請求項10記載の撮像装置。 The effective pixel area is formed on an end of the imaging surface on the lens barrel side,
The prism is bonded to the end portion of the cover glass on the lens barrel side by the adhesive layer, and the incident surface on which the subject light is incident is more than the end portion of the cover glass on the lens barrel side. Located on the lens barrel side,
The imaging device according to claim 10, wherein the spacer has a structure that completely opens at least one side of the light transmission region on the lens barrel side.
前記接着層は、前記外周と前記スペーサとの間を含む前記外周の内側に設けられている請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像装置。 The spacer is provided inside the outer periphery of each of the first optical member and the second optical member in the space,
The imaging device according to claim 1, wherein the adhesive layer is provided inside the outer periphery including between the outer periphery and the spacer.
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