WO2011092904A1 - 内視鏡先端部構造 - Google Patents

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WO2011092904A1
WO2011092904A1 PCT/JP2010/068198 JP2010068198W WO2011092904A1 WO 2011092904 A1 WO2011092904 A1 WO 2011092904A1 JP 2010068198 W JP2010068198 W JP 2010068198W WO 2011092904 A1 WO2011092904 A1 WO 2011092904A1
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WO
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image sensor
distal end
endoscope
adhesive layer
block body
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/068198
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕之 永水
浩一 塩谷
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A61B1/051—Details of CCD assembly
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope tip part structure in which an imaging unit is built in the tip part in an electronic endoscope apparatus.
  • endoscopes are widely used in the medical field and the industrial field.
  • an image guide is used, and what can observe the inside of a patient's body cavity, the inside of a jet engine, or the like at an eyepiece portion where a user looks into has been the mainstream.
  • an imaging unit provided with a solid-state imaging device is incorporated at the distal end of the insertion portion, and images are taken inside the patient's body cavity or inside the jet engine, etc., and used as a display device such as an external monitor.
  • Electronic endoscope devices that display endoscopic images have appeared.
  • An image sensor that photoelectrically converts detected light into an electrical signal is provided in the imaging unit of the electronic endoscope apparatus.
  • This image sensor is mainly used in which a photoelectric conversion unit, an electronic circuit, and the like are packaged as one electronic component.
  • a protective member such as a cover glass is bonded to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit by an optical adhesive.
  • JP-A-2002-159439 a two-layer resin layer is formed around a solid-state imaging device and a circuit board and sealed and fixed, so that autoclave sterilized high-temperature and high-pressure steam is generated when it enters.
  • An endoscope technique for preventing a malfunction that causes an imaging failure is disclosed.
  • JP 2002-159438 discloses a technique of an imaging unit for an endoscope having high-temperature and high-pressure steam sterilization resistance by sealing the periphery of a solid-state imaging device and a circuit board with a thermoplastic resin. Is disclosed. However, in the imaging unit in which a thermoplastic resin layer is formed around a solid-state imaging device, an electronic circuit, etc. as in the prior art, the state of the resin layer may change. There is a possibility that a load is applied to an adhesive portion with the glass, the image sensor itself is defective, and an adhesive portion between the image sensor and the cover glass is peeled off.
  • the image sensor, the image sensor, and the cover glass are caused by a sink due to volume shrinkage when the resin layer is cured during manufacturing.
  • a load is applied to the adhesion portion of the image sensor, causing problems such as damage to the image sensor itself and peeling of the adhesion portion between the image sensor and the cover glass. For this reason, the yield at the time of manufacture in the conventional endoscope has been a factor.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and while maintaining high-temperature and high-pressure steam resistance by autoclave sterilization, during autoclave sterilization and manufacturing, damage to the image sensor itself, image sensor and cover glass, It is providing the endoscope front-end
  • the endoscope distal end structure according to the present invention is disposed at the distal end portion of the endoscope, has a distal end frame in which a space portion is formed, and is housed and fixed in the space portion, and the optical member is a photoelectric conversion of the image sensor.
  • An imaging unit joined to a portion, a block body disposed in the space portion so as to face one surface of the image sensor, the imaging unit, and the block body are hermetically fixed to the distal end frame, and the space portion
  • An adhesive layer that is filled and cured around the longitudinal direction of the image sensor so that the volume at the symmetrical position with respect to the image sensor is uniform.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along the line XX of FIG. Sectional view of the tip of the modification
  • FIG. 1 is a view showing an electronic endoscope system including an electronic endoscope apparatus
  • FIG. 2 is an inside of a distal end portion of an insertion portion
  • FIG. 3 is a perspective view showing the inside of the distal end portion where the imaging unit is disposed
  • FIG. 4 is a sectional view of the distal end portion where the imaging unit is disposed
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the imaging unit.
  • 6 is a cross-sectional view of the distal end portion where the imaging unit is disposed
  • FIG. 7 is an enlarged view of a circular portion indicated by VII in FIG. 6
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the distal end portion along the line VIII-VIII in FIG. is there.
  • the electronic endoscope system 1 mainly includes an electronic endoscope device 2, a light source device 3, a video processor 4, and a monitor 5.
  • the electronic endoscope apparatus 2 includes a long and narrow insertion section 9, an operation section 10, an electric cable, and a universal cable 17 that is a composite cable through which a light guide bundle for transmitting illumination light is inserted, It is comprised.
  • the insertion portion 9 of the electronic endoscope apparatus 2 includes a distal end portion 6, a bending portion 7, and a flexible tube portion 8 in order from the distal end.
  • the operation unit 10 is connected to one end of the flexible tube unit 8 of the insertion unit 9, and a treatment instrument channel through which various treatment instruments disposed in the insertion unit 9 and the rear mouth unit 11 that is a folding prevention unit are inserted.
  • the treatment instrument channel insertion portion 12 that is an opening of the operation portion and the operation portion main body 13 are configured.
  • the operation section main body 13 is provided with a bending operation knob 16 for bending the bending section 7 of the insertion section 9, and is provided with switches for various endoscope functions.
  • a UD bending operation knob 14 for bending the bending portion 7 in the vertical direction and an RL bending operation knob 15 for bending the bending portion 7 in the left-right direction are superimposed. It is arranged.
  • the universal cable 17 extended from the operation unit 10 has an endoscope connector 18 that is detachable from the light source device 3 at the extended end.
  • the electronic endoscope apparatus 2 of this Embodiment transmits illumination light from the light source device 3 to the front-end
  • the endoscope connector 18 is provided with a coiled coil cable 19, and an electric connector 19 a detachably attached to the video processor 4 is provided at the extended end of the coil cable 19.
  • the video processor 4 is electrically connected to a monitor 5 that displays an endoscopic image, and is photoelectrically converted by an endoscope imaging unit (hereinafter simply referred to as an imaging unit) 20 of the electronic endoscope device 2 described later.
  • the electrical signal is processed and output to the monitor 5 as an image signal.
  • a plurality of substantially circular metal bending pieces 20a which are adjacent to each other, are rotatably connected. 20b and 20c are provided. Further, the leading edge bending piece 20a is fixed to the distal end portion 6, and here, a distal end rigid portion (also referred to as a distal end constituting portion) 30 which is a distal end frame having a substantially metal outer shape is disposed. .
  • gum which is not shown here is coat
  • the distal end hard portion 30 and the bending pieces 20a, 20b, and 20c are provided with a treatment instrument channel 21, a light guide bundle 22, and various electric cables 23 that are inserted into the insertion portion 9.
  • the distal end hard portion 30 has holes 31 and 32 into which the treatment instrument channel 21 and the light guide bundle 22 are individually inserted and fixed via a metal holding tube (not shown), and a space portion 33 in which the imaging unit 40 is disposed. And are formed.
  • the hole portions 31 and 32 and the space portion 33 are formed from the distal end to the proximal end of the distal end hard portion 30, and an opening is formed at the distal end surface and the proximal end surface of the distal end rigid portion 30.
  • the imaging unit 40 is a substantially cylindrical lens frame 41 formed of metal or the like, a substantially cylindrical holding tube 42 formed of metal or the like, and an objective optical system.
  • the electronic component 48 is mainly configured.
  • the lens frame 41 is disposed at the forefront of the imaging unit 40, and internally holds a lens group 43 that collects a light beam of an optical image of an incident subject.
  • the proximal end portion of the lens frame 41 is fitted into the holding tube 42, and the lens frame 41 and the holding tube 42 are fixed by an adhesive 41a. Further, a cover glass 42 a adhered to the distal end surface of the prism 44 and an optical adhesive is inserted and fixed to the proximal end portion of the holding tube 42.
  • the light beam of the optical image indicated by the optical axis O in the drawing which is incident from the tip surface side through the lens group 43, is refracted by about 90 ° and reflected toward the lower surface.
  • a block-like protective member 45 attached with an adhesive is fixed to protect the reflecting film on the reflecting surface 44a.
  • the protective member 45 has an outer shape so as to have the same plane as the upper surface and the left and right surfaces of the prism 44.
  • the prism 44 and the protection member 45 have chamfered corners on the upper side for miniaturization.
  • the image sensor 46 is joined to the lower surface of the prism 44 by an optical adhesive, and a photoelectric conversion unit 46a such as a CCD or CMOS is disposed on the surface of the upper surface of the image sensor 46 facing the lower surface of the prism 44. Further, the image sensor 46 is provided with an electronic circuit unit 46b including an amplifier such as a transistor in the middle of the base end side.
  • the image sensor 46 is a plate-shaped imaging package in which the electronic circuit unit 46b is packaged together with the photoelectric conversion unit 46a. is there. A front end portion of the FPC 47 is electrically connected to the upper surface portion on the base end side of the image sensor 46.
  • the FPC 47 extends rearward from the image sensor 46 and has a plurality of connection lands 47a (see FIG. 5) on the upper surface of the base end portion. Further, the FPC 47 is provided with an electronic component 48 on the lower surface portion of the base end portion.
  • the core wire 25a of the cable 25 is electrically connected to each connection land 47a by solder or the like.
  • the electric cable 23 described above is a cable in which a plurality of cables 25 are bundled and covered with an outer sheath.
  • the prism 44 and the protective cover 50 that is a light shielding member formed of metal or the like around the upper portion and the side portion of the protective member 45 have a predetermined distance. So as to be separated from each other.
  • the protective cover 50 is formed to be bent so as to face the prism 44 and the upper surface, the side surface, and the chamfered slope of the protective member 45 so as to be substantially parallel.
  • the rear portion is in the outer diameter direction of the distal end portion 6 so as not to contact the electronic component 48 disposed on the lower surface of the proximal end side of the FPC 47.
  • a recess 33a is formed so as to have a step (see FIGS. 3 and 4).
  • the imaging unit 40 is arranged in the space portion 33 of the distal end hard portion 30 after the components are assembled and the lens frame 41 is fitted and fixed to the distal end hard portion 30.
  • the imaging unit 40 is filled with an adhesive such as a thermosetting resin for reinforcement and fixation in the periphery and the gap with the protective cover 50.
  • This adhesive is formed as an adhesive layer 51 (see FIG. 4) by heat curing so as to fill the gap with the space 33.
  • the adhesive layer 51 is filled and formed up to the tip portion of the electric cable 23, and the imaging unit 40 is firmly sealed and fixed in the tip hard portion 30.
  • a block body 53 having a plurality of planes is provided in which the upper surface and the lower surface of the rear portion of the image sensor 46 of the imaging unit 40 are arranged to face each other.
  • the block body 53 is made of, for example, ceramics having a thermal expansion coefficient (thermal expansion coefficient) smaller than the thermal expansion coefficient (thermal expansion coefficient) of the adhesive forming the adhesive layer 51.
  • the block body 53 may be formed of a material having the same or equivalent thermal expansion coefficient (equivalent thermal expansion coefficient) as the material (material) of the image sensor 46.
  • the block body 53 is disposed in the space portion 33 of the distal end hard portion 30 so that the front surface thereof also faces the rear surface of the protection member 45 that protects the prism 44. Then, the gap between the block body 53 and the imaging unit 40 and the gap between the block body 53 and the space portion 33 of the distal end hard portion 30 are filled with the adhesive such as the thermosetting resin and cured.
  • the block body 53 is hermetically fixed in the space portion 33 of the distal end hard portion 30 by the layer 51.
  • the above-described hard end portion 30 on which the imaging unit 40 is disposed is an adhesive layer that is filled and cured at symmetrical positions with respect to each of the prism 44, the protective member 45, and the image sensor 46 of the imaging unit 40.
  • the distance between the prism 44, the protective member 45, and the image sensor 46, whose inner surface shapes forming the space portion 33 are opposed to each other, is defined such that the volume of the space 51 is equal.
  • the block body 53 provided in the space portion 33 of the distal end hard portion 30 is filled at a position in the vertical direction with the image sensor 46 as a boundary (reference) according to the size of the inner surface shape forming the space portion 33.
  • the external dimensions are defined so that the volume of the adhesive layer 51 to be cured is uniform.
  • the inner surface shape of the distal end side of the distal end hard portion 30 is such that the upper inner surface forming the space 33 and the protective cover 50 are formed as shown in FIG.
  • a dimension d1 of a gap (distance) formed so as to face the upper surface is defined. That is, the adhesive layer 51 having the dimension d1 in the thickness direction is filled and cured in the gap between the upper inner surface forming the space 33 and the upper surface of the protective cover 50.
  • a dimension d2 of a gap (distance) formed by the lower surface of the protective cover 50 and the upper surface of the prism 44 and the protective member 45 is defined. That is, the adhesive layer 51 having the dimension d2 in the thickness direction is filled and cured in a gap formed by the lower surface of the protective cover 50 and the upper surface of the prism 44 and the protective member 45 facing each other.
  • a gap (distance) dimension d3 formed by the lower surface of the image sensor 46 and the lower inner surface forming the space 33 is defined. That is, the adhesive layer 51 having the dimension d3 in the thickness direction is filled and cured in the gap formed by the lower surface of the image sensor 46 and the lower inner surface forming the space 33 facing each other.
  • the relationship between these dimensions d1, d2, and d3 is set so that the total dimension (d1 + d2) of the dimensions d1 and d2 is substantially the same as the dimension d3 (d1 + d2 ⁇ d3). That is, the adhesive layer 51 filled and cured above the prism 44 and the protective member 45 via the protective cover 50 has a dimension d1 + d2 in the thickness direction. The adhesive layer 51 filled and cured below the image sensor 46 has a dimension d3 in the thickness direction substantially the same as the dimension d1 + d2 in the thickness direction.
  • tip hard part 30 is formed in the substantially parallel plane with respect to the member which the inner surface which forms all the space parts 33 around a longitudinal direction opposes (FIG.3, FIG.4 and FIG.6). reference).
  • the endoscope distal end portion structure of the present embodiment forms the space portion 33, and the inner surface shape in the middle portion at the position where the block body 53 is provided is the upper inner surface of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33.
  • a dimension d4 of a gap (distance) formed so as to face the upper surface of the block body 53 is defined. That is, the adhesive layer 51 having the dimension d4 in the thickness direction is filled and cured in the gap formed by the upper inner surface forming the space portion 33 and the upper surface of the block body 53 facing each other.
  • a dimension d5 of a gap (distance) formed by the lower surface of the block 53 and the upper surface of the FPC 47 joined to the upper surface of the image sensor 46 is defined. That is, the gap between the lower surface of the block body 53 and the upper surface of the FPC 47 is filled and cured with the adhesive layer 51 having a dimension d5 in the thickness direction.
  • the FPC 47 may be configured to be electrically connected to the back surface of the image sensor 46 instead of being bonded to the top surface of the image sensor 46.
  • the total dimension (d4 + d5) of these dimensions d4 and d5 is a gap (distance) formed by the lower surface of the image sensor 46 and the lower inner surface of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33 facing each other. It is set to be substantially the same as the dimension d3 (d4 + d5 ⁇ d3). That is, the adhesive layer 51 that is filled and cured above the FPC 47 via the block body 53 has a dimension d4 + d5 in the thickness direction. The adhesive layer 51 filled and cured below the image sensor 46 has a dimension d3 in the thickness direction substantially the same as the dimension d1 + d2 in the thickness direction.
  • the middle portion of the distal end hard portion 30 at the position where the block body 53 is provided also has a plane substantially parallel to the member facing the inner surface forming all the space portions 33 around the longitudinal direction (see FIG. 3, see FIG. 4 and FIG.
  • the upper and lower surfaces of the image sensor 46 are surfaces around the longitudinal direction of the image sensor 46.
  • a surface on which the photoelectric conversion unit 46a is provided is an upper surface, and a surface symmetrical to the upper surface is a lower surface. .
  • the inner side surface of the distal end hard portion 30 that forms the space portion 33 at the position where the image sensor 46 is provided is formed with a plane substantially parallel to the side surface of the opposing image sensor 46 as shown in FIG.
  • a gap (distance) formed so that both inner side surfaces of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33 and the respective side surfaces of the facing image sensor 46 are opposed to each other.
  • Dimensions d6 and d7 That is, the adhesive layer 51 having dimensions d6 and d7 in the thickness direction is formed in the gaps formed between the inner side surfaces of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33 and the respective side surfaces of the opposing image sensor 46. Is filled and cured.
  • the side surfaces of the image sensor 46 are surfaces around the longitudinal direction of the image sensor 46 and are two left and right surfaces substantially orthogonal to the upper and lower surfaces.
  • the endoscope distal-end structure has a structure in which the protective cover 50, the prism 44, the protective member 45, the protection cover 50, the prism 44, the protective member 45,
  • the gaps in the space 33 in which the adhesive layer 51 that fills and cures the symmetrical position with respect to the image sensor 46 is formed through the block body 53 and the like are substantially the same.
  • the endoscope distal-end structure is formed directly around the four surfaces (upper, lower, left, and right surfaces) around the longitudinal direction of the plate-shaped image sensor 46, or the protective cover 50, the prism 44, the protective member 45, and the block.
  • the volume of the adhesive layer 51 that fills and hardens in the space portion 33 at the symmetrical position with respect to the image sensor 46 via the body 53 is substantially the same. That is, the adhesive layer 51 is filled and cured in the space portion 33 with a substantially uniform volume at a symmetrical position with respect to the image sensor 46, and the image sensor 46, the prism 44, the protection member 45, and the block body 53 are moved to the front end. It is fixed in the hard part 30.
  • the electronic endoscope apparatus 2 is based on the image sensor 46 based on the influence of the stress load due to sink marks or the like caused by volume shrinkage when the adhesive that becomes the adhesive layer 51 is cooled by thermosetting at the time of manufacture. It occurs substantially uniformly at the symmetrical position. Therefore, in particular, non-uniform stress does not occur at the joints of the image sensor 46 and the prism 44, the prism 44 and the protective member 45, and the image sensor 46 and the FPC 47, and the occurrence of peeling and damage is prevented.
  • the adhesive layer 51 is particularly prone to sink marks caused by volume shrinkage in a portion having a large thickness difference or a thick portion of the layer. Therefore, in the endoscope distal end structure according to the present embodiment, the thickness of the adhesive layer 51 around the longitudinal direction of the image sensor 46 is substantially uniform, and the distal rigid portion 30 that forms the space 33 with the image sensor 46.
  • the block body 53 is disposed at a portion where the distance from the inner surface of the adhesive layer increases, and the thickness of the adhesive layer 51 is reduced.
  • the endoscope distal-end structure reduces the influence of the stress due to the stress caused by the shrinkage caused by the volume shrinkage of the adhesive layer 51 with respect to the image sensor 46, and the malfunction of the image sensor 46 occurs. Can be prevented.
  • the adhesive layer 51 is formed so as to cover the entire periphery of the imaging unit 40, high-temperature and high-pressure steam resistance by autoclave sterilization is also ensured. Note that, even when the adhesive layer 51 expands during autoclave sterilization, the load due to the stress generated around the longitudinal direction of the image sensor 46 becomes substantially uniform, similar to the volume shrinkage described above. For this reason, the image sensor 46 and the prism 44, the prism 44 and the protective member 45, and the joints between the image sensor 46 and the FPC 47 are prevented from being peeled off or damaged, and the influence of the malfunction on the image sensor 46 itself is reduced. be able to.
  • the material of the package forming the image sensor 46 and the material of the block body 53 are formed of the same material or a material having substantially the same coefficient of thermal expansion, so that heating and cooling at the time of manufacture and high temperature processing by autoclave sterilization can be performed.
  • the expansion and contraction stress generated at the time can be made uniform. As a result, the image sensor 46 is prevented from having an uneven load, and the influence of the malfunction is reduced.
  • the block body 53 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the adhesive layer 51, the expansion / contraction due to temperature change is smaller than that of the adhesive layer 51.
  • the adhesive layer 51 is heated to a temperature at which the adhesive layer 51 is thermally cured, the block body 53 is not thermally expanded as compared with the adhesive layer 51, so that the adhesive layer 51 can be cured stably.
  • the block body 53 may control the volume of the adhesive layer 51 as described above using an electronic component such as a chip capacitor.
  • the endoscope distal end structure of the present embodiment improves the yield because the occurrence rate of defects in the image sensor 46 and the like is reduced at the time of manufacture while ensuring high-temperature and high-pressure steam resistance by autoclave sterilization. Can be made.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the tip portion where the imaging unit is disposed
  • FIG. 10 is taken along line XX in FIG. Sectional drawing of a front-end
  • FIG. 11 is sectional drawing of the front-end
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals for the convenience of description, and detailed description and operational effects of those components are omitted.
  • the block body 53 described in the first embodiment is not provided in the space 33 of the distal end hard portion 30, as shown in FIGS. 9 and 10.
  • the distal end is hard so that the dimension (thickness) in the thickness direction of the adhesive layer 51 filled and cured from the middle of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined to the upper and lower surfaces of the base end portion is substantially the same.
  • the shape of the space portion 33 of the portion 30 is defined. In other words, in the endoscope distal end structure here, the space portion 33 in the proximal end portion from the middle of the image sensor 46 (the proximal end face position of the protection member 45) fills the position in the vertical direction with respect to the image sensor 46.
  • the external dimensions are defined so that the volume of the adhesive layer 51 to be cured is uniform.
  • the inner surface shape of the distal end hard portion 30 is as shown in FIG. 9 from the middle of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined to the proximal end portion.
  • a dimension d8 of a gap (distance) formed by the upper inner surface of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33 and the upper surface of the image sensor 46 facing each other is defined. That is, in the gap formed between the upper surface of the base end portion and the upper inner surface of the distal end hard portion 30 forming the space portion 33 in the middle of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined, The adhesive layer 51 having the dimension d8 is filled and cured.
  • the inner surface shape of the distal end hard portion 30 is formed such that the lower inner surface forming the space portion 33 and the lower surface of the image sensor 46 face each other from the middle to the base end portion of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined.
  • a dimension d9 of the gap (distance) is defined. That is, an adhesive layer having a dimension d9 in the thickness direction is formed in a gap formed between the lower surface of the base end portion and the lower inner surface forming the space portion 33 in the middle of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined. 51 is filled and cured.
  • the relationship between these dimensions d8 and d9 is set so that the dimension d8 and the dimension d9 are substantially the same (d8 ⁇ d9). That is, in the endoscope distal end structure according to the present embodiment, the thickness (thickness) is equal in the vertical direction from the middle to the base end portion of the image sensor 46 to which the prism 44 is not joined, with the image sensor 46 as a boundary.
  • the adhesive layer 51 of the direction dimensions d8, d9) is filled and cured.
  • the endoscope distal end structure has an image directly around the image sensor 46 arranged in the space 33 of the distal end hard portion 30 via the prism 44 or the protection member 45.
  • the gaps in the space 33 in which the adhesive layer 51 that fills and cures at a symmetrical position with respect to the sensor 46 is formed are substantially the same. That is, the endoscope distal end structure here is directly around the four surfaces (upper and lower left and right surfaces) around the longitudinal direction of the plate-like image sensor 46, as in the first embodiment, or Via the prism 44 or the protective member 45, the volume of the adhesive layer 51 that fills and hardens the space 33 in the symmetrical position with respect to the image sensor 46 is substantially the same.
  • the influence of the stress load due to the expansion and contraction of the adhesive layer 51 during manufacturing, autoclave sterilization, etc. causes the image sensor 46 to be affected. Since it occurs substantially uniformly at the reference symmetrical position, in particular, non-uniform stress does not occur at each joint between the image sensor 46 and the prism 44, the prism 44 and the protective member 45, and the image sensor 46 and the FPC 47, and peeling or damage occurs. Is prevented from occurring.
  • the yield rate is improved because the occurrence rate of defects in the image sensor 46 and the like is reduced at the time of manufacture while ensuring high-temperature and high-pressure steam resistance by autoclave sterilization. Can be made.
  • the distal end hard portion 30, which forms the outer shape of the distal end portion 6, has a non-cross-sectional view in which a protruding portion 30 a is formed on a part of the outer peripheral surface in accordance with the shape of the space portion 33. It has a circular shape.
  • the distal end hard portion 30 formed with such a protrusion 30 a is configured to reduce as much as possible the enlargement of the outer shape around the longitudinal direction due to the shape of the space portion 33.
  • the distal end hard portion 30 has a larger outer shape around the longitudinal direction than the configuration in which the protruding portion 30a of FIG.
  • the configuration of the FPC 47 in each of the above embodiments is not limited to this, and a TAB tape may be used.
  • each embodiment includes various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

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

内視鏡先端部構造
　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。

Claims (5)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
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