JP6461816B2 - 撮像装置および内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられて被検体内を撮像する撮像装置および内視鏡装置に関する。

従来、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体の体腔内に、先端部に撮像装置が内蔵された可撓性を有する細長の挿入部を挿入することによって、被検部位の観察等を行うことができ、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。

近年、受光領域の拡大や、処理回路の搭載による撮像素子の大型化により、対物レンズ群の光軸とほぼ平行に撮像素子を配置し、該撮像素子上のプリズムにより光を反射させて撮像素子に受光させる撮像モジュールが提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。

一方、内視鏡装置において、被験者の負担軽減などのために、挿入部の細径化を図る技術として、撮像素子に光学部材を固着したＣＣＤユニットを、レンズ群を組み付けたレンズ枠に、前記光学部材を直接嵌合させた撮像装置が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００８−７９８２３号公報 特開２０１１−２３７５２５号公報 特開２００２−１３１６５６号公報

しかしながら、特許文献１および２では、レンズが組みつけられたレンズホルダと、プリズム等の光学部材および撮像素子が組み付けられた撮像ホルダとのうち、径が大きいホルダへ小さいホルダを嵌合する構造であるため、重ねた厚みの分だけ先端部の外径が大きくなることがあった。また、外形が大きい光学素子または撮像素子を使用する場合、外形に応じて先端部の外径が大きくなることがあった。

また、特許文献３の技術でも、撮像素子とフレキシブル基板との接続用のスペースを確保するために外径が大きいカバーガラスを使用するため十分な細径化が達成できず、レンズ枠への嵌合用、ならびに撮像素子とフレキシブル基板との接続用のスペース確保用の光学部材の使用により、先端硬質部の長さが光学部材の分長くなるという問題を有していた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化可能な撮像装置および内視鏡装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、両端が開口した中空略円筒状をなし、長手方向の一端部の側面に切欠き部を有する光学部材ホルダと、前記光学部材ホルダの内部に組み付けられ、前記光学部材ホルダの他端部から入射した光を集光するレンズ群と、前記光学部材ホルダ内の内部に組みつけられて、前記レンズ群が集光した光を透過または反射させる光学部材と、前記光学部材により透過または反射された光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子と電気的に接続される基板と、を備え、前記光学部材は、外周面の少なくとも一部が円柱面をなし、該円柱面で前記光学部材ホルダの内部と接するとともに、前記撮像素子の少なくとも一部は、前記切欠き部を介して前記光学部材ホルダの側面に取り付けられたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記光学部材はプリズムであり、前記撮像素子は、受光面が前記レンズ群の光軸方向と平行、かつ、前記光学部材と対向するように配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記光学部材ホルダは、ホルダ下枠とホルダ上枠から構成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記レンズ群の少なくともいずれかのレンズ間に挿入されるスペーサを有し、前記ホルダ下枠の長さは、少なくとも前記レンズ群の光軸方向の長さ以上であり、前記ホルダ上枠の長さは、前記レンズ群の光軸方向の長さと、前記光学部材の光軸方向の長さとの和以上であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記光学部材ホルダの内部には、少なくとも１つの前記レンズ群および／または前記光学部材の位置合わせ部が形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記基板と電気的に接続されるケーブルをさらに備え、前記基板上に形成される前記ケーブルの接続部は、前記光学部材ホルダの一端部より後方に形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記光学部材ホルダの前記光学部材の組み付け位置から前記光学部材ホルダの後端側の空間部は、封止樹脂により封止されることを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡装置は、生体内に挿入され、生体内部を撮像する撮像装置を備えた内視鏡装置において、前記撮像装置は、上記のいずれか一つに記載の撮像装置であることを特徴とする。

本発明によれば、光学部材ホルダの後端部に切欠き部を設けることより、レンズ群とともに撮像ユニットの光学部材を組み付けることが可能となり、撮像装置の細径化および短小化を図ることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す内視鏡先端の部分断面図である。 図３は、図２に示す撮像装置の斜視図である。 図４は、図３の撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図である。 図５は、図２の撮像装置で使用する光学部材の斜視図である。 図６は、光学部材ホルダを構成するホルダ下枠の斜視図である。 図７は、光学部材ホルダを構成するホルダ上枠の斜視図である。 図８は、図２の撮像装置の製造工程を示すフローチャートである。 図９Ａは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図９Ｂは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図９Ｃは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図９Ｄは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図９Ｅは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図９Ｆは、図２の撮像装置の製造工程を説明する図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる光学部材ホルダのホルダ上枠の斜視図である。 図１１は、図１０のホルダ上枠を使用した撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図である。 図１２は、発明の実施の形態の変形例２にかかる光学部材ホルダの斜視図である。 図１３は、図１２の光学部材ホルダを使用した撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図である。 図１４は、発明の実施の形態の変形例３にかかる撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図である。 図１５は、発明の実施の形態の変形例４にかかる撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図である。 図１６は、図１５で使用する光学部材と撮像素子を、撮像素子側から見た側面図である。

以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像モジュールを備えた内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード６と、コネクタ７と、光源装置９と、プロセッサ（制御装置）１０と、表示装置１３とを備える。

内視鏡２は、挿入部４を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。ユニバーサルコード６内部の電気ケーブル束は、内視鏡２の挿入部４の先端まで延伸され、挿入部４の先端部３１に設けられる撮像装置に接続する。

コネクタ７は、ユニバーサルコード６の基端に設けられて、光源装置９およびプロセッサ１０に接続され、ユニバーサルコード６と接続する先端部３１の撮像装置が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、撮像信号をアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して画像信号として出力する。

光源装置９は、例えば、白色ＬＥＤを用いて構成される。光源装置９が点灯するパルス状の白色光は、コネクタ７、ユニバーサルコード６を経由して内視鏡２の挿入部４の先端から被写体へ向けて照射する照明光となる。

プロセッサ１０は、コネクタ７から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１全体を制御する。表示装置１３は、プロセッサ１０が処理を施した画像信号を表示する。

内視鏡２の挿入部４の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類やノブ類が設けられた操作部５が接続される。操作部５には、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口１７が設けられる。

挿入部４は、撮像装置が設けられる先端部３１と、先端部３１の基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部３２と、この湾曲部３２の基端側に連設された可撓管部３３とによって構成される。湾曲部３２は、操作部５に設けられた湾曲操作用ノブの操作によって湾曲し、挿入部４内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、たとえば上下左右の４方向に湾曲自在となっている。

内視鏡２には、光源装置９からの照明光を伝送するライトガイドバンドル（不図示）が配設され、ライトガイドバンドルによる照明光の出射端に照明レンズ（不図示）が配置される。この照明レンズは、挿入部４の先端部３１に設けられており、照明光が被検体に向けて照射される。

次に、内視鏡２の先端部３１の構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２先端の部分断面図である。図２は、内視鏡２の先端部３１に設けられた撮像装置の基板面に対して直交する面であって撮像装置の入射光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図２においては、内視鏡２の挿入部４の先端部３１と、湾曲部３２の一部を図示する。

図２に示すように、湾曲部３２は、後述する被覆管４２内側に配置する湾曲管８１内部に挿通された湾曲ワイヤ８２の牽引弛緩にともない、上下左右の４方向に湾曲自在である。この湾曲部３２の先端側に延設された先端部３１内部に、撮像装置３５が設けられる。

撮像装置３５は、レンズユニット４３と、レンズユニット４３の基端側に配置する撮像ユニット４０とを有し、接着剤４１ａで先端部本体４１の内側に接着される。先端部本体４１は、撮像装置３５を収容する内部空間を形成するための硬質部材で形成される。先端部本体４１の基端外周部は、柔軟な被覆管４２によって被覆される。先端部本体４１よりも基端側の部材は、湾曲部３２が湾曲可能なように、柔軟な部材で構成されている。先端部本体４１が配置される先端部３１が挿入部４の硬質部分となる。この硬質部分の長さＬａは、挿入部４先端から先端部本体４１の基端までとなる。なお、長さＬｂは、挿入部４先端の外径に対応する。

レンズユニット４３は、複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４と、複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の間に配置されるスペーサ４４−１〜４４−３と、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４を保持する光学部材ホルダ３６とを有し、この光学部材ホルダ３６の先端が、先端部本体４１内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体４１に固定される。

撮像ユニット４０は、レンズユニット４３の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４から出射された光を反射させる光学部材としてのプリズム３７、プリズム３７により反射された光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する撮像素子３８、撮像素子３８に電気的に接続される基板３９を備える。撮像素子３８は、プリズム３７および基板３９と接着されている。撮像ユニット４０の基板３９には、撮像素子３８の駆動回路を構成する電子部品４５が実装されている。また、基板３９の基端には、電気ケーブル束４７の各信号ケーブル４８の先端が接続する。なお、基板３９には、撮像素子３８の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。

各信号ケーブル４８の基端は、挿入部４の基端方向に延伸する。電気ケーブル束４７は、挿入部４に挿通配置され、図１に示す操作部５およびユニバーサルコード６を介して、コネクタ７まで延設されている。

光学部材ホルダ３６の一端から入射した光は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４によって集光され、プリズム３７に入射する。ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等から選択される撮像素子３８は、プリズム３７から照射された光を受光できる位置に接続され、受光した光を撮像信号に変換する。撮像信号は、基板３９に接続される信号ケーブル４８およびコネクタ７を経由して、プロセッサ１０に出力される。本明細書において、光学部材ホルダ３６の光が入射する側、すなわち対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４が配置される側を前端部といい、光学部材であるプリズム３７が配置される側を後端部という。

光学部材ホルダ３６は、後端部３６ｅ側にプリズム３７の外周面が嵌め込まれることによって、撮像ユニット４０、すなわち、プリズム３７に接着される撮像素子３８、および撮像素子３８に接着される基板３９を保持する。光学部材ホルダ３６のプリズム３７の組み付け位置から光学部材ホルダ３６の後端側の空間部は、封止樹脂５４ａにより封止されている。

撮像ユニット４０および電気ケーブル束４７の先端部は、耐性向上のために、熱収縮チューブ５０によって外周が被覆される。熱収縮チューブ５０内部は、接着樹脂５１によって部品間の隙間が埋められている。撮像装置３５は、光学部材ホルダ３６の外周面、および熱収縮チューブ５０の先端側外周面が、接着剤４１ａによって先端部本体４１の先端の内周面に固定される。

次に、撮像装置３５について説明する。図３は、図２に示す撮像装置３５の斜視図である。図４は、図３の撮像装置３５の鉛直軸を含む長手方向の断面図、すなわち、基板３９の面に対して鉛直、かつ、撮像装置３５に入射する光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図５は、図２の撮像装置３５で使用する光学部材であるプリズム３７の斜視図である。図６は、光学部材ホルダ３６を構成するホルダ下枠の斜視図、図７は、光学部材ホルダ３６を構成するホルダ上枠の斜視図である。

図３に示すように、光学部材ホルダ３６は、両端が開口した中空の略円筒形状をなし、前端部３６ｄの開口を、上下２つに分割したホルダ上枠３６ａとホルダ下枠３６ｂとから構成される。光学部材ホルダ３６の前端部３６ｄ側には対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４が組み付けられるとともに、後端部３６ｅ側にはプリズム３７が嵌め込まれることにより、撮像ユニット４０が組み付けられている。

ホルダ下枠３６ｂは、図６に示すように、内部に対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の位置合わせ部３６ｂ−１を備える。位置合わせ部３６ｂ−１は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向のずれを防止できる構造であって、前端部３６ｄから入射する光の伝達が阻害されない大きさであればよい。また、ホルダ下枠３６ｂの光軸方向の長さは、少なくともスペーサ４４−１〜４４−３を挿入した対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向の長さ以上とすることが好ましく、特に、ホルダ下枠３６ｂの光軸方向の長さは、スペーサ４４−１〜４４−３を挿入した対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向の長さと、位置合わせ部３６ｂ−１の光軸方向の幅との和と略等しくすることが好ましい。

ホルダ上枠３６ａは、図７に示すように、内部に対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の位置合わせ部３６ａ−１、３６ａ−２を備える。位置合わせ部３６ａ−１および３６ａ−２は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向のずれを防止できる構造であって、前端部３６ｄから入射する光の伝達が阻害されない大きさであればよい。位置合わせ部３６ａ−１は、ホルダ下枠３６ｂの位置合わせ部３６ｂ−１と対応する位置に形成される。位置合わせ部３６ａ−２は、撮像ユニット４０の位置合わせ部としても機能する。また、ホルダ上枠３６ａの光軸方向の長さは、スペーサ４４−１〜４４−３を含む対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向の長さと、プリズム３７の光軸方向の長さＬ５（図５参照）との合計以上であることが好ましく、特に、ホルダ上枠３６ａの光軸方向の長さは、スペーサ４４−１〜４４−３を含む対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向の長さと、プリズム３７の光軸方向の長さＬ５（図５参照）と、位置合わせ部３６ａ−１および３６ａ−２の光軸方向の幅との和より長いことが好ましい。

ホルダ上枠３６ａの前端部３６ｄ側は、ホルダ下枠３６ｂを反転させた構造を有し、後端部３６ｅ側の下には、円筒の側面を一部切り取った構造の切欠き部３６ｃを備える。切欠き部３６ｃの長さＬ１は、光学部材ホルダ３６の内径Ｌ２よりも小さい。これにより、光学部材ホルダ３６のプリズム３７の保持が可能となる。

プリズム３７は、図５に示すように、上面と底面に平面部３７ａ、３７ｃを有するとともに、円柱面状の側面３７ｂを有している。上面に平面部３７ａを形成することで、接着剤の塗布が容易になるが、平面部３７ａは必ずしも設ける必要はない。光学部材ホルダ３６の前端部３６ｄ側から入射し、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４が集光した光は、プリズム３７に入射した後、反射面３７ｄで反射されて、撮像素子３８の受光部で受光されて光電変換される。プリズム３７は円柱面状の側面３７ｂで、光学部材ホルダ３６の内部と当接する。図４に示すように、プリズム３７は、光学部材ホルダ３６の内部に全体が嵌め込まれることが好ましい。プリズム３７の全体が光学部材ホルダ３６の内部に嵌め込まれることにより、光学部材ホルダ３６による撮像ユニット４０の保持が確実となるためである。

撮像素子３８は、受光面が対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４に入射する光の光軸方向と平行、かつプリズム３７と対向するように配置されてプリズム３７の底面である平面部３７ｃと接続される。撮像素子３８の少なくとも受光面を含む一部は、プリズム３７を光学部材ホルダ３６の後端部３６ｅから挿入することにより、切欠き部３６ｃを介して光学部材ホルダ３６（３６ａ）の側面に取り付けられている。撮像素子３８の少なくとも一部が光学部材ホルダ３６（３６ａ）の側面に取り付けられることにより、撮像装置３５の細径化、および短小化が可能となる。

また、本実施の形態において、撮像素子３８のプリズム３７と接する面の、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の光軸方向と直交する方向の長さＬ４が光学部材ホルダ３６の内径Ｌ２以上の撮像素子３８を用いる場合、撮像装置３５の細径化、および短小化の効果が大きくなる。また、長さＬ４は、光学部材ホルダ３６の外径Ｌ３以下であることが好ましい。

撮像素子３８の受光面側の面のプリズム３７と接続されない部分には、基板３９が電気的に接続される。

次に、本実施の形態の撮像装置３５の製造方法について説明する。図８は、図２の撮像装置３５の製造工程を示すフローチャートであり、図９Ａ〜図９Ｆは、図２の撮像装置３５の製造工程を説明する図である。

まず、図９Ａに示すように、ホルダ下枠３６ｂに、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１〜４４−３を配置する（ステップＳ１）。位置合わせ部３６ｂ−１より前端部３６ｄ側に対物レンズ４３ａ−１を配置し、後端部３６ｆ側に対物レンズ４３ａ−２〜４３ａ−４を配置する。スペーサ４４−１〜４４−３は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４間の間隔の調整のために適宜調整されたものを配置すればよい。

ホルダ下枠３６ｂへの対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の配置（ステップＳ１）後、図９Ｂに示すように、ホルダ上枠３６ａを対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４を配置したホルダ下枠３６ｂ上に上部からかぶせるように組み付けて接着する（ステップＳ２）。図９Ｃは、組み付け時の光学部材ホルダ３６の断面図である。ホルダ下枠３６ｂとホルダ上枠３６ａとの接着は、接触面、すなわち、端面３６ａ−３と端面３６ｂ−３、およびホルダ下枠３６ｂの後端部３６ｆの一部とホルダ上枠３６ａの位置合わせ部３６ａ−２の前面３６ｇの一部に接着剤を塗布し、組み付けた後、光学部材ホルダ３６を治具５５により固定し、接着剤を熱硬化して接着すればよい。

本実施の形態において、ホルダ下枠３６ｂへの、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の配置を容易に行うためには、ホルダ下枠３６ｂの側面部３６ｂ−４は、円筒を円の中心軸を含む面で切断した半円柱状（側面部３６ｂ−４の中心角度が１８０°）であることが好ましい。側面部３６ｂ−４の中心角度が１８０°より小さくなると、ホルダ下枠３６ｂへの対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１〜４４−３の配置が容易となるが、ホルダ上枠３６ａの組み付けが困難となる場合があり、側面部３６ｂ−４の中心角度が１８０°より大きくなると、ホルダ下枠３６ｂへの上部からの対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１〜４４−３の配置が困難となる場合がある。したがって、ホルダ下枠３６ｂの中心角度は、１８０°（普通公差 中級）であることが好ましい。

ホルダ下枠３６ｂとホルダ上枠３６ａとを接着して光学部材ホルダ３６を組み上げた後（ステップＳ２）、光学部材ホルダ３６の後端部３６ｅ側から、光学部材ホルダ３６内部に撮像ユニット４０のプリズム３７を位置合わせ部３６ａ−２に突き当たるまで挿入することにより、撮像ユニット４０を配置する（ステップＳ３）。

撮像ユニット４０の配置後（ステップＳ３）、光学部材ホルダ３６を治具５５により固定した状態で、撮像ユニット４０を図９Ｄの矢印の方向に移動させながらピント調整を行い、プリズム３７の外周部、すなわち、平面部３７ａおよび側面３７ｂにあらかじめ塗布した接着剤を加熱硬化して、プリズム３７外周部と光学部材ホルダ３６の内周面とを固着する（ステップＳ４）。

プリズム３７と光学部材ホルダ３６とを固着した後（ステップＳ４）、図９Ｅに示すように、基板３９の図示しないケーブル接続部に信号ケーブル４８を接続する（ステップＳ５）。本実施の形態では、基板３９は光学部材ホルダ３６の内部に挿入されていないが、ケーブル接続部が光学部材ホルダ３６の後端部３６ｅよりも後方側、すなわちケーブル接続部が光学部材ホルダ３６の外部に位置すれば、基板３９の一部を光学部材ホルダ３６内部に挿入させてもよい。ケーブル接続部を光学部材ホルダ３６の後端部３６ｅよりも後方側に形成することにより、ケーブル接続部と信号ケーブル４８との接続が容易となるためである。

信号ケーブル４８接続後（ステップＳ５）、図９Fに示すように、光学部材ホルダ３６のプリズム３７組み付け位置から後端部３６ｅまでの空間、基板３９のケーブル接続部を含む全面、および光学部材ホルダ３６と撮像素子３８との間の空間に封止樹脂５４ａを注入して、封止する（ステップＳ６）。封止樹脂５４ａは、対物レンズ４３ａ−４とプリズム３７との間の光路に侵入しない程度の粘度のものを使用することが好ましい。

あるいは、光学部材ホルダ３６を治具５５により固定した状態で、撮像ユニット４０のピント調整を行った後、プリズム３７の外周部にあらかじめ塗布した接着剤の加熱硬化を行うことなく、但しプリズム３７の位置は固定した状態で、基板３９に信号ケーブル４８を接続し（ステップＳ５）、光学部材ホルダの空間部に封止樹脂５４ａを注入して、接着剤と封止樹脂５４ａとを同時に加熱硬化してもよい。

上記のようにして製造した撮像装置は、大型の撮像素子を使用した場合でも細径化、および短小化が可能となる。また、光学部材ホルダをホルダ上枠およびホルダ下枠から構成するため、対物レンズの組み付けが容易になるとともに、対物レンズを光学部材ホルダ内に組み入れる際、対物レンズ外周のホルダ内部に擦り合わされることによる対物レンズの削れ、ならびに該削れカスに起因する光学性能の悪化を防止することができる。

本実施の形態にかかる光学部材ホルダは、ホルダ上枠３６ａに形成される切欠き部３６ｃが位置合わせ部３６ａ−２まで形成されているが、切欠き部３６ｃは、位置合わせ部３６ａ−２の後方に形成されていてもよい。図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる光学部材ホルダの斜視図である。図１１は、図１０の光学部材ホルダを使用した撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図、すなわち、基板３９の面に対して鉛直、かつ、撮像装置に入射する光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。

図１０に示すように、変形例１にかかるホルダ上枠３６ａ’は、位置合わせ部３６ａ−２’に切欠き部３６ｃが形成されていない点で、実施の形態にかかるホルダ上枠３６ａと異なる。

図１０および図１１に示すように、ホルダ上枠３６ａ’は、位置合わせ部３６ａ−２’が周回するように形成される。したがって、ホルダ下枠３６ｂと組み付けられて光学部材ホルダ３６’とされ、後端部３６ｅから撮像ユニット４０のプリズム３７が挿入された後、光学部材ホルダ３６’と撮像素子３８との間の空間に封止樹脂５４ａを注入する場合、位置合わせ部３６ａ−２’と撮像素子３８との間の空間に注入すればよい。これにより、封止樹脂５４ａの対物レンズ４３ａ−４とプリズム３７との間の光路への侵入を防止しやすくなるとともに、使用する封止樹脂５４ａの量を低減することができる。また、ホルダ上枠３６ａ’とホルダ下枠３６ｂとの接触面積が増加するため、接着強度を向上することができる。

また、本実施の形態にかかる光学部材ホルダ３６は、ホルダ上枠３６ａとホルダ下枠３６ｂとに分割されているが、光学部材ホルダを１の部材のみで形成してもよい。図１２は、発明の実施の形態の変形例２にかかる光学部材ホルダの斜視図である。図１３は、図１２の光学部材ホルダを使用した撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図、すなわち、基板３９の面に対して鉛直、かつ、撮像装置に入射する光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。

図１２に示すように、変形例２にかかる光学部材ホルダ３６Ａは、１の部材のみから形成される、両端が開口した中空の略円筒形状をなす。外形は、実施の形態にかかる光学部材ホルダ３６と同一であるが、内部に１の位置合わせ部３６Ａ−２しか有しない点で、実施の形態の光学部材ホルダ３６と異なる。

図１３に示すように、変形例２にかかる光学部材ホルダ３６Ａは、対物レンズ４３ａ−１の後方に位置合わせ部（実施の形態における位置合わせ部３６ａ−１および３６ｂ−１）を有しない。変形例２では、位置合わせ部３６ａ−１および３６ｂ−１にかえて、スペーサ４４−１’を使用する。変形例２では、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１’〜４４−３は、光学部材ホルダ３６Ａの前端部３６ｄから挿入し、撮像ユニット４０を後端部３６ｅから挿入する。

変形例２にかかる撮像装置３５Ａは、本実施の形態と同様に、大型の撮像素子を使用した場合でも細径化、および短小化が可能となる。なお、変形例２では、切欠き部３６ｃが位置合わせ部３６Ａ−２まで形成される光学部材ホルダ３６Ａを使用するが、変形例１と同様に、位置合わせ部３６Ａ−２に切欠き部３６ｃを形成しない光学部材ホルダを使用してもよい。

さらに、変形例２にかかる光学部材ホルダ３６Ａ内に、レンズ枠により一体化したレンズユニットを挿入する構成としてもよい。図１４は、発明の実施の形態の変形例３にかかる撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図、すなわち、基板３９の面に対して鉛直、かつ、撮像装置に入射する光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。

変形例３にかかる撮像装置３５Ｂは、レンズ枠５２内に対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１’〜４４−３を挿入してレンズユニットとした後、該レンズユニットを、光学部材ホルダ３６Ａの前端部３６ｄから挿入し、撮像ユニット４０を後端部３６ｅから挿入して製造される。

変形例３では、レンズ枠として、光学部材ホルダ３６Ａより軟質な材料を採用することにより、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４およびスペーサ４４−１’〜４４−３をレンズ枠に挿入する際の削れを防止できる。変形例３は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の外径が撮像ユニット４０の外径より小さい場合に好ましく、かかる場合に撮像装置の細径化、および短小化が可能となる。また、変形例３においても、変形例１と同様に、位置合わせ部３６Ａ−２に切欠き部３６ｃを形成しない光学部材ホルダを使用してもよい。

さらにまた、本実施の形態にかかる撮像装置４０は、光学部材としてプリズム３７を使用し、受光面が対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４に入射する光の光軸と平行となるように撮像素子３８を配置して、撮像素子３８をプリズム３７の底面である平面部３７ｃに接続した撮像ユニット４０を使用しているが、撮像素子３８を、受光面が対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４に入射する光の光軸と直交するように配置した撮像ユニットを使用してもよい。図１５は、本発明の実施の形態の変形例４にかかる撮像装置の鉛直軸を含む長手方向の断面図、すなわち、鉛直面、かつ、撮像装置に入射する光の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図１６は、図１５で使用する光学部材と撮像素子を、撮像素子側から見た側面図である。なお、図１５では、封入樹脂５４ａを省略して示している。

図１５および図１６に示すように、変形例４にかかる撮像ユニット４０Ｃは、円板状のカバーガラス４６と、受光面が対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４に入射する光の光軸と直交するように配置され、受光面側の面でカバーガラス４６と接続された撮像素子３８Ｃと、撮像素子３８Ｃの受光面側の側面に形成された接続電極（図示しない）と、インナーリード５３を有する基板３９Ｃを備える。変形例４において、カバーガラス４６が光学部材として機能する。カバーガラス４６は、切欠き部３６ｃ側は平面となるよう切削されている。変形例４にかかる撮像装置３５Ｃでは、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４は、光学部材ホルダ３６の前端部３６ｄ側から入射した光を集光し、カバーガラス４６は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４から出射された光を透過し、撮像素子３８Ｃは、カバーガラス４６が透過した光を受光して光電変換を行う。

変形例４において、カバーガラス４６を光学部材ホルダ３６の後端部３６ｅから挿入することにより、カバーガラス４６の外周（円弧状部）と光学部材ホルダ３６の内部が当接することにより、光学部材ホルダ３６は撮像ユニット４０Ｃを保持する。カバーガラス４６の光学部材ホルダ３６内部への挿入により、撮像素子３８Ｃのカバーガラス４６の光軸方向の投影部分は光学部材ホルダ３６の内部に組み込まれ、また、撮像素子３８Ｃのカバーガラス４６の光軸方向の投影部分以外の部分は、切欠き部３６ｃを介して光学部材ホルダ３６下部に組み込まれる。該構造とすることにより、撮像装置３５Ｃの細径化、および短小化が可能となる。なお、図１６では、封入樹脂５４ａは省略されているが、光学部材ホルダ３６のカバーガラス４６および撮像素子３８Ｃの組み付け位置から光学部材ホルダ３６の後端側の空間部、ならびにホルダ下枠３６ｂの後端部３６ｆとカバーガラス４６、撮像素子３８Ｃおよび基板３９Ｃとの間は、封止樹脂５４ａにより封止されている。

変形例４において、撮像素子３８Ｃは、カバーガラス４６の光軸方向の投影部分に収まる大きさであってもよいが、受光部を含む面の対角線の長さＬ７が、カバーガラス４６の直径Ｌ６より大きい撮像素子３８Ｃを用いる場合、撮像装置３５Ｃの細径化、および短小化の効果が大きくなる。また、変形例４においても、変形例１と同様の、位置合わせ部３６ａ−２に切欠き部３６ｃを形成しない光学部材ホルダや、変形例２の一体型の光学部材ホルダを使用することもできる。

１ 内視鏡装置
２ 内視鏡
４ 挿入部
５ 操作部
６ ユニバーサルコード
７ コネクタ
９ 光源装置
１０ プロセッサ
１３ 表示装置
１７ 処置具挿入口
３１ 先端部
３２ 湾曲部
３３ 可撓管部
３５、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ 撮像装置
３６、３６Ａ、３６’ 光学部材ホルダ
３６ａ、３６ａ’ ホルダ上枠
３６ｂ ホルダ下枠
３７ プリズム
３８、３８Ｃ 撮像素子
３９、３９Ｃ 基板
４０、４０Ｃ 撮像ユニット
４１ 先端部本体
４１ａ 接着剤
４２ 被覆管
４３ レンズユニット
４３ａ−１〜４３ａ−４ 対物レンズ
４４−１〜４４−３ スペーサ
４５ 電子部品
４６ カバーガラス
４７ 電気ケーブル束
４８ 信号ケーブル
５０ 熱収縮チューブ
５１ 接着樹脂
５２ レンズ枠
５３ インナーリード
５４ａ 封止樹脂
５５ 治具

Claims (8)

1. 両端が開口した中空略円筒状をなし、長手方向の一端部の側面に切欠き部を有する光学部材ホルダと、
   前記光学部材ホルダの内部に組み付けられ、前記光学部材ホルダの他端部から入射した光を集光するレンズ群と、
   前記光学部材ホルダ内の内部に組みつけられて、前記レンズ群が集光した光を透過または反射させる光学部材と、
   前記光学部材により透過または反射された光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子と電気的に接続される基板と、
   を備え、
   前記光学部材は、外周面の少なくとも一部が円柱面をなし、該円柱面で前記光学部材ホルダの内部と接するとともに、前記撮像素子の少なくとも一部は、前記切欠き部を介して前記光学部材ホルダの側面に取り付けられたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学部材はプリズムであり、
   前記撮像素子は、受光面が前記レンズ群の光軸方向と平行、かつ、前記光学部材と対向するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学部材ホルダは、ホルダ下枠とホルダ上枠から構成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記レンズ群の少なくともいずれかのレンズ間に挿入されるスペーサを有し、
   前記ホルダ下枠の長さは、少なくとも前記レンズ群の光軸方向の長さ以上であり、
   前記ホルダ上枠の長さは、前記レンズ群の光軸方向の長さと、前記光学部材の光軸方向の長さとの和以上であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記光学部材ホルダの内部には、少なくとも１つの前記レンズ群および／または前記光学部材の位置合わせ部が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像装置。
6. 前記基板と電気的に接続されるケーブルをさらに備え、
   前記基板上に形成される前記ケーブルの接続部は、前記光学部材ホルダの一端部より後方に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
7. 前記光学部材ホルダの前記光学部材の組み付け位置から前記光学部材ホルダの後端側の空間部は、封止樹脂により封止されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の撮像装置。
8. 生体内に挿入され、生体内部を撮像する撮像装置を備えた内視鏡装置において、
   前記撮像装置は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の撮像装置であることを特徴とする内視鏡装置。

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