JPWO2011092904A1

JPWO2011092904A1 - 内視鏡先端部構造

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Publication number: JPWO2011092904A1
Application number: JP2011551672A
Authority: JP
Inventors: 永水　裕之; 裕之永水; 塩谷　浩一; 浩一塩谷
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2013-05-30
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: WO2011092904A1; JP5189209B2

Abstract

内視鏡先端部構造は、内視鏡２の先端部６に配設され、先端枠３０と、この先端枠３０の空間部３３に収容固定され、光学部材４４がイメージセンサ４６の光電変換部４６ａに接合された撮像ユニット４０と、空間部３３にイメージセンサ４６の一面に対向して配設されたブロック体５３と、撮像ユニット４０、およびブロック体５３を先端枠３０に密閉固着し、イメージセンサ４６の長手方向回りにおいて、イメージセンサ４６を基準とした対称位置の体積が均等となるように空間部３３内に充填硬化された接着層５１と、を具備して、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、オートクレーブ滅菌時、および製造時において、イメージセンサ自体の損傷、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などの発生を低減させると共に、製造時における歩留まり低減を防止する。

Description

本発明は、電子内視鏡装置において、特に先端部に撮像ユニットが内蔵される内視鏡先端部構造に関する。

近年、医療分野、および工業分野において、内視鏡が広く利用されている。従来の内視鏡では、イメージガイドが用いられ、ユーザが覗き込む接眼部にて、患者の体腔内、またはジェットエンジン内部等を観察できるものが主流であった。

また、最近の内視鏡は、固体撮像素子が設けられた撮像ユニットが挿入部の先端部に組込まれ、患者の体腔内、またはジェットエンジン内部等を撮影して、外部モニタ等の表示装置に内視鏡画像を表示する電子内視鏡装置が登場している。

この電子内視鏡装置の撮像ユニットには、検出した光を電気信号に光電変換するイメージセンサが設けられている。このイメージセンサは、光電変換部、電子回路などを１つの電子部品としてパッケージ化されているものが主流となっている。このパッケージ化されたイメージセンサは、光電変換部の受光面にカバーガラスなどの保護部材が光学接着剤によって接合されている。

ところで、医療用の内視鏡は、使用前後に滅菌洗浄する必要があり、最近においてはオートクレーブ滅菌（高温高圧蒸気滅菌）処理する場合がある。そのため、内視鏡は、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性（高温高圧耐性）のための種々の提案がなされている。

例えば、ＪＰ特開２００２−１５９４３９号公報には、固体撮像素子と回路基板の周囲に２層の樹脂層を形成して封止固定することで、オートクレーブ滅菌の高温高圧水蒸気が浸入することによって発生する撮像不良の原因になる不具合を防止する内視鏡の技術が開示されている。

また、例えば、ＪＰ特開２００２−１５９４３８号公報には、固体撮像素子と回路基板の周囲を熱可塑性樹脂によって封止することで、高温高圧蒸気滅菌耐性を備えた内視鏡用撮像ユニットの技術が開示されている。
しかしながら、従来技術のように固体撮像素子、電子回路などの周囲に熱可塑性などの樹脂層を形成する撮像ユニットでは、樹脂層の状態が変化する場合があり、イメージセンサ自体、さらにイメージセンサとカバーガラスとの接着部などに負荷が掛かり、イメージセンサ自体に不具合、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などが発生する可能性がある。

また、従来技術のようにイメージセンサと回路基板の周囲に樹脂層を形成するとき、特に、製造時における樹脂層の硬化するときの体積収縮によるヒケなどによって、イメージセンサ、イメージセンサとカバーガラスとの接着部などに負荷が掛かり、イメージセンサ自体の損傷、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などの不具合が発生する場合がある。そのため、従来の内視鏡における、製造時の歩留まりが低減してしまう要因となっていた。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、オートクレーブ滅菌時、および製造時において、イメージセンサ自体の損傷、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などの発生を低減させた内視鏡先端部構造を提供することである。さらに、本発明は、製造時においての歩留まり低減を防止するこの内視鏡先端部構造を提供することである。

本発明の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記空間部に前記イメージセンサの一面に対向して配設されたブロック体と、前記撮像ユニット、および前記ブロック体を前記先端枠に密閉固着し、前記空間部内の前記イメージセンサの長手方向回りに前記イメージセンサを基準とした対称位置の体積が均等となるように充填硬化された接着層と、を具備している。

本発明の第１の実施の形態に係り、電子内視鏡装置を含む電子内視鏡システムを示す図同、挿入部の先端部分の内部を示す斜視図同、撮像ユニットが配設された先端部の内部を示す斜視図同、撮像ユニットが配設された先端部の断面図同、撮像ユニットの構成を示す斜視図同、撮像ユニットが配設された先端部の断面図同、図６のＶＩＩが指す円部分の拡大図同、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った先端部の断面図本発明の第２の実施の形態に係る撮像ユニットが配設された先端部の断面図同、図９のＸ−Ｘ線に沿った先端部の断面図同、変形例の先端部の断面図

以下、本発明である撮像ユニットについて説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態について、図１から図８に基づいて以下に説明する。図１から図８は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は電子内視鏡装置を含む電子内視鏡システムを示す図、図２は挿入部の先端部分の内部を示す斜視図、図３は撮像ユニットが配設された先端部の内部を示す斜視図、図４は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図５は撮像ユニットの構成を示す斜視図、図６は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図７は図６のＶＩＩが指す円部分の拡大図、図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った先端部の断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡装置２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、モニタ５と、から主に構成されている。
電子内視鏡装置２は、長尺で細長な挿入部９と、操作部１０と、電気ケーブル、および照明光伝送のためのライトガイドバンドルが内部に挿通する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル１７と、を有して構成されている。電子内視鏡装置２の挿入部９は、先端から順に先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、を有して構成されている。

また、操作部１０は、挿入部９の可撓管部８の一端と接続され、折れ止め部である後口部１１と、挿入部９に配設される各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部である処置具チャンネル挿通部１２と、操作部本体１３と、を有して構成されている。

操作部本体１３には、挿入部９の湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作ノブ１６が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類等が設けられている。なお、湾曲操作ノブ１６は、湾曲部７を上下方向に湾曲操作するためのＵＤ湾曲操作ノブ１４と、湾曲部７を左右方向に湾曲操作するためのＲＬ湾曲操作ノブ１５と、が重畳するように配設されている。

操作部１０から延設されたユニバーサルケーブル１７は、延出端に光源装置３と着脱自在な内視鏡コネクタ１８を有している。なお、本実施の形態の電子内視鏡装置２は、ここでは図示しないライトガイドバンドルによって、光源装置３から先端部６まで照明光を伝送するものである。内視鏡コネクタ１８は、コイル状のコイルケーブル１９が延設しており、このコイルケーブル１９の延出端にビデオプロセッサ４と着脱自在な電気コネクタ１９ａが設けられている。

ビデオプロセッサ４は、内視鏡画像を表示するモニタ５と電気的に接続され、電子内視鏡装置２の後述する内視鏡用撮像ユニット（以下、単に撮像ユニットという）２０によって光電変換された電気信号を信号処理して、画像信号としてモニタ５に出力する。

電子内視鏡装置２の挿入部９の湾曲部７の内部には、図２に示すように、互いに隣接するものが回動自在に連設された金属略円環状の複数の湾曲駒２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられている。また、先端部６には、最先端の湾曲駒２０ａが固定され、ここでは金属製の外形略円柱状をした先端枠である先端硬質部（先端構成部とも言う）３０が配設されている。なお、複数の湾曲駒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、および先端硬質部３０の外周部には、ここでは図示しない湾曲ゴムが被覆される。

そして、先端硬質部３０、および各湾曲駒２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、挿入部９内に挿通される処置具チャンネル２１、ライトガイドバンドル２２、各種電気ケーブル２３などが配設されている。

先端硬質部３０には、図示しない金属保持管などを介して処置具チャンネル２１、およびライトガイドバンドル２２が個々に挿通固定される孔部３１、３２と、撮像ユニット４０が配置される空間部３３と、が形成されている。これら孔部３１，３２、および空間部３３は、先端硬質部３０の先端から基端にかけて形成され、先端硬質部３０の先端面と基端面で開口部が形成されている。

次に、本実施の形態の撮像ユニット４０の具体的な構成について、図４から図８に基づいて、以下に説明する。
撮像ユニット４０は、図４から図７に示すように、金属などから形成された略筒状のレンズ枠４１と、金属などから形成された略筒状の保持管４２と、対物光学系であるレンズ群４３と、屈折光学系である光学部材のプリズム４４と、プリズム４４と同一のガラスなどから形成された保護部材４５と、撮像手段であるイメージセンサ４６と、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）４７と、電子部品４８と、を有して主に構成されている。

レンズ枠４１は、撮像ユニット４０における最先端に配設され、入射された被検体の光学像の光束を集光するレンズ群４３を内部で保持している。このレンズ枠４１の基端部分は、保持管４２に先部分が内嵌され、接着剤４１ａによりレンズ枠４１と保持管４２が固着されている。また、保持管４２の基端部分には、プリズム４４の先端面と光学接着剤によって貼着されたカバーガラス４２ａが挿嵌固定されている。

プリズム４４は、レンズ群４３を介して先端面側から入射された、図中光軸Ｏで示す光学像の光束を反射面４４ａが略９０°屈折させて下面に向けて反射する。このプリズム４４の反射面４４ａの入射方向と反対側には、反射面４４ａの反射膜を保護するために、接着剤により貼着されたブロック状の保護部材４５が固着されている。なお、この保護部材４５は、プリズム４４の上面、および左右面と同一平面を備えるように外形が形成されている。また、プリズム４４、および保護部材４５は、小型化のため上部側の角部が面取りされている。

イメージセンサ４６は、プリズム４４の下面と光学接着剤により接合され、上面部となるプリズム４４の下面との対向面部分に、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの光電変換部４６ａが配設されている。また、イメージセンサ４６は、基端側の中途内部にトランジスタなどのアンプを含む電子回路部４６ｂが設けられており、この電子回路部４６ｂを光電変換部４６ａと共にパッケージ化した板状の撮像パッケージである。このイメージセンサ４６の基端側の上面部には、ＦＰＣ４７の先端部分が電気的に接続されている。

ＦＰＣ４７は、イメージセンサ４６から後方へ延設し、基端部分の上面部に複数の接続ランド４７ａ（図５参照）を有している。また、ＦＰＣ４７は、基端部分の下面部に電子部品４８が設けられている。各接続ランド４７ａには、半田などによってケーブル２５の芯線２５ａが電気的に接続されている。なお、上述した電気ケーブル２３は、複数のケーブル２５が束ねられて外装シースによって被覆されたものである。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット４０は、プリズム４４と、保護部材４５の上部、および側部の周囲に金属などから形成された遮光部材である保護カバー５０が所定の距離で離間するように配設されている。この保護カバー５０は、プリズム４４、および保護部材４５の上面、側面、および面取りされた斜面と対向して略平行に覆うように折曲形成されている。

撮像ユニット４０が配置される先端部６の空間部３３には、ＦＰＣ４７の基端側の下面に配設された電子部品４８と当接しないように、後方部分が先端部６の外径方向に段差を有するように凹部３３ａが形成されている（図３、および図４参照）。

なお、撮像ユニット４０は、各部品が組み付けられた後に、レンズ枠４１が先端硬質部３０に嵌合ビス固定されて、先端硬質部３０の空間部３３内に配置される。そして、撮像ユニット４０は、その周囲、および保護カバー５０との隙間に補強と固定のための熱硬化性樹脂などの接着剤が充填される。この接着剤は、空間部３３との隙間を埋めるように熱硬化処理などされて、接着層５１（図４参照）として形成される。この接着層５１は、電気ケーブル２３の先端部分まで充填形成され、撮像ユニット４０が先端硬質部３０内に強固に密閉固着される。

先端硬質部３０の空間部３３内には、撮像ユニット４０のイメージセンサ４６の後方部上面と下面が対向配置された、複数の平面を備えたブロック体５３が設けられている。このブロック体５３は、接着層５１を形成する接着剤の熱膨張係数（熱膨張率）よりも小さな熱膨張係数（熱膨張率）を備えた、例えば、セラミックスから形成されている。なお、ブロック体５３は、イメージセンサ４６の材質（素材）と同一、または同等の熱膨張率（同等の熱膨張係数）を備えた材質により形成しても良い。

また、ブロック体５３は、その前面がプリズム４４を保護する保護部材４５の後面とも対向するように、先端硬質部３０の空間部３３内に配置される。そして、ブロック体５３と撮像ユニット４０との隙間、およびブロック体５３と先端硬質部３０の空間部３３との隙間にも、上述の熱硬化性樹脂などの接着剤が充填されて硬化された接着層５１によって、ブロック体５３が先端硬質部３０の空間部３３内で密閉固着されている。

以上に説明した、撮像ユニット４０が配置される先端硬質部３０は、特に、撮像ユニット４０のプリズム４４、保護部材４５、およびイメージセンサ４６のそれぞれを基準とした対称位置に充填硬化される接着層５１の体積が均等となるように空間部３３を形成する内面形状が対向するプリズム４４、保護部材４５、およびイメージセンサ４６との離間距離寸法が規定されている。さらに、先端硬質部３０の空間部３３に設けられるブロック体５３は、空間部３３を形成する内面形状の寸法に応じて、イメージセンサ４６を境（基準）にして、特に上下方向の位置に充填硬化される接着層５１の体積が均等となるように外形寸法が規定されている。

具体的には、本実施の形態の内視鏡先端部構造において、先端硬質部３０の先端側の内面形状は、図７に示すように、空間部３３を形成する上部内面と保護カバー５０の上面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ１が規定されている。つまり、空間部３３を形成する上部内面と保護カバー５０の上面との隙間には、厚さ方向の寸法ｄ１の接着層５１が充填硬化される。

また、内視鏡先端部構造は、保護カバー５０の下面とプリズム４４、および保護部材４５の上面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ２が規定されている。つまり、保護カバー５０の下面とプリズム４４、および保護部材４５の上面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ２の接着層５１が充填硬化される。

そして、内視鏡先端部構造は、イメージセンサ４６の下面と空間部３３を形成する下部内面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ３が規定されている。つまり、イメージセンサ４６の下面と空間部３３を形成する下部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ３の接着層５１が充填硬化される。

これらの寸法ｄ１，ｄ２，ｄ３の関係は、寸法ｄ１と寸法ｄ２の合計寸法（ｄ１+ｄ２）が寸法ｄ３と略同一（ｄ１+ｄ２≒ｄ３）となるように設定されている。つまり、プリズム４４、および保護部材４５の上方へ保護カバー５０を介して充填硬化される接着層５１は、厚さ方向の寸法ｄ１+ｄ２となる。そして、イメージセンサ４６の下方に充填硬化される接着層５１は、上記厚さ方向の寸法ｄ１+ｄ２と略同一の厚さ方向の寸法ｄ３となる。なお、先端硬質部３０の先端部分は、長手方向回りの全ての空間部３３を形成する内面が対向する部材に対して略平行の平面が形成されている（図３、図４、および図６参照）。

さらに、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、空間部３３を形成し、ブロック体５３が設けられる位置における中途部における内面形状が空間部３３を形成する先端硬質部３０の上部内面とブロック体５３の上面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ４が規定されている。つまり、空間部３３を形成する上部内面とブロック体５３の上面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ４の接着層５１が充填硬化される。

また、内視鏡先端部構造は、ブロック体５３の下面とイメージセンサ４６の上面に接合されたＦＰＣ４７の上面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ５が規定されている。つまり、ブロック体５３の下面とＦＰＣ４７の上面との隙間には、厚さ方向の寸法ｄ５の接着層５１が充填硬化される。なお、ＦＰＣ４７は、イメージセンサ４６の上面に接合された構成ではなく、イメージセンサ４６の裏面で電気的接続がされている構成としても良い。

これら寸法ｄ４と寸法ｄ５の合計寸法（ｄ４+ｄ５）は、上述のイメージセンサ４６の下面と空間部３３を形成する先端硬質部３０の下部内面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ３と略同一（ｄ４+ｄ５≒ｄ３）となるように設定されている。つまり、ＦＰＣ４７の上方へブロック体５３を介して充填硬化される接着層５１は、厚さ方向の寸法ｄ４+ｄ５となる。そして、イメージセンサ４６の下方に充填硬化される接着層５１は、上記厚さ方向の寸法ｄ１+ｄ２と略同一の厚さ方向の寸法ｄ３となる。また、ブロック体５３が設けられる位置における先端硬質部３０の中途部分も、長手方向回りの全ての空間部３３を形成する内面が対向する部材に対して略平行の平面が形成されている（図３、図４、および図６参照）。

なお、イメージセンサ４６の上下面とは、このイメージセンサ４６の長手方向回りの面であって、ここでは光電変換部４６ａが設けられた面を上面とし、この上面に対称な面が下面としている。

さらに、イメージセンサ４６が設けられる位置における空間部３３を形成する先端硬質部３０の内側面は、図８に示すように、対向するイメージセンサ４６の側面と略平行な平面が形成されている。そして、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、空間部３３を形成する先端硬質部３０の両内側面と対向するイメージセンサ４６の夫々の側面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ６，ｄ７が規定されている。つまり、空間部３３を形成する先端硬質部３０の各内側面と対向するイメージセンサ４６の夫々の側面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ６，ｄ７の接着層５１が充填硬化される。なお、イメージセンサ４６の側面とは、このイメージセンサ４６の長手方向回りの面であって、上下面に略直交した２つの左右の面のことである。

これら寸法ｄ６，ｄ７は、略同一（ｄ６≒ｄ７）となるように設定されている。そのため、空間部３３内には、イメージセンサ４６の両側に略同一の厚さ方向の寸法ｄ６，ｄ７の接着層５１が充填硬化される。

このように、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、先端硬質部３０の空間部３３内に配置されたイメージセンサ４６の周囲に直接、または保護カバー５０、プリズム４４、保護部材４５、ブロック体５３などを介して、イメージセンサ４６を基準にした対称位置に充填硬化する接着層５１が形成される空間部３３における隙間が略同一となる構成としている。換言すると、内視鏡先端部構造は、板状のイメージセンサ４６の長手方向回りの４つの面（上下左右の面）の周囲に、直接、または保護カバー５０、プリズム４４、保護部材４５、ブロック体５３などを介して、イメージセンサ４６を基準にした対称位置における空間部３３内に充填硬化する接着層５１の体積が略同一となっている。つまり、接着層５１は、イメージセンサ４６を基準にした対称位置において、略均一の体積で空間部３３内に充填硬化して、イメージセンサ４６、プリズム４４、保護部材４５、およびブロック体５３を先端硬質部３０内で固定している。

したがって、電子内視鏡装置２は、製造時において、接着層５１となる接着剤を熱硬化処理して冷却したときの体積収縮により発生するヒケなどによる応力負荷の影響がイメージセンサ４６を基準にした対称位置において略均一に生じる。そのため、特に、イメージセンサ４６とプリズム４４、プリズム４４と保護部材４５、およびイメージセンサ４６とＦＰＣ４７の各接合部に不均一な応力が生じず、剥離、損傷などの発生が防止される。

さらに、接着層５１は、特に、肉厚差の大きい部位、層の厚い部分に体積収縮により発生するヒケなどが起こり易い。そのため、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、イメージセンサ４６の長手方向回りの接着層５１の肉厚を略均一にすると共に、イメージセンサ４６と空間部３３を形成する先端硬質部３０の内面との距離が大きくなる部分にブロック体５３を配設して、接着層５１の肉厚を薄くしている。

このような構成により、内視鏡先端部構造は、イメージセンサ４６に対する接着層５１の体積収縮により発生するヒケなどから受ける応力による負荷の影響を低減して、イメージセンサ４６の不具合が生じることを防止することができる。

また、撮像ユニット４０は、周囲全体を覆うように接着層５１が形成されるため、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性も確保される。なお、オートクレーブ滅菌時、接着層５１が体積膨張しても、上述した体積収縮と同様に、イメージセンサ４６の長手方向回りに発生する応力による負荷が略均一となる。そのため、イメージセンサ４６とプリズム４４、プリズム４４と保護部材４５、およびイメージセンサ４６とＦＰＣ４７の各接合部に剥離、損傷などの発生が防止され、且つイメージセンサ４６自体へ不具合が生じる影響を低減することができる。

さらに、イメージセンサ４６を形成するパッケージ材質とブロック体５３の材質を、同一素材、または略同一の熱膨張率を有する材質によって形成することで、製造時の加熱冷却、およびオートクレーブ滅菌による高温処理の際に生じる膨張収縮応力を均等にすることができる。これにより、イメージセンサ４６は、不均等な負荷が生じることが防止され、不具合が生じる影響が低減される。

また、ブロック体５３は、接着層５１よりも小さな熱膨張率を有する材質により形成しているため、温度変化による膨張収縮が接着層５１よりも小さい。特に、接着層５１を熱硬化させる温度に加熱したとき、ブロック体５３が接着層５１よりも熱膨張しないため、接着層５１を安定して硬化させることができる。

なお、ブロック体５３は、チップコンデンサなどの電子部品を用いて、上述したような接着層５１の体積コントロールをしても良い。

以上の説明から、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、製造時にイメージセンサ４６などに不具合の発生率が低減するため、歩留まりを向上させることができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の撮像ユニットについて、図９から図１１に基づいて、以下に説明する。
なお、図９から図１１は、本発明の第２の実施の形態に係り、図９は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿った先端部の断面図、図１１は変形例の先端部の断面図である。また、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成要素については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それら構成要素の詳細な説明、および作用効果を省略する。

本実施の形態の内視鏡先端部構造では、第１の実施の形態にて説明したブロック体５３を先端硬質部３０の空間部３３内に設けず、図９、および図１０に示すように、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分の上下面に充填して硬化形成される接着層５１の厚さ方向の寸法（肉厚）が略同一となるように先端硬質部３０の空間部３３の形状が規定されている。つまり、ここでの内視鏡先端部構造は、イメージセンサ４６の中途（保護部材４５の基端面位置）から基端部分の空間部３３がイメージセンサ４６を基準にして、上下方向の位置に充填硬化される接着層５１の体積が均等となるように外形寸法が規定されている。

具体的には、本実施の形態の内視鏡先端部構造における、先端硬質部３０の内面形状は、図９に示すように、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分において、空間部３３を形成する先端硬質部３０の上部内面とイメージセンサ４６の上面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ８が規定されている。つまり、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分の上面と空間部３３を形成する先端硬質部３０の上部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ８の接着層５１が充填硬化される。

また、先端硬質部３０の内面形状は、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分において、空間部３３を形成する下部内面とイメージセンサ４６の下面とが対向して形成される隙間（距離）の寸法ｄ９が規定されている。つまり、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分の下面と空間部３３を形成する下部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法ｄ９の接着層５１が充填硬化される。

これらの寸法ｄ８，ｄ９の関係は、寸法ｄ８と寸法ｄ９とが略同一（ｄ８≒ｄ９）となるように設定されている。つまり、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、プリズム４４が接合されていないイメージセンサ４６の中途から基端部分に、イメージセンサ４６を境にして上下方向に均等な肉厚（厚さ方向の寸法ｄ８，ｄ９）の接着層５１が充填硬化されている。

このように、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、先端硬質部３０の空間部３３内に配置されたイメージセンサ４６の周囲に直接、プリズム４４、または保護部材４５を介して、イメージセンサ４６を基準にした対称位置に充填硬化する接着層５１が形成される空間部３３の隙間が略同一となる構成としている。つまり、ここでの内視鏡先端部構造は、第１の実施の形態と同様に、板状のイメージセンサ４６の長手方向回りの４つの面（上下左右の面）の周囲に、直接、またはプリズム４４、または保護部材４５を介して、イメージセンサ４６を基準にした対称位置における空間部３３内に充填硬化する接着層５１の体積が略同一となっている。

そのため、本実施の形態の内視鏡先端部構造においても、第１の実施の形態と同様に、製造時、オートクレーブ滅菌時などによる接着層５１の膨張収縮による応力負荷の影響がイメージセンサ４６を基準にした対称位置において略均一に生じるため、特に、イメージセンサ４６とプリズム４４、プリズム４４と保護部材４５、およびイメージセンサ４６とＦＰＣ４７の各接合部に不均一な応力が生じず、剥離、損傷などの発生が防止される。

以上の説明から、本実施の形態の内視鏡先端部構造でも、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、製造時にイメージセンサ４６などに不具合の発生率が低減するため、歩留まりを向上させることができる。

なお、図１０に示すように、先端部６の外形を形成する、ここでの先端硬質部３０は、空間部３３の形状に合わせて、外周面一部に突起部３０ａが形成された断面非円形状となっている。このような突起部３０ａを形成した先端硬質部３０は、長手方向回りの外形が空間部３３の形状によって大型化することを極力低減させる構成となる。

また、図１１に示すように、先端硬質部３０は、図１０の突起部３０ａを形成した構成に対して、長手方向回りの外形が大きくなってしまうが、断面真円形状として、被検体への挿入性を考慮した構成としても、勿論、構わないものとする。
なお、上述の各実施の形態のＦＰＣ４７の構成は、これに限定されることなく、ＴＡＢテープでも構わない。

以上に記載した発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする不具合に対して、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

本出願は、２０１０年２月１日に日本国に出願された特願２０１０−０２０４９４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

本発明の一態様の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを前記先端枠に密閉固着し、前記空間部内の前記イメージセンサの撮像面を基準とした上下もしくは左右の対称位置における体積が均等となるように充填硬化された接着層と、を具備している。
また、本発明の他の態様の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記空間部内に注入硬化される接着剤と、を備えており、前記イメージセンサの撮像面を、上記接着剤から加えられる力が釣り合う箇所に配置している。

本発明の一態様の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを前記先端枠に密閉固着するように充填硬化された接着層と、前記空間部内の前記イメージセンサの撮像面を基準とした上下もしくは左右の対称位置における前記接着層の体積が均等となるように、前記イメージセンサの一面と、前記一面と対向する前記先端枠の内面と、の間に配設され、前記接着層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材質により形成したブロック体と、を具備している。

本発明の一態様の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを前記先端枠に密閉固着するように充填硬化された接着層と、前記空間部内の前記イメージセンサの長手方向回りに前記イメージセンサを基準とした上下もしくは左右の対称位置における前記接着層の体積が均等となるように、前記イメージセンサの一面と、前記一面と対向する前記先端枠の内面と、の間に配設され、前記接着層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材質により形成したブロック体と、を具備している。

Claims

内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、
前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、
前記空間部に前記イメージセンサの一面に対向して配設されたブロック体と、
前記撮像ユニット、および前記ブロック体を前記先端枠に密閉固着し、前記空間部内の前記イメージセンサの長手方向回りに前記イメージセンサを基準とした対称位置の体積が均等となるように充填硬化された接着層と、
を具備することを特徴とした内視鏡先端部構造。
前記ブロック体は、前記接着層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材質により形成したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡先端部構造。
前記ブロック体の材質は、前記イメージセンサの材質と略同一の熱膨張率を有することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡先端部構造。
前記ブロック体は、電子部品を用いて、前記イメージセンサを基準とした対称位置の前記接着層の体積が均等となるように規定したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡先端部構造。
前記空間部を形成する前記先端枠の内面を前記イメージセンサの長手方向回りの平面と略平行な面に形成して、前記イメージセンサを基準とした対称位置の前記接着層の体積が均等となるように規定したことを特徴とする請求項１から請求項４いずれかに記載の内視鏡先端部構造。