JP2017046854A - Endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope.
従来、医療分野又は工業分野において、患者の体内、機器、又は構造物の内部を撮像するための内視鏡が普及している。この種の内視鏡では、観察対象の内部に挿入される挿入部において、撮像部位からの光を対物レンズ系によってイメージセンサの受光面に結像させる。内視鏡は、その結像光を電気信号に変換し、信号ケーブルを介して外部の画像処理装置等に映像信号として送信する。 2. Description of the Related Art Conventionally, endoscopes for imaging the inside of a patient's body, equipment, or structure are widely used in the medical field or the industrial field. In this type of endoscope, light from an imaging region is imaged on a light receiving surface of an image sensor by an objective lens system in an insertion portion inserted into an observation target. The endoscope converts the imaged light into an electrical signal and transmits it as a video signal to an external image processing device or the like via a signal cable.
例えば医療分野において用いられる内視鏡では、被施術者の負担を軽減するために、被施術者の体内等に挿入される先端側の挿入部の外径において更なる細径化が重要となっている。従来、通常径の経口内視は、最大外径が8〜9mm程度であった。このため、挿入時に舌根部に触れやすく、被施術者に吐き気や息苦しさを伴う場合があった。そこで、近年、細径経鼻内視鏡が急速に普及している。細径経鼻内視鏡は、最大外径が従来の経口内視鏡の約半分の5〜6mm程度である。このため、細径経鼻内視鏡は、経鼻挿入が可能となり、5mm程度と細いことも相俟って、嘔吐反射が少なく、挿入もあまり気にならないことが多い。 For example, in an endoscope used in the medical field, in order to reduce the burden on the patient, it is important to further reduce the outer diameter of the insertion portion on the distal end side inserted into the body of the patient. ing. Conventionally, the normal outer diameter of the oral endoscope has a maximum outer diameter of about 8 to 9 mm. For this reason, it is easy to touch a tongue base part at the time of insertion, and the patient may be accompanied by nausea and breathlessness. Therefore, in recent years, small-diameter nasal endoscopes are rapidly spreading. The small-diameter nasal endoscope has a maximum outer diameter of about 5 to 6 mm, which is about half that of a conventional oral endoscope. For this reason, the small-diameter nasal endoscope can be inserted through the nasal cavity, coupled with the thinness of about 5 mm, there are few vomiting reflections, and the insertion is often not bothered.
例えば、図26に示す特許文献1の電子内視鏡システム501は、内視鏡503と、光源装置505と、ビデオプロセッサ507と、モニタ509とから主に構成されている。内視鏡503は、長尺で細長な挿入部511と、操作部513と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル515とを有して構成されている。内視鏡503の挿入部511は、被施術者に挿入される先端側から順に先端部517と、湾曲部519と、可撓管部521とを有して構成されている。操作部513は、操作部本体523と、挿入部511に各種処置具を挿通する処置具チャンネル挿通部525とを有して構成されている。操作部本体523には、湾曲部519を湾曲操作するための湾曲操作ノブ527が配設される。湾曲操作ノブ527は、湾曲部519を上下方向に湾曲操作するためのUD湾曲操作ノブ529と、湾曲部519を左右方向に湾曲操作するためのRL湾曲操作ノブ531とからなる。 For example, the electronic endoscope system 501 of Patent Document 1 shown in FIG. 26 mainly includes an endoscope 503, a light source device 505, a video processor 507, and a monitor 509. The endoscope 503 includes a long and narrow insertion portion 511, an operation portion 513, and a universal cable 515 that is an electric cable. The insertion portion 511 of the endoscope 503 is configured to include a distal end portion 517, a bending portion 519, and a flexible tube portion 521 in this order from the distal end side inserted into the patient. The operation unit 513 includes an operation unit main body 523 and a treatment instrument channel insertion part 525 for inserting various treatment instruments into the insertion part 511. A bending operation knob 527 for bending the bending portion 519 is disposed on the operation portion main body 523. The bending operation knob 527 includes a UD bending operation knob 529 for bending the bending portion 519 in the vertical direction and an RL bending operation knob 531 for bending the bending portion 519 in the left-right direction.
また、図27に示す特許文献2の内視鏡533は、先端部に外筒535を備える。外筒535には、充填された遮光性材料537によって覆われた撮像機構539が設けられる。撮像機構539は、一方の表面に受光部541を有する撮像素子543と、撮像素子543の受光部541が設けられる表面を覆うカバー部材545と、撮像素子543の受光部541に光学的に結合したレンズユニット547と、フレキシブルプリント配線板549とを備える。レンズユニット547は、対物側から対物カバー部材551、絞り553、平凸レンズ555、平凸レンズ557と、これらを固定した鏡筒559とを有する。平凸レンズ557とカバー部材545との間は、接着剤561で固定される。 In addition, an endoscope 533 of Patent Document 2 shown in FIG. 27 includes an outer cylinder 535 at the tip. The outer cylinder 535 is provided with an imaging mechanism 539 covered with a light-shielding material 537 filled. The imaging mechanism 539 is optically coupled to the imaging element 543 having the light receiving part 541 on one surface, the cover member 545 covering the surface on which the light receiving part 541 of the imaging element 543 is provided, and the light receiving part 541 of the imaging element 543. A lens unit 547 and a flexible printed wiring board 549 are provided. The lens unit 547 includes an objective cover member 551, a diaphragm 553, a plano-convex lens 555, a plano-convex lens 557, and a lens barrel 559 to which these are fixed, from the object side. The plano-convex lens 557 and the cover member 545 are fixed with an adhesive 561.
ところで、内視鏡は、外径の更なる小型化(例えば、特許文献1の先端側又は特許文献2の対物側である挿入部の外径の細径化)が求められている。これは、上記した既存の細径経鼻内視鏡ではなく、既存の細径経鼻内視鏡では被施術者の体内に挿入が困難な部位(例えば血管のような非常に径が細い管や孔)に挿入してその内部の詳細を観察したいという医学的要請に基づく。 By the way, the endoscope is required to further reduce the outer diameter (for example, to reduce the outer diameter of the insertion portion on the distal end side of Patent Document 1 or the objective side of Patent Document 2). This is not the above-described existing small-diameter nasal endoscope, but the existing small-diameter nasal endoscope is difficult to insert into the body of the patient (for example, a very thin tube such as a blood vessel). Based on a medical request to insert it into a hole and observe the details inside.
しかしながら、特許文献1に開示される内視鏡503は、同文献の図1に示されている外観、及び適用例の記載(例えば生体の上部又は下部の消化器官に挿入するため挿入部511が可撓性のある所謂軟性鏡)から、主に人体の消化管に挿入されるものであると推察される。このため、例えば人体の血管のような非常に径が細い管や孔に挿入してその内部を観察することが困難である。 However, the endoscope 503 disclosed in Patent Document 1 has an appearance and description of an application example shown in FIG. 1 of the same document (for example, an insertion portion 511 for inserting into an upper or lower digestive organ of a living body). It is presumed that it is mainly inserted into the human digestive tract from a so-called flexible mirror having flexibility. For this reason, it is difficult to observe the inside by inserting into a tube or hole having a very small diameter such as a blood vessel of a human body.
また、特許文献2に開示される内視鏡533では、撮像機構539において、鏡筒559の外径よりも撮像素子543及びフレキシブルプリント配線板549が半径方向において大きくなっている。これに加え、内視鏡533は、これらの部材からなる撮像機構539を外筒535に収容し、外筒535に充填した遮光性材料537によって撮像機構539を覆う構成となっている。このため、鏡筒559より半径方向の外側にはみ出す撮像素子543及びフレキシブルプリント配線板549の距離、及び外筒535の厚みが、小型化には不利な構造となっている。また、外筒535を必要とするため、部品点数が多くなり、コストも増大する。 In the endoscope 533 disclosed in Patent Document 2, in the imaging mechanism 539, the imaging element 543 and the flexible printed wiring board 549 are larger in the radial direction than the outer diameter of the lens barrel 559. In addition, the endoscope 533 has a configuration in which an imaging mechanism 539 made of these members is accommodated in an outer cylinder 535 and the imaging mechanism 539 is covered with a light-shielding material 537 filled in the outer cylinder 535. For this reason, the distance between the imaging element 543 and the flexible printed wiring board 549 that protrudes outward in the radial direction from the lens barrel 559 and the thickness of the outer cylinder 535 are disadvantageous for downsizing. Moreover, since the outer cylinder 535 is required, the number of parts increases and the cost also increases.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、内視鏡において、小型化(例えば先端側の挿入部位における外径の細径化)、及びコスト低減を図ることができる内視鏡を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides an endoscope that can be reduced in size (for example, the outer diameter of the insertion portion on the distal end side is reduced) and cost can be reduced. There is to do.
本発明は、レンズ支持部材に複数のレンズを収容するレンズユニットと、撮像面が素子カバーガラスによって覆われる撮像素子と、前記撮像面の中心に前記複数のレンズのそれぞれの光軸を一致させた前記レンズユニットと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、最大外径が前記撮像素子の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部と、前記レンズユニットの少なくとも一部及び前記撮像素子をモールド樹脂によって被覆して固定するモールド部と、前記先端部と同一外径で形成されて前記モールド部の少なくとも一部を覆って接続される管状のシースと、を備える、内視鏡を提供する。 According to the present invention, a lens unit that houses a plurality of lenses in a lens support member, an image pickup device whose image pickup surface is covered with an element cover glass, and the optical axes of the plurality of lenses coincide with the center of the image pickup surface. An adhesive resin for fixing the lens unit and the element cover glass, and a tip portion formed in a range of a finite diameter corresponding to a diameter of a circumscribed circle of the substrate of the imaging element to 1.8 mm; A mold part that covers and fixes at least a part of the lens unit and the imaging element with a mold resin, and a tubular part that is formed with the same outer diameter as the tip part and covers at least a part of the mold part An endoscope comprising a sheath.
本発明によれば、内視鏡において小型化、コスト低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size and cost of an endoscope.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る内視鏡を具体的に開示した各実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments that specifically disclose an endoscope according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
先ず、最初に各実施形態の内視鏡に共通する基本構成例について説明する。なお、構成例とは本発明に係る内視鏡が備えることのできる構成要件である。本発明に係る内視鏡は、以下の各構成例を相互に重複して備えることを排除しない。 First, a basic configuration example common to the endoscopes of the embodiments will be described first. The configuration example is a configuration requirement that can be provided in the endoscope according to the present invention. The endoscope according to the present invention does not exclude that the following configuration examples are provided overlapping each other.
(第1の実施形態)
<基本構成例>
図1は、各実施形態の内視鏡を用いた内視鏡システムの一例を示す全体構成図である。図1では、内視鏡11及びビデオプロセッサ19を含む内視鏡システム13の全体構成を斜視図にて示している。
(First embodiment)
<Example of basic configuration>
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of an endoscope system using the endoscope of each embodiment. FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration of the endoscope system 13 including the endoscope 11 and the video processor 19.
なお、本明細書において説明に用いる方向については、各図中の方向の記載に従うとする。ここで、「上」、「下」は、水平面に置かれたビデオプロセッサ19の上と下にそれぞれ対応し、「前(先)」、「後」は、内視鏡本体(以降「内視鏡11」という)の挿入部21の先端側とプラグ部23の基端側(言い換えると、ビデオプロセッサ19側)にそれぞれ対応する。 Note that the directions used in the description in the present specification are the same as those in each direction. Here, “upper” and “lower” correspond to the upper and lower sides of the video processor 19 placed on the horizontal plane, respectively, and “front (front)” and “rear” refer to the endoscope main body (hereinafter “endoscope 11”). Corresponds to the distal end side of the insertion portion 21 and the proximal end side of the plug portion 23 (in other words, the video processor 19 side).
図1に示すように、内視鏡システム13は、例えば医療用の軟性鏡である内視鏡11と、観察対象(例えば人体の血管)の内部を撮影して得られた静止画又は動画に対して周知の画像処理等を行うビデオプロセッサ19と含む構成である。内視鏡11は、略前後方向に延在し、観察対象の内部に挿入される挿入部21と、挿入部21の後部が接続されるプラグ部23とを備える。 As shown in FIG. 1, the endoscope system 13 includes, for example, an endoscope 11 that is a medical flexible endoscope and a still image or a moving image obtained by photographing the inside of an observation target (for example, a blood vessel of a human body). On the other hand, it has a configuration including a video processor 19 for performing known image processing and the like. The endoscope 11 includes an insertion portion 21 that extends substantially in the front-rear direction and is inserted into the observation target, and a plug portion 23 to which the rear portion of the insertion portion 21 is connected.
ビデオプロセッサ19は、前壁25に開口するソケット部27を有している。ソケット部27には内視鏡11のプラグ部23の後部が挿入され、これにより、内視鏡11はビデオプロセッサ19との間で電力及び各種信号(映像信号、制御信号など)の送受が可能である。 The video processor 19 has a socket portion 27 that opens to the front wall 25. The rear portion of the plug portion 23 of the endoscope 11 is inserted into the socket portion 27, whereby the endoscope 11 can send and receive power and various signals (video signals, control signals, etc.) to and from the video processor 19. It is.
上述した電力及び各種信号は、軟性部29の内部に挿通された伝送ケーブル31(図3又は図4参照)を介してプラグ部23から軟性部29に導かれる。先端部15に設けられた撮像素子33が出力した画像データは、伝送ケーブル31を介してプラグ部23からビデオプロセッサ19に伝送される。ビデオプロセッサ19は、プラグ部23から伝送された画像データに対して色補正、階調補正等の周知の画像処理を施して、画像処理後の画像データを表示装置(不図示)に出力する。表示装置は、例えば液晶表示パネル等の表示デバイスを有するモニタ装置であり、内視鏡11によって撮像された被写体の画像(例えば被写体である人物の血管内の様子を示す画像データ)を表示する。 The electric power and various signals described above are guided from the plug portion 23 to the soft portion 29 via the transmission cable 31 (see FIG. 3 or FIG. 4) inserted into the soft portion 29. Image data output from the image sensor 33 provided at the distal end portion 15 is transmitted from the plug portion 23 to the video processor 19 via the transmission cable 31. The video processor 19 performs known image processing such as color correction and gradation correction on the image data transmitted from the plug unit 23, and outputs the image data after the image processing to a display device (not shown). The display device is a monitor device having a display device such as a liquid crystal display panel, for example, and displays an image of a subject imaged by the endoscope 11 (for example, image data indicating a state in a blood vessel of a person who is the subject).
挿入部21は、プラグ部23に後端が接続された可撓性の軟性部29と、軟性部29の先端に連なる先端部15とを有している。軟性部29は各種の内視鏡検査、内視鏡手術等の方式に対応する適切な長さを有する。軟性部29は、例えば螺旋状に巻回された金属薄板の外周にネットを被せ、更に、その外周に被覆を被せることにより構成され、十分な可撓性を有するように形成される。軟性部29は、先端部15とプラグ部23との間を接続する。 The insertion portion 21 has a flexible soft portion 29 whose rear end is connected to the plug portion 23, and a distal end portion 15 connected to the distal end of the soft portion 29. The flexible portion 29 has an appropriate length corresponding to various methods such as endoscopic examination and endoscopic surgery. The soft part 29 is configured by covering the outer periphery of a thin metal plate wound in a spiral shape with a net and further covering the outer periphery thereof, and is formed to have sufficient flexibility. The flexible part 29 connects between the tip part 15 and the plug part 23.
以下説明する各実施形態の内視鏡11,111は、細径で形成されることにより、細径の体腔への挿入が可能となる。細径の体腔は、人体の血管に限定されず、例えば尿管、すい管、胆管、細気管支等が含まれる。つまり、内視鏡11,111は、人体の血管、尿管、すい管、胆管、細気管支等への挿入を可能とすることができる。言い換えると、内視鏡11,111は、血管内の病変の観察に用いることができる。内視鏡11,111は、動脈硬化性プラークの同定において有効となる。また、心臓カテーテル検査時の内視鏡による観察にも適用可能となる。更に、内視鏡11,111は、血栓や動脈硬化性の黄色プラークの検出にも有効となる。なお、動脈硬化病変では、色調(白色、淡黄色、黄色)や、表面(平滑、不整)が観察される。血栓では、色調(赤色、白色、暗赤色、黄色、褐色、混色)が観察される。 The endoscopes 11 and 111 of each embodiment described below can be inserted into a narrow body cavity by being formed with a small diameter. The narrow body cavity is not limited to the blood vessels of the human body, and includes, for example, the ureter, pancreatic duct, bile duct, bronchiole and the like. That is, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into blood vessels, ureters, pancreatic ducts, bile ducts, bronchioles, and the like of the human body. In other words, the endoscopes 11 and 111 can be used for observing lesions in blood vessels. The endoscopes 11 and 111 are effective in identifying atherosclerotic plaques. Further, the present invention can be applied to observation with an endoscope at the time of cardiac catheter examination. Furthermore, the endoscopes 11 and 111 are also effective in detecting thrombus and arteriosclerotic yellow plaque. In arteriosclerotic lesions, color tone (white, light yellow, yellow) and surface (smooth, irregular) are observed. In the thrombus, a color tone (red, white, dark red, yellow, brown, mixed color) is observed.
また、内視鏡11,111は、腎盂・尿管がんや、特発性腎出血の診断・治療に用いることができる。この場合、内視鏡11,111は、尿道から膀胱内に挿入され、更に尿管内にまで進めて、尿管と腎盂の中を観察することができる。 Further, the endoscopes 11 and 111 can be used for diagnosis and treatment of renal pelvis / ureter cancer and idiopathic renal bleeding. In this case, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the bladder from the urethra and further advanced into the ureter to observe the inside of the ureter and the renal pelvis.
また、内視鏡11,111は、十二指腸に開口するファーター乳頭への挿入が可能となる。胆汁は、肝臓から造られ胆管を通って、また膵液は膵臓から造られ膵管を通って十二指腸にあるファーター乳頭から排出される。内視鏡11,111は、胆管及び膵管の開口部であるファーター乳頭から挿入し、胆管又は膵管の観察を可能とすることができる。 In addition, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the papilla that opens to the duodenum. Bile is made from the liver and passes through the bile duct, and pancreatic juice is made from the pancreas and passes through the pancreatic duct and drains from the papilla in the duodenum. The endoscopes 11 and 111 can be inserted from a pharter papilla, which is an opening of the bile duct and pancreatic duct, to enable observation of the bile duct or pancreatic duct.
更に、内視鏡11,111は、気管支への挿入が可能となる。内視鏡11,111は、背臥位となった検体(つまり、被施術者)の口腔又は鼻腔から挿入される。内視鏡11,111は、咽頭、喉頭を過ぎ、声帯を視認しつつ気管へ挿入される。気管支は分岐するたびに細くなる。例えば最大外径Dmaxが2mm未満の内視鏡11,111によれば、亜区域気管支まで内腔の確認が可能となる。 Furthermore, the endoscopes 11 and 111 can be inserted into the bronchus. The endoscopes 11 and 111 are inserted from the oral cavity or nasal cavity of a specimen (that is, a patient) in a supine position. The endoscopes 11 and 111 pass through the pharynx and larynx and are inserted into the trachea while visually checking the vocal cords. The bronchi get thinner every time they branch. For example, according to the endoscopes 11 and 111 having the maximum outer diameter Dmax of less than 2 mm, the lumen can be confirmed up to the sub-region bronchus.
次に、第1の実施形態の内視鏡が有する各種の構成例について説明する。第1の実施形態の内視鏡11は、第1構成例から第17構成例の各構成を有することができる。 Next, various configuration examples included in the endoscope according to the first embodiment will be described. The endoscope 11 of the first embodiment can have each configuration from the first configuration example to the seventeenth configuration example.
図2は、第1の実施形態の内視鏡11の先端部15を前側から見た様子を示す斜視図である。図3は、第1の実施形態の内視鏡11の先端部15の一例を示す断面図である。図4は、第1の実施形態の内視鏡11の離間部47に接着用樹脂37が充填された構成の一例を示す断面図である。図5は、第1の実施形態の内視鏡11の導体接続部49に伝送ケーブル31が接続された撮像素子33を後側から見た様子を示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which the distal end portion 15 of the endoscope 11 according to the first embodiment is viewed from the front side. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the distal end portion 15 of the endoscope 11 according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration in which the bonding resin 37 is filled in the separation portion 47 of the endoscope 11 according to the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which the imaging element 33 in which the transmission cable 31 is connected to the conductor connection portion 49 of the endoscope 11 according to the first embodiment is viewed from the rear side.
図2では、図1に示した内視鏡11の先端部15の構成を斜視図にて示している。図3では、図2に示した先端部15の構成を断面図にて示している。図4では、図2に示した先端部15においてモールド樹脂17を除いた構成を断面図にて示している。図5では、図4に示した撮像素子33をレンズユニット35と反対側から見た構成を斜視図にて示している。 2, the configuration of the distal end portion 15 of the endoscope 11 shown in FIG. 1 is shown in a perspective view. 3, the structure of the front-end | tip part 15 shown in FIG. 2 is shown with sectional drawing. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which the mold resin 17 is removed from the distal end portion 15 shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a configuration in which the image sensor 33 shown in FIG. 4 is viewed from the side opposite to the lens unit 35.
<第1構成例>
第1構成例の内視鏡11は、レンズ支持部材39にレンズを収容するレンズユニット35と、撮像面が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、撮像素子33の撮像面と反対側(つまり、後側)の面に設けられた4つの導体接続部49のそれぞれに接続される4本の電線45を有する伝送ケーブル31と、を備える。
<First configuration example>
The endoscope 11 of the first configuration example includes a lens unit 35 that accommodates a lens in a lens support member 39, an image sensor 33 whose imaging surface is covered by an element cover glass 43, and an optical axis of the lens at the center of the imaging surface An adhesive resin 37 for fixing the matched lens unit 35 and the element cover glass 43, and each of the four conductor connecting portions 49 provided on the surface opposite to the imaging surface (that is, the rear side) of the imaging device 33. A transmission cable 31 having four electric wires 45 connected to each other.
レンズ支持部材39には、光学材料(例えばガラス、樹脂等)により形成された複数(図示例では、3枚)のレンズL1〜L3と、レンズL1及びレンズL2の間に挟まれて形成された絞り51とが互いに光軸の方向に近接した状態で組み込まれている。絞り51はレンズL2又はレンズ93への入射光量の調整に設けられており、絞り51を通過した光だけがレンズL2又はレンズ93に入射することが可能となる。なお、近接とは、レンズ相互間の接触による傷付きを避けるために僅かに離間している意味である。レンズL1〜L3は、全周にわたってレンズ支持部材39の内周面に接着剤により固定されている。 The lens support member 39 is formed by being sandwiched between a plurality of (three in the illustrated example) lenses L1 to L3, and the lenses L1 and L2 formed of an optical material (for example, glass, resin, etc.). The stop 51 is incorporated in a state of being close to each other in the direction of the optical axis. The diaphragm 51 is provided for adjusting the amount of light incident on the lens L2 or the lens 93, and only light that has passed through the diaphragm 51 can enter the lens L2 or the lens 93. Note that the proximity means that the lens is slightly separated in order to avoid damage due to contact between the lenses. The lenses L1 to L3 are fixed to the inner peripheral surface of the lens support member 39 with an adhesive over the entire circumference.
なお、以降の説明において「接着剤」の用語は、固体物の面と面とを接着するために用いる物質という厳密な意味ではなく、2つの物の結合に用いることができる物質、或いは硬化した接着剤が気体及び液体に対する高いバリア性を備えている場合は、封止材としての機能を有する物質という広い意味で用いられる。 In the following description, the term “adhesive” does not have a strict meaning of a substance used for bonding the surfaces of solid objects, but is a substance that can be used to bond two objects or has been cured. When the adhesive has a high barrier property against gas and liquid, it is used in a broad sense as a substance having a function as a sealing material.
レンズ支持部材39の前端はレンズL1によって、レンズ支持部材39の後端はレンズL3によって密閉(封止)されており、レンズ支持部材39の内部に空気又は水分等が侵入しないよう構成されている。従って、空気等はレンズ支持部材39の一端から他端へと抜けることができない。なお、以降の説明では、レンズL1〜L3を合わせて光学レンズ群LNZという。 The front end of the lens support member 39 is sealed (sealed) by the lens L1 and the rear end of the lens support member 39 is sealed by the lens L3, so that air or moisture does not enter the lens support member 39. . Therefore, air or the like cannot escape from one end of the lens support member 39 to the other end. In the following description, the lenses L1 to L3 are collectively referred to as an optical lens group LNZ.
レンズ支持部材39を構成する金属材料としては、例えばニッケルが用いられる。ニッケルは、剛性率が比較的高くかつ耐食性も高く、先端部15を構成する材料として適している。また、内視鏡11を用いた検査時又は手術時に先端部15からレンズ支持部材39を構成するニッケルが直接的に露出しないように、検査前又は手術前の時点で、レンズ支持部材39の周囲はモールド樹脂17によってムラ無く被覆され、かつ先端部15が生体適合コーティングを施されることが好ましい。ニッケルに代えて例えば銅ニッケル合金を用いてもよい。銅ニッケル合金も高い耐食性を有しており、先端部15を構成する材料として適している。また、レンズ支持部材39を構成する金属材料としては、好ましくは、電鋳(電気めっき)によって製造が可能な材料が選択される。ここで、電鋳を利用する理由は、電鋳によって製造される部材の寸法精度は1μm未満(いわゆるサブミクロン精度)と極めて高く、更に多数の部材を製造した際のばらつきも小さいからである。また、レンズ支持部材39を構成する金属材料として、ステンレス鋼(例えばSUS316)を用いてもよい。ステンレス鋼(SUS管とも言われる)は生体適合性が高く、例えば人体の血管等の細径な部位に挿入される内視鏡として適すると考えられる。レンズ支持部材39は極めて小さな部材であり、内外径寸法の誤差は内視鏡11の光学性能(つまり、撮像された画像の画質)に影響を与える。レンズ支持部材39を例えばニッケル電鋳管により構成することで、小径にもかかわらず高い寸法精度を確保して高画質な画像を撮像することが可能な内視鏡11が得られる。 As a metal material constituting the lens support member 39, for example, nickel is used. Nickel has a relatively high rigidity and high corrosion resistance, and is suitable as a material constituting the tip portion 15. Further, around the lens support member 39 before the examination or before the operation, the nickel constituting the lens support member 39 is not directly exposed from the distal end portion 15 during the examination using the endoscope 11 or during the operation. It is preferable that the resin is uniformly coated with the mold resin 17 and the tip portion 15 is provided with a biocompatible coating. Instead of nickel, for example, a copper nickel alloy may be used. The copper nickel alloy also has high corrosion resistance and is suitable as a material constituting the tip portion 15. Moreover, as a metal material which comprises the lens support member 39, Preferably, the material which can be manufactured by electroforming (electroplating) is selected. Here, the reason why electroforming is used is that the dimensional accuracy of a member manufactured by electroforming is extremely high, less than 1 μm (so-called submicron accuracy), and the variation when a large number of members are manufactured is small. Further, as the metal material constituting the lens support member 39, stainless steel (for example, SUS316) may be used. Stainless steel (also referred to as a SUS tube) has high biocompatibility and is considered suitable as an endoscope that is inserted into a small-diameter site such as a blood vessel of a human body. The lens support member 39 is an extremely small member, and an error in the inner and outer diameter dimensions affects the optical performance of the endoscope 11 (that is, the image quality of the captured image). By configuring the lens support member 39 with, for example, a nickel electroformed tube, it is possible to obtain the endoscope 11 capable of capturing a high-quality image while ensuring high dimensional accuracy despite a small diameter.
レンズ支持部材39は、金属以外にシート材等であってもよい、レンズ支持部材39は、レンズユニット35の各レンズの光軸を合わせる際の位置決めが達成できればよい。レンズユニット35が、モールド樹脂17によって覆われれば、各レンズは相互の相対位置が固定される。このため、レンズ支持部材39には、従来の複数のレンズを支持するために使用されていた鏡筒に対し、強度が小さく、厚みが薄く、重量が軽い材質のものが使用可能となる。これにより、内視鏡11における先端部15の細径化に寄与することが可能となる。なお、レンズ支持部材39は、従来と同様の金属製の鏡筒を用いることを排除するものではない。 The lens support member 39 may be a sheet material or the like other than metal. The lens support member 39 only needs to achieve positioning when aligning the optical axes of the lenses of the lens unit 35. When the lens unit 35 is covered with the mold resin 17, the relative positions of the lenses are fixed. For this reason, the lens support member 39 can be made of a material that has a lower strength, a smaller thickness, and a lighter weight than a conventional barrel used to support a plurality of lenses. Thereby, it becomes possible to contribute to the diameter reduction of the front-end | tip part 15 in the endoscope 11. FIG. The lens support member 39 does not exclude the use of a metal barrel similar to the conventional one.
図5に示すように、撮像素子33は、例えば前後方向から見て正方形形状をなす小型のCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)の撮像デバイスにより構成される。撮像素子33では、外部から入射した光が、レンズ支持部材39内の光学レンズ群LNZによって撮像面41に結像する。また、撮像素子33では、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる。 As shown in FIG. 5, the imaging element 33 is configured by a small CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) imaging device having a square shape when viewed from the front-rear direction, for example. In the imaging element 33, light incident from the outside forms an image on the imaging surface 41 by the optical lens group LNZ in the lens support member 39. In the imaging device 33, the imaging surface 41 is covered with an element cover glass 43.
接着用樹脂37は、例えばUV・熱硬化性樹脂によって構成される。接着用樹脂37は、透光性を有し、屈折率が空気に近いものが好ましい。接着用樹脂37として、UV・熱硬化性樹脂を用いる場合、外表部分を紫外線照射により硬化できるとともに、紫外線を照射できない充填接着剤の内部を、熱処理によって硬化させることができる。接着用樹脂37は、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35を、素子カバーガラス43に固定する。これにより、レンズユニット35と撮像素子33とが接着用樹脂37によって直接接着されて固定され、つまり、レンズユニット35と撮像素子33とが接着用樹脂37を介して直付けされる。接着用樹脂37は、例えば最終的な硬度を得るためには熱処理を必要とするが、紫外線照射によってもある程度の硬度まで硬化が進行するタイプの接着剤である。 The adhesive resin 37 is made of, for example, a UV / thermosetting resin. The adhesive resin 37 preferably has a light transmitting property and has a refractive index close to that of air. When a UV / thermosetting resin is used as the adhesive resin 37, the outer surface portion can be cured by ultraviolet irradiation, and the inside of the filled adhesive that cannot be irradiated with ultraviolet rays can be cured by heat treatment. The adhesive resin 37 fixes the lens unit 35 with the optical axis of the lens coincident with the center of the imaging surface 41 to the element cover glass 43. Thereby, the lens unit 35 and the image sensor 33 are directly bonded and fixed by the adhesive resin 37, that is, the lens unit 35 and the image sensor 33 are directly attached via the adhesive resin 37. The adhesive resin 37 is, for example, an adhesive that requires heat treatment in order to obtain final hardness, but cures to a certain degree of hardness even when irradiated with ultraviolet rays.
なお、内視鏡11では、素子カバーガラス43に対面するレンズの光出射面が凹面である場合、レンズの周囲の円環端面であるコバ部55が素子カバーガラス43に接着される。この際、レンズの外周、レンズ支持部材39の外周も同時に接着用樹脂37によって固定されてもよい。レンズのコバ部55が素子カバーガラス43に接着されることで、レンズと撮像素子33との間に、空気層が設けられる。レンズと撮像素子33との間に、空気層が設けられることで、レンズの光学的性能を高めることができる。例えば、レンズから空気層への出射光の屈折率差を大きくでき、光を屈折させるためのパワーが得られる。これにより、解像度を高める、画角を大きくするなどの光学設計が容易になる。その結果、内視鏡11により撮像された画像の画質が向上する。 In the endoscope 11, when the light exit surface of the lens facing the element cover glass 43 is a concave surface, the edge portion 55 that is an end surface of the ring around the lens is bonded to the element cover glass 43. At this time, the outer periphery of the lens and the outer periphery of the lens support member 39 may be simultaneously fixed by the adhesive resin 37. By bonding the edge portion 55 of the lens to the element cover glass 43, an air layer is provided between the lens and the imaging element 33. By providing an air layer between the lens and the image sensor 33, the optical performance of the lens can be improved. For example, the difference in refractive index of the emitted light from the lens to the air layer can be increased, and power for refracting light can be obtained. This facilitates optical design such as increasing the resolution and increasing the angle of view. As a result, the image quality of the image captured by the endoscope 11 is improved.
撮像素子33の背面側の後部には、4つの導体接続部49が設けられる。導体接続部49は、例えばLGA(Land grid array)によって形成することができる。4つの導体接続部49は、一対の電力接続部と、一対の信号接続部とからなる。4つの導体接続部49は、伝送ケーブル31の4本の電線45と電気的に接続される。伝送ケーブル31は、電線45である一対の電力線と、電線45である一対の信号線とからなる。即ち、導体接続部49の一対の電力接続部には、伝送ケーブル31の一対の電力線が接続される。導体接続部49の一対の信号接続部には、伝送ケーブル31の一対の信号線が接続される。 Four conductor connection portions 49 are provided on the rear side of the image sensor 33. The conductor connecting portion 49 can be formed by, for example, an LGA (Land grid array). The four conductor connection parts 49 are composed of a pair of power connection parts and a pair of signal connection parts. The four conductor connection portions 49 are electrically connected to the four electric wires 45 of the transmission cable 31. The transmission cable 31 includes a pair of power lines that are the electric wires 45 and a pair of signal lines that are the electric wires 45. That is, a pair of power lines of the transmission cable 31 are connected to the pair of power connection portions of the conductor connection portion 49. A pair of signal lines of the transmission cable 31 are connected to the pair of signal connection parts of the conductor connection part 49.
以上により、第1構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35と撮像素子33とが、接着用樹脂37によって所定距離保持した状態で固定される。固定されたレンズユニット35と撮像素子33とは、レンズユニット35の光軸と、撮像面41の中心とが位置合わせされている。また、レンズユニット35と撮像素子33との距離は、レンズユニット35を通る被写体からの入射光が、撮像素子33の撮像面41に合焦する距離で位置合わせされている。レンズユニット35と撮像素子33とは、位置合わせされた後に固定されている。 As described above, according to the endoscope 11 of the first configuration example, the lens unit 35 and the imaging device 33 are fixed in a state where they are held at a predetermined distance by the adhesive resin 37. In the fixed lens unit 35 and the imaging device 33, the optical axis of the lens unit 35 and the center of the imaging surface 41 are aligned. In addition, the distance between the lens unit 35 and the image sensor 33 is aligned at a distance at which incident light from a subject passing through the lens unit 35 is focused on the imaging surface 41 of the image sensor 33. The lens unit 35 and the image sensor 33 are fixed after being aligned.
固定されたレンズユニット35と撮像素子33との間には、離間部47(図4参照)が形成される。離間部47は、レンズユニット35と撮像素子33とが、相対的に位置合わせされ、相互が接着用樹脂37によって固定されることで、形状が定まる。即ち、離間部47は、レンズユニット35と撮像素子33との位置合わせ用の調整ギャップとなっている。この調整ギャップは、接着用樹脂37が充填されても無くなることはない。上述した寸法の具体例では、少なくとも30μm程度から100μm程度までの間で調整が行われる。この際の公差は±20μmとなる。従って、この場合の最小の調整ギャップは、10μmで残存することになる。 A separation portion 47 (see FIG. 4) is formed between the fixed lens unit 35 and the image sensor 33. The shape of the separating portion 47 is determined by relatively aligning the lens unit 35 and the image sensor 33 and fixing them with an adhesive resin 37. That is, the separation portion 47 serves as an adjustment gap for alignment between the lens unit 35 and the image sensor 33. This adjustment gap does not disappear even when the adhesive resin 37 is filled. In the specific example of the dimensions described above, the adjustment is performed at least between about 30 μm and about 100 μm. The tolerance at this time is ± 20 μm. Therefore, the minimum adjustment gap in this case remains at 10 μm.
内視鏡11では、離間部47が調整ギャップとなってレンズユニット35と撮像素子33との位置合わせが完了した後、離間部47が接着用樹脂37の固定スペースに利用される。これにより、レンズユニット35と撮像素子33とを直接に固定可能としている。これにより、従来必要であった、レンズユニット35を撮像素子33に固定するためのフレーム又はホルダ等の介装部材が不要となっている。また、フレーム又はホルダ等を省略できるため、部品点数が削減されて固定構造が簡素になる。これにより、内視鏡11の先端部15を小径化することができ、更なる小型化(例えば先端側の挿入部位における外径の細径化)を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。更に、レンズユニット35と撮像素子33とを固定する際の介在部品が少ないので、位置合わせ及び固定にかかる作業に必要な作業工数を削減でき、かつ高精度な位置合わせが容易に可能となる。また、製造コストを低減できるとともに、生産性を向上させることができる。 In the endoscope 11, after the positioning of the lens unit 35 and the image sensor 33 is completed with the separation portion 47 serving as an adjustment gap, the separation portion 47 is used as a fixing space for the adhesive resin 37. Thereby, the lens unit 35 and the image sensor 33 can be directly fixed. Thereby, an interposing member such as a frame or a holder for fixing the lens unit 35 to the image sensor 33, which has been necessary in the past, is not necessary. Further, since the frame or the holder can be omitted, the number of parts is reduced and the fixing structure is simplified. As a result, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 11 can be reduced, and even when a further miniaturization (for example, a reduction in the outer diameter of the insertion portion on the distal end side) is achieved, the minimum dimension is achieved. Can be configured. In addition, component costs can be reduced. Furthermore, since there are few intervening parts at the time of fixing the lens unit 35 and the image pick-up element 33, the work man-hour required for the operation | work concerning alignment and fixation can be reduced, and highly accurate position alignment becomes possible easily. In addition, the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
また、この内視鏡11によれば、撮像素子33に、4本の電線45からなる伝送ケーブル31が接続される。内視鏡11は、伝送ケーブル31を4本の電線45とすることにより、小型化、コスト低減の両立を図ることができる。例えば、伝送ケーブル31の電線45を4本以下(例えば3本)とすることは撮像素子33の背面側の後部に対する導体接続部49の配置スペースの関係上可能ではあるが、この場合、例えば1本の信号線を廃止すると、撮像画像の信号又はビデオプロセッサ19から送出される制御用の信号を電力線を通る電力の波形に重畳しなくてはならない。すると、信号重畳のために変調回路や復調回路等が必要となり、部品点数が増大してトータルのコストが増大してしまう。また、各種の信号(撮像画像画像の信号、制御用の信号など)の送受用に専用の信号線を用いれば、回路構成が容易となるが、内視鏡の細径化には不利となる。一方、伝送ケーブル31の電線45を4本より多く(例えば5本)とすると、撮像素子33の背面側の後部に対する個々の導体接続部49の配置スペースが狭くなり、後述するように先端部15の最大外径を1.8mm以下とする内視鏡11を製造する場合に、半田付けによる接続作業が困難となり、内視鏡11の製造が困難となる。以上により、内視鏡11において、伝送ケーブル31は、4本の電線45とすることによって、小型化、コスト低減の両立を図る上で顕著な作用を奏することとなる。 Further, according to the endoscope 11, the transmission cable 31 including the four electric wires 45 is connected to the image sensor 33. The endoscope 11 can achieve both size reduction and cost reduction by using the transmission cable 31 as the four electric wires 45. For example, the number of the electric wires 45 of the transmission cable 31 may be four or less (for example, three) because of the arrangement space of the conductor connecting portion 49 with respect to the rear portion on the back side of the image sensor 33. When the signal line of the book is abolished, the signal of the captured image or the control signal sent from the video processor 19 must be superimposed on the waveform of power passing through the power line. Then, a modulation circuit, a demodulation circuit, and the like are required for signal superposition, and the number of parts increases and the total cost increases. In addition, if a dedicated signal line is used for transmission and reception of various signals (signals of captured image images, control signals, etc.), the circuit configuration becomes easy, but it is disadvantageous for reducing the diameter of the endoscope. . On the other hand, when the number of the electric wires 45 of the transmission cable 31 is more than four (for example, five), the arrangement space of the individual conductor connection portions 49 with respect to the rear portion on the back surface side of the image sensor 33 is narrowed. When the endoscope 11 having a maximum outer diameter of 1.8 mm or less is manufactured, connection work by soldering becomes difficult, and manufacture of the endoscope 11 becomes difficult. As described above, in the endoscope 11, the transmission cable 31 has the four electric wires 45, so that a remarkable effect is achieved in achieving both miniaturization and cost reduction.
<第2構成例>
第2構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、先端部15の最大外径Dmaxを、ダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成することができる。
<Second configuration example>
In the endoscope 11 of the second configuration example, in the endoscope 11 of the present embodiment, the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 is a finite diameter corresponding to the diameter of the circumscribed circle of the substrate of the imaging element 33 that can be diced. It can be formed in a range of 1.8 mm.
本実施形態の内視鏡11では、光軸に垂直な方向における断面が正方形状の撮像素子33として、1辺の寸法が1.0mmのものが使用される。これにより、内視鏡11は、撮像素子33の対角寸法が1.4mm程度となり、照明手段としてのライトガイド57(例えば150ミクロンφ)を含めば、最大外径Dmaxが1.8mm以下のものが可能となる。 In the endoscope 11 of the present embodiment, one having a side dimension of 1.0 mm is used as the imaging element 33 having a square cross section in the direction perpendicular to the optical axis. Thereby, in the endoscope 11, the diagonal dimension of the image pickup device 33 is about 1.4 mm, and the maximum outer diameter Dmax is 1.8 mm or less if the light guide 57 (for example, 150 μm φ) as the illumination unit is included. Things are possible.
以上により、第2構成例の内視鏡11によれば、最大外径Dmaxを1.8mm未満とすることで、例えば人体の血管への挿入を容易に可能とすることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the second configuration example, when the maximum outer diameter Dmax is less than 1.8 mm, for example, insertion into a blood vessel of a human body can be easily performed.
<第3構成例>
第3構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図5に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、4つの導体接続部49が、撮像素子33の基板の一辺に沿って並んで配置されている。1つの導体接続部49は、矩形状に形成される。4つの導体接続部49は、長辺が平行となって相互に離間して配置される。これら4つの導体接続部49は、撮像素子33の基板の中央部に配置される。従って、それぞれの導体接続部49は、撮像素子33の基板の周縁から離間されている。
<Third configuration example>
In the endoscope 11 of the third configuration example, as shown in FIG. 5, in the endoscope 11 of the present embodiment, the substrate of the image sensor 33 is formed in a square shape, and the four conductor connection portions 49 include the image sensor. Arranged along one side of 33 substrates. One conductor connection portion 49 is formed in a rectangular shape. The four conductor connecting portions 49 are arranged so that the long sides are parallel to each other and are separated from each other. These four conductor connection portions 49 are arranged at the center of the substrate of the image sensor 33. Accordingly, each conductor connecting portion 49 is separated from the peripheral edge of the substrate of the image sensor 33.
伝送ケーブル31は、電線45である電力線及び信号線それぞれの導体が絶縁被覆によって覆われる。4本の電線45は、左右2本、上下2段に配置されて絶縁被覆の外周が更に外被によって束ねられて、一本の伝送ケーブル31となっている。それぞれの導体は、導体接続部49の長手方向に沿ってU字状に曲げられた屈曲部53を有している。電線45は、この屈曲部53が予めフォーミングされて導体接続部49に突き当てられる。電線45は、この屈曲部53の先端が、半田によって導体接続部49に接続される。撮像素子33と伝送ケーブル31とは、モールド樹脂17によって覆われる。従って、導体接続部49、屈曲部53、電線45、及び伝送ケーブル31の外被は、モールド樹脂17に埋入される。 In the transmission cable 31, the conductors of the power line and the signal line that are the electric wires 45 are covered with an insulating coating. The four electric wires 45 are arranged in two stages, two on the left and two on the upper and lower sides, and the outer periphery of the insulating coating is further bundled by a jacket to form one transmission cable 31. Each conductor has a bent portion 53 bent in a U shape along the longitudinal direction of the conductor connecting portion 49. The bent portion 53 of the electric wire 45 is formed in advance and is abutted against the conductor connecting portion 49. As for the electric wire 45, the front-end | tip of this bending part 53 is connected to the conductor connection part 49 with solder. The image sensor 33 and the transmission cable 31 are covered with the mold resin 17. Accordingly, the conductor connecting portion 49, the bent portion 53, the electric wire 45, and the outer jacket of the transmission cable 31 are embedded in the mold resin 17.
以上により、第3構成例の内視鏡11によれば、4つの導体接続部49を、撮像素子33の基板の中央部に平行に配置できるので、導体接続部49の形成が容易となる。一方向に離間した4つの導体接続部49のそれぞれに電線45の導体を半田によって接続するので、接続作業を容易にできる。導体接続部49を撮像素子33の基板の中央部に配置したので、導体に屈曲部53を形成することができる。屈曲部53は、モールド部65によって埋入されて固定されるので、伝送ケーブル31に作用する張力が導体と導体接続部49との接合部に作用することを軽減できる(ストレインリリーフとして働く)。これにより、電線45と導体接続部49との接続信頼性を高めることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the third configuration example, the four conductor connection portions 49 can be arranged in parallel to the central portion of the substrate of the image sensor 33, so that the conductor connection portions 49 can be easily formed. Since the conductor of the electric wire 45 is connected to each of the four conductor connecting portions 49 separated in one direction by soldering, the connection work can be facilitated. Since the conductor connecting portion 49 is disposed at the center of the substrate of the image sensor 33, the bent portion 53 can be formed in the conductor. Since the bent portion 53 is embedded and fixed by the mold portion 65, it is possible to reduce the tension acting on the transmission cable 31 from acting on the joint portion between the conductor and the conductor connecting portion 49 (working as a strain relief). Thereby, the connection reliability of the electric wire 45 and the conductor connection part 49 can be improved.
<第4構成例>
第4構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、レンズユニットに沿って照明手段が設けられている。即ち、第4構成例の内視鏡11は、照明手段の一例としてのライトガイド57を有する。以下、照明手段は、ライトガイド57である場合を例に説明するが、この他、照明手段は、先端部15の挿入先端面に直付けしたLEDとすることもできる。この場合、ライトガイド57は不要となる。
<Fourth configuration example>
In the endoscope 11 of the fourth configuration example, illumination means is provided along the lens unit in the endoscope 11 of the present embodiment. That is, the endoscope 11 of the fourth configuration example includes a light guide 57 as an example of an illumination unit. Hereinafter, although the case where the illumination means is the light guide 57 will be described as an example, the illumination means may be an LED directly attached to the insertion tip surface of the tip portion 15. In this case, the light guide 57 is unnecessary.
ライトガイド57は、1本の光ファイバ59からなる。光ファイバ59には、例えばプラスチック光ファイバ(POF:Plastic Optical Fiber)が好適に用いられる。プラスチック光ファイバは、シリコン樹脂やアクリル樹脂を材料としてコアもクラッドもプラスチックで形成される。また、光ファイバ59は、例えば光ファイバ素線を複数本束ねて、その両端に端末金具を取り付けたバンドルファイバ(bundle fiber)等であってもよい。光ファイバ59は、先端が先端部15で出射端面となり、基端がプラグ部23のフェルールに接続される。光源は、例えばソケット部27等に設けられるLEDである。内視鏡11は、プラグ部23をソケット部27に接続することで、LEDからの光がライトガイド57の光ファイバ59を伝搬し、先端から出射される。この構成によれば、光源から照明光の出射端までを1本の光ファイバで構成でき、光損失を小さくすることができる。 The light guide 57 includes a single optical fiber 59. For the optical fiber 59, for example, a plastic optical fiber (POF) is preferably used. The plastic optical fiber is made of plastics for both the core and the clad using silicon resin or acrylic resin as a material. The optical fiber 59 may be, for example, a bundle fiber (bundle fiber) in which a plurality of optical fiber strands are bundled and end fittings are attached to both ends thereof. The optical fiber 59 has a distal end at the distal end 15 serving as an emission end surface, and a proximal end connected to the ferrule of the plug portion 23. The light source is, for example, an LED provided in the socket portion 27 or the like. The endoscope 11 connects the plug portion 23 to the socket portion 27 so that light from the LED propagates through the optical fiber 59 of the light guide 57 and is emitted from the tip. According to this configuration, it is possible to configure a single optical fiber from the light source to the illumination light emission end, and it is possible to reduce light loss.
以上により、第4構成例の内視鏡11によれば、ライトガイド57を備えることで、内視鏡11を単独で用いて暗部での撮影を可能にできる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fourth configuration example, by including the light guide 57, it is possible to use the endoscope 11 alone to perform imaging in a dark part.
<第5構成例>
図6は、照明手段の一例としてのライトガイド57の配置例を表す先端部の一例を示す正面図である。第5構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、照明手段の一例としてのライトガイド57が、レンズユニット35の円周方向に複数個設けられた構成である。ライトガイド57は、レンズユニット35の円周方向に等間隔で4本を設けることができる。
<Fifth configuration example>
FIG. 6 is a front view illustrating an example of a tip portion representing an arrangement example of the light guide 57 as an example of an illumination unit. In the endoscope 11 of the fifth configuration example, a plurality of light guides 57 as an example of illumination means are provided in the circumferential direction of the lens unit 35 in the endoscope 11 of the present embodiment. Four light guides 57 can be provided at equal intervals in the circumferential direction of the lens unit 35.
以上により、第5構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35の円周方向に、等間隔で4本のライトガイド57が設けられるので、被写体の上下左右に影が生じにくくなる。これにより、内視鏡11は、ライトガイド57が1本の構成や、2本の構成に比べ、明瞭な撮像画像を得ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fifth configuration example, the four light guides 57 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the lens unit 35, so that it is difficult for shadows to be generated on the top, bottom, left, and right of the subject. Thereby, the endoscope 11 can obtain a clear captured image as compared with a configuration with one light guide 57 or two configurations.
<第6構成例>
第6構成例の内視鏡11では、本実施形態の内視鏡11において、撮像素子33が方形状に形成される。4つのライトガイド57の光ファイバ59は、撮像素子33の基板と、撮像素子33の基板の外接円とに挟まれる空間において、撮像素子33の基板の各辺部の略中央に配設されている。
<Sixth configuration example>
In the endoscope 11 of the sixth configuration example, the imaging element 33 is formed in a square shape in the endoscope 11 of the present embodiment. The optical fibers 59 of the four light guides 57 are arranged at substantially the center of each side of the substrate of the image sensor 33 in a space between the substrate of the image sensor 33 and a circumscribed circle of the substrate of the image sensor 33. Yes.
以上により、第6構成例の内視鏡11によれば、正方形の撮像素子33と、撮像素子33に略外接する円形のモールド部65とに挟まれるスペースを有効に利用でき、先端部15の外径を大きくせずに、複数(特に4本)の光ファイバ59を容易に配設することができる。これにより、内視鏡11は、先端部15の外径を大きくせずに、製造を容易にしながら、明瞭な画像を得ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the sixth configuration example, the space between the square imaging element 33 and the circular mold part 65 substantially circumscribing the imaging element 33 can be effectively used. A plurality (particularly four) of optical fibers 59 can be easily arranged without increasing the outer diameter. Thereby, the endoscope 11 can obtain a clear image while facilitating manufacture without increasing the outer diameter of the distal end portion 15.
<第7構成例>
第7構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、レンズユニットの少なくとも一部、撮像素子、伝送ケーブルの一部及び照明手段の一部がモールド樹脂によって被覆されて固定され、モールド樹脂からなるモールド部65が、添加物を含有した樹脂材料により構成され、光の透過率が10%以下とすることができる。
<Seventh configuration example>
In the endoscope 11 of the seventh configuration example, at least a part of the lens unit, the imaging device, a part of the transmission cable, and a part of the illumination unit are fixed and covered with the mold resin in the endoscope 11 of the present embodiment. The mold part 65 made of the mold resin is made of a resin material containing an additive, and the light transmittance can be 10% or less.
図7は、モールド部65の厚みと透過率との関係の一例を示す特性図である。図7は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の透過率の測定例を示している。図7において、黒丸及び破線はカーボンブラックを5重量%(wt%)添加した場合を示し、黒菱形及び一点鎖線はカーボンブラックを1重量%(wt%)添加した場合を示している。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the thickness of the mold part 65 and the transmittance. FIG. 7 shows a measurement example of transmittance when carbon black is added as an additive to a mold resin material (epoxy resin). In FIG. 7, black circles and broken lines indicate the case where 5 wt% (wt%) of carbon black is added, and black diamonds and one-dot chain lines indicate the case where 1 wt% (wt%) of carbon black is added.
カーボンブラックを5重量%添加した場合は、モールド部65の厚みの大小にほとんど依存せずに、厚みが30μm以下であっても光の透過率0.5%程度(遮光率99.5%)と高い遮光性能が得られる。カーボンブラックを1重量%添加した場合は、モールド部65の厚みが小さくなるに従って透過率が上昇する。1重量%添加の場合、モールド部65の厚みが30μm以上あれば、透過率8.0%以下に抑えることができる。よって、モールド部65は、厚みTを30μm以上に設定することにより、透過率10%以下の条件を十分に満たすことができる。例えば、モールド部65の厚みを50μm以上とすると、1重量%添加で透過率4.5%以下、5重量%添加で透過率0.5%以下となり、より確実に光を遮断できる。 When 5% by weight of carbon black is added, the light transmittance is about 0.5% even when the thickness is 30 μm or less without depending on the thickness of the mold part 65 (light shielding rate 99.5%). High shading performance can be obtained. When 1% by weight of carbon black is added, the transmittance increases as the thickness of the mold portion 65 decreases. In the case of addition of 1% by weight, the transmittance can be suppressed to 8.0% or less if the thickness of the mold part 65 is 30 μm or more. Therefore, the mold part 65 can fully satisfy | fill the conditions of the transmittance | permeability 10% or less by setting thickness T to 30 micrometers or more. For example, when the thickness of the mold part 65 is 50 μm or more, the transmittance becomes 4.5% or less when added by 1% by weight, and the transmittance becomes 0.5% or less when added by 5% by weight, so that light can be blocked more reliably.
モールド部65における透過率は、10%以下であれば、レンズユニット35と撮像素子33とからなる撮像ユニットにおいて迷光の影響が少ない良好な撮像画像を得ることができる。モールド部65の透過率が6%以下であると、撮像素子33の感度が高くても迷光の影響を十分抑制できる。透過率が10%より大きくなると、迷光の影響が生じて撮像画像として不具合がある。 If the transmittance in the mold unit 65 is 10% or less, a good captured image with little influence of stray light can be obtained in the imaging unit including the lens unit 35 and the imaging element 33. If the transmittance of the mold part 65 is 6% or less, the influence of stray light can be sufficiently suppressed even if the sensitivity of the image sensor 33 is high. When the transmittance is higher than 10%, the effect of stray light is generated and there is a problem as a captured image.
図8(A)は、迷光がある場合の撮像画像の一例を示す図である。図8(B)は、迷光がない場合の撮像画像の一例を示す図である。図8(A)のように迷光が生じた場合、撮像画像中に迷光による白飛びが例えば環状に発生し、明瞭な画像が得られない。内視鏡11を使用中の撮像ユニットにおいては、図8(B)のように迷光が生じない状態にする必要がある。 FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a captured image when there is stray light. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a captured image when there is no stray light. When stray light is generated as shown in FIG. 8A, whiteout due to stray light occurs, for example, in a ring shape in the captured image, and a clear image cannot be obtained. The imaging unit that is using the endoscope 11 needs to be in a state where stray light does not occur as shown in FIG.
モールド部65に添加物を添加する場合、図7に示す例のように、添加物の添加量(含有量)を増やすほど遮光性能が向上するが、逆にモールド部65の接着強度が低下する性質がある。よって、添加物の接着強度特性に応じて適量をモールド樹脂材料に添加する必要がある。 When an additive is added to the mold part 65, the light shielding performance is improved as the additive amount (content) is increased as in the example shown in FIG. 7, but the adhesive strength of the mold part 65 is decreased. There is a nature. Therefore, it is necessary to add an appropriate amount to the mold resin material according to the adhesive strength characteristics of the additive.
図9は、モールド部65における添加物の添加量と引張り強度との関係の一例を示す特性図である。図9は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の引張り強度の測定例を示している。ここで、引張り強度はモールド部65の接着強度に対応する。図9に示すように、添加量が1重量%の場合は、引張り強度は2.5%程度しか低下しない。また、添加量が5重量%の場合は、引張り強度は12%程度低下する。引張り強度が20%程度低下すると、モールド部材としての接着強度が十分得られない場合があるため、カーボンブラックを添加する場合、添加量を5重量%以下とするのが好ましい。 FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the additive amount of the mold part 65 and the tensile strength. FIG. 9 shows an example of measurement of tensile strength when carbon black is added to the mold resin material (epoxy resin) as an additive. Here, the tensile strength corresponds to the adhesive strength of the mold part 65. As shown in FIG. 9, when the added amount is 1% by weight, the tensile strength decreases only by about 2.5%. When the addition amount is 5% by weight, the tensile strength is reduced by about 12%. If the tensile strength is reduced by about 20%, sufficient adhesive strength as a mold member may not be obtained. Therefore, when carbon black is added, the amount added is preferably 5% by weight or less.
また、カーボンブラックのような導電性材料を添加物として用いる場合、添加量を増やすほど電気抵抗が低下し、導電性が付加される。 Further, when a conductive material such as carbon black is used as an additive, the electrical resistance decreases as the amount added increases, and conductivity is added.
図10は、モールド部65における添加物の添加量と抵抗値、遮光率の関係の一例を示す図である。図10は、添加物としてカーボンブラックをモールド樹脂材料(エポキシ系樹脂)に添加した場合の抵抗値と遮光率の測定例を示している。カーボンブラックの添加量として、無添加(0重量%添加)、1重量%添加、5重量%添加の3つの場合を測定した。遮光率はモールド部65の厚みを50μmとした場合の例である。無添加の場合、抵抗値は1.8〜5.0×1013である。1重量%添加の場合、抵抗値は2.5〜3.0×1013、遮光率は95%以上であり、5重量%添加の場合、抵抗値は3.5〜5.0×1010、遮光率は99%以上である。5重量%添加の場合は、1重量%添加の場合と比べて電気抵抗の値が1000倍以上低下する。このため、添加物の導電特性と、封止対象である内部の構成要素(電子回路等)において要求される絶縁特性に応じて、適量をモールド樹脂材料に添加する必要がある。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the additive amount in the mold portion 65, the resistance value, and the light shielding rate. FIG. 10 shows a measurement example of the resistance value and the light shielding rate when carbon black is added as an additive to the mold resin material (epoxy resin). As the addition amount of carbon black, three cases of no addition (0 wt% addition), 1 wt% addition, and 5 wt% addition were measured. The light blocking ratio is an example when the thickness of the mold part 65 is 50 μm. In the case of no addition, the resistance value is 1.8 to 5.0 × 10 13 . When 1% by weight is added, the resistance value is 2.5 to 3.0 × 10 13 , and the light shielding ratio is 95% or more. When 5% by weight is added, the resistance value is 3.5 to 5.0 × 10 10. The light shielding rate is 99% or more. In the case of addition of 5% by weight, the value of electric resistance is reduced by 1000 times or more compared to the case of addition of 1% by weight. For this reason, it is necessary to add an appropriate amount to the mold resin material in accordance with the conductive characteristics of the additive and the insulating characteristics required for the internal components (electronic circuit or the like) to be sealed.
モールド部65における電気抵抗が小さい場合は、撮像素子33に接続される導体接続部49及び伝送ケーブル31において漏れ電流等が生じ、撮像ユニットの信号処理部周辺の電気特性が悪化する場合がある。一方、モールド部65において適度な導電性を持たせることにより、撮像ユニットにおいて静電気が発生した場合に、静電気放電の衝撃を低減し、撮像素子33への過大電流を抑制でき、撮像素子33の静電破壊を抑止できる。即ち、撮像ユニットのサージ対策が可能となる。 When the electrical resistance in the mold part 65 is small, a leakage current or the like may occur in the conductor connection part 49 and the transmission cable 31 connected to the imaging element 33, and the electrical characteristics around the signal processing part of the imaging unit may deteriorate. On the other hand, by providing appropriate conductivity in the mold unit 65, when static electricity is generated in the imaging unit, the impact of electrostatic discharge can be reduced, an excessive current to the imaging device 33 can be suppressed, and the static electricity of the imaging device 33 can be suppressed. Electric breakdown can be suppressed. That is, it is possible to take surge countermeasures for the imaging unit.
以上により、第7構成例の内視鏡11によれば、モールド部65の樹脂材料(モールド樹脂17)に添加物を含有させることにより、モールド部65において光の透過率を10%以下に小さくし、かつ、モールド部65の厚みを小さくできる。これにより、内視鏡11の撮像ユニットにおいて、十分な遮光特性を持たせつつ小型化を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the seventh configuration example, by adding the additive to the resin material (mold resin 17) of the mold part 65, the light transmittance in the mold part 65 is reduced to 10% or less. In addition, the thickness of the mold part 65 can be reduced. As a result, the imaging unit of the endoscope 11 can be reduced in size while having sufficient light shielding characteristics.
<第8構成例>
第8構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、図3に示すように、レンズ支持部材39にレンズを収容するレンズユニット35と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、最大外径Dmaxがダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部15と、レンズユニット35の少なくとも一部及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61と、を備えることができる。
<Eighth configuration example>
As shown in FIG. 3, the endoscope 11 of the eighth configuration example includes a lens unit 35 that accommodates a lens in a lens support member 39 and an imaging surface 41 that is an element cover glass 43 in the endoscope 11 of the present embodiment. An image pickup element 33 covered with the lens, an adhesive resin 37 for fixing the element cover glass 43 to the lens unit 35 in which the optical axis of the lens coincides with the center of the image pickup surface 41, and an image pickup element capable of dicing the maximum outer diameter Dmax. A mold for covering and fixing at least a part of the lens unit 35 and the image sensor 33 with a mold resin 17, the tip 15 formed in a range of a finite diameter corresponding to the diameter of a circumscribed circle of 33 substrates, and 1.8 mm. And a tubular sheath 61 that is formed to have the same outer diameter as that of the distal end portion 15 and is connected to cover at least a part of the mold portion 65.
以下の説明において、同一の部材又は構成については同一の符号を付与して説明を簡略化又は省略する。また、第8構成例の内視鏡11(図3参照)の説明では、適宜、第10構成例の内視鏡11(図11参照)と対比しながら説明する。 In the following description, the same reference numerals are given to the same members or configurations, and the description is simplified or omitted. Further, in the description of the endoscope 11 (see FIG. 3) of the eighth configuration example, the description will be made while appropriately comparing with the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example.
シース61は、可撓性を有する樹脂材からなる。シース61は、強度を付与する目的で、内周側に単線、複数線、編組の抗張力線を備えることができる。抗張力線としては、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル系繊維、ナイロン繊維、タングステンの細線、又はステンレス鋼の細線など一例として挙げることができる。 The sheath 61 is made of a flexible resin material. The sheath 61 can be provided with a single wire, a plurality of wires, and a braided tensile strength wire on the inner peripheral side for the purpose of imparting strength. Tensile wires include aramid fibers such as poly-p-phenylene terephthalamide fiber, polyarylate fibers, polyparaphenylene benzbisoxazole fibers, polyester fibers such as polyethylene terephthalate fibers, nylon fibers, tungsten fine wires, or stainless steel An example is a thin line.
第8構成例の内視鏡11では、後述する第10構成例の内視鏡11(図11参照)と同様に、撮像素子33の全体と、レンズユニット35の撮像素子33側の少なくとも一部分と、伝送ケーブル31の一部分と、ライトガイド57の一部分とがモールド樹脂17によって被覆されて固定されている。「少なくとも」とは、モールド樹脂17が、レンズ支持部材39の外周全体を覆うことも含む概念である。モールド樹脂17は、撮像素子33とレンズユニット35とを覆うことで、その間の離間部47も連続して覆う。なお、第8構成例の内視鏡11の先端部15には、X線不透過マーカーが内包されてもよい。これにより、第8構成例の内視鏡11は、X線透視下における先端位置の確認が容易となる。 In the endoscope 11 of the eighth configuration example, as in the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example described later, the entire image sensor 33 and at least a part of the lens unit 35 on the image sensor 33 side are provided. A part of the transmission cable 31 and a part of the light guide 57 are covered and fixed by the mold resin 17. “At least” is a concept including that the mold resin 17 covers the entire outer periphery of the lens support member 39. The mold resin 17 covers the imaging element 33 and the lens unit 35, thereby continuously covering the separation portion 47 therebetween. An X-ray impermeable marker may be included in the distal end portion 15 of the endoscope 11 of the eighth configuration example. Thereby, the endoscope 11 of the eighth configuration example can easily confirm the tip position under fluoroscopy.
また、第8構成例の内視鏡11は、後述する第10構成例の内視鏡11(図11参照)と同様に、先端部15に、先端フランジ部63を備える。先端フランジ部63は、例えばステンレス鋼によって形成することができる。先端フランジ部63は、先端側より大径部と小径部とが連なった円筒状に形成される。先端フランジ部63の大径部の外径は、最大外径Dmax(1.8mm)で形成され、大径部には4つの光ファイバ59が挿入されるための挿入用穴(不図示)が設けられており、この挿入用穴からそれぞれの光ファイバ59が挿入される。小径部には、レンズユニット35が挿入されるための挿入用穴(不図示)が設けられており、この挿入用穴からレンズユニット35が挿入される。先端フランジ部63は、レンズユニット35を同軸に保持する。先端フランジ部63の大径部には、小径部よりも外側に、光ファイバ59の先端側を保持するためのファイバ保持孔67が穿設される。ファイバ保持孔67は、円周方向に等間隔で4つが設けられる。ファイバ保持孔67に先端側が挿入された光ファイバ59は、小径部に沿って後方へ導出される。 In addition, the endoscope 11 of the eighth configuration example includes a distal end flange portion 63 at the distal end portion 15, similarly to the endoscope 11 (see FIG. 11) of the tenth configuration example described later. The tip flange portion 63 can be formed of, for example, stainless steel. The distal end flange portion 63 is formed in a cylindrical shape in which a large diameter portion and a small diameter portion are continuous from the distal end side. The outer diameter of the large-diameter portion of the tip flange portion 63 is formed with a maximum outer diameter Dmax (1.8 mm), and insertion holes (not shown) for inserting four optical fibers 59 are inserted in the large-diameter portion. Each optical fiber 59 is inserted through the insertion hole. The small-diameter portion is provided with an insertion hole (not shown) for inserting the lens unit 35, and the lens unit 35 is inserted from the insertion hole. The tip flange portion 63 holds the lens unit 35 coaxially. A fiber holding hole 67 for holding the tip end side of the optical fiber 59 is formed in the large diameter portion of the tip flange portion 63 outside the small diameter portion. Four fiber holding holes 67 are provided at equal intervals in the circumferential direction. The optical fiber 59 having the distal end inserted into the fiber holding hole 67 is led backward along the small diameter portion.
第8構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63より後方の光ファイバ59は、カバーチューブ69の内側に配置される(図3参照)。カバーチューブ69は、先端フランジ部63と同一外径で形成される。カバーチューブ69は、金属、樹脂等を素材に形成される。カバーチューブ69は、先端が先端フランジ部63の大径部に当接し、少なくとも後端が伝送ケーブル31に到達する全長を有する。カバーチューブ69の内側には、モールド樹脂17が充填される。つまり、第8構成例の内視鏡11では、モールド部65がカバーチューブ69によって覆われている。なお、後述する第10構成例の内視鏡11では、カバーチューブ69が省略され、シース61の先端が先端フランジ部63の後端に当接して接着剤等で接着していること(図11参照)を除けば、第1構成例の内視鏡11と同等の構成である。 In the endoscope 11 of the eighth configuration example, the optical fiber 59 behind the distal end flange portion 63 is disposed inside the cover tube 69 (see FIG. 3). The cover tube 69 is formed with the same outer diameter as the tip flange portion 63. The cover tube 69 is made of metal, resin, or the like. The cover tube 69 has a total length such that the front end abuts on the large diameter portion of the front flange portion 63 and at least the rear end reaches the transmission cable 31. Inside the cover tube 69 is filled with mold resin 17. That is, in the endoscope 11 of the eighth configuration example, the mold part 65 is covered with the cover tube 69. In the endoscope 11 of the tenth configuration example to be described later, the cover tube 69 is omitted, and the distal end of the sheath 61 abuts on the rear end of the distal end flange portion 63 and is bonded with an adhesive or the like (FIG. 11). Except for reference, the configuration is the same as that of the endoscope 11 of the first configuration example.
カバーチューブ69に充填されたモールド部65は、カバーチューブ69の後端から後方へ延出する小径延出部71(図3参照)を有する。小径延出部71は、円柱状に成形され、4本の光ファイバ59を埋入している。小径延出部71は、4本の光ファイバ59の内側に伝送ケーブル31を埋入している。シース61は、内径側が、この小径延出部71の外周に接着剤等によって固定される。つまり、図3に示す第8構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63、カバーチューブ69及びシース61は、1.8mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。なお、図11に示す第10構成例の内視鏡11では、先端フランジ部63及びシース61が、1.8mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。 The mold portion 65 filled in the cover tube 69 has a small-diameter extending portion 71 (see FIG. 3) that extends rearward from the rear end of the cover tube 69. The small-diameter extending portion 71 is formed in a cylindrical shape and has four optical fibers 59 embedded therein. The small diameter extending portion 71 has the transmission cable 31 embedded inside the four optical fibers 59. An inner diameter side of the sheath 61 is fixed to the outer periphery of the small diameter extending portion 71 with an adhesive or the like. That is, in the endoscope 11 of the eighth configuration example shown in FIG. 3, the distal end flange portion 63, the cover tube 69, and the sheath 61 are connected with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.8 mm. In the endoscope 11 of the tenth configuration example shown in FIG. 11, the distal end flange portion 63 and the sheath 61 are connected with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.8 mm.
以上により、第8構成例並びに第10構成例の内視鏡11によれば、レンズユニット35の少なくとも一部、撮像素子33及び伝送ケーブル31の一部がモールド樹脂17によって被覆されて固定されるので、レンズユニット35と撮像素子33とを固定する際の介在部品が少ない。これにより、内視鏡11の先端部15を小径化することができ、更なる細径化を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。例えば人体の血管のような非常に径が細い患部を撮像可能に適用可能な内視鏡11を実現することができる。この結果、内視鏡11において小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the eighth configuration example and the tenth configuration example, at least a part of the lens unit 35, a part of the imaging element 33 and the transmission cable 31 are covered and fixed by the mold resin 17. Therefore, there are few intervening parts at the time of fixing the lens unit 35 and the image pick-up element 33. FIG. Thereby, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 11 can be reduced, and even when the diameter is further reduced, it can be configured with a minimum size. In addition, component costs can be reduced. For example, it is possible to realize the endoscope 11 that can be applied so as to be capable of imaging a diseased part having a very small diameter such as a blood vessel of a human body. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost.
また、モールド樹脂17は、撮像素子33とレンズユニット35とに渡って連続して成形されることで、撮像素子33とレンズユニット35との固定強度の増大に寄与する。また、モールド樹脂17は、離間部47の気密性(つまり、細かな隙間が少ない)、水密性、遮光性も高める。更に、モールド樹脂17は、ライトガイド57用の光ファイバ59が埋入された際の遮光性も高める。 In addition, the mold resin 17 is continuously formed over the imaging element 33 and the lens unit 35, thereby contributing to an increase in fixing strength between the imaging element 33 and the lens unit 35. The mold resin 17 also improves the air tightness (that is, there are few fine gaps), water tightness, and light shielding properties of the separation portion 47. Furthermore, the mold resin 17 also improves the light shielding property when the optical fiber 59 for the light guide 57 is embedded.
また、内視鏡11は、先端部15に、ライトガイド57をモールド樹脂17によってモールドするので、ライトガイド57を構造材として作用させ、細径の内視鏡11においても、軟性部29と先端部15との接続強度を向上させることができる。更に、内視鏡11では、先端部15を先端フランジ部63の挿入側最表面(図6参照)から見た場合に、先端フランジ部63に予め設けられたレンズユニット35の挿入用穴(不図示)とレンズユニット35との間、更に、先端フランジ部63に各光ファイバ59に対応して予め設けられた4つのファイバ保持孔67とそれぞれの光ファイバ59との間がそれぞれ接着用樹脂37によって充填される。このため、内視鏡11において、上記した各挿入穴やファイバ保持孔67と各部材(つまり、レンズ支持部材39、光ファイバ59)との隙間が無くなる。また、内視鏡11では、先端フランジ部63とカバーチューブ69との間及びカバーチューブ69とシース61との間、又は先端フランジ部63とシース61との間がそれぞれ接着用樹脂37により接着され、これらの間に隙間は無くなる。従って、内視鏡11は、検査や手術の際に使用された後に滅菌作用が施される(つまり、洗浄される)と、内視鏡11に不要な液体等の洗浄残りが付着することが軽減され、次の検査又は手術に使用する際の衛生面において高度の利便性を有することができる。 In the endoscope 11, the light guide 57 is molded on the distal end portion 15 with the molding resin 17, so that the light guide 57 acts as a structural material, and even in the small-diameter endoscope 11, the flexible portion 29 and the distal end are formed. The connection strength with the part 15 can be improved. Further, in the endoscope 11, when the distal end portion 15 is viewed from the outermost surface on the insertion side of the distal end flange portion 63 (see FIG. 6), an insertion hole (not-fit) for the lens unit 35 provided in the distal end flange portion 63 in advance is provided. Between the four fiber holding holes 67 provided in advance corresponding to the optical fibers 59 in the distal end flange portion 63 and the optical fibers 59, respectively. Filled by. For this reason, in the endoscope 11, there are no gaps between the insertion holes and the fiber holding holes 67 and the members (that is, the lens support member 39 and the optical fiber 59). Further, in the endoscope 11, the tip flange portion 63 and the cover tube 69, the cover tube 69 and the sheath 61, or the tip flange portion 63 and the sheath 61 are respectively bonded by the adhesive resin 37. , There is no gap between them. Therefore, when the endoscope 11 is sterilized after being used in an examination or surgery (that is, washed), a cleaning residue such as unnecessary liquid may adhere to the endoscope 11. It can be reduced and can have a high degree of convenience in terms of hygiene when used for the next examination or operation.
また、特許文献2に示した従来の内視鏡533は、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯している。このため、先端部の回転角度によって被写体までの距離が変わりやすく、良好な画像を安定的に得にくい。更に、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯していると、先端部の回転角度によって管内壁と先端部との干渉具合が変わり、特に径が細い孔への進入時に操作性が低下する。これに対し、第8構成例の内視鏡11によれば、先端フランジ部63、カバーチューブ69及びシース61が同軸で連なっており、第10構成例の内視鏡11によれば、先端フランジ部63及びシース61が同軸で連なっているので、ともに細径化しやすく、良好な画像を安定的に得ることができ、挿入操作性を高めることができる。 Further, in the conventional endoscope 533 shown in Patent Document 2, the axis of the tip portion and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric. For this reason, the distance to the subject is easily changed depending on the rotation angle of the tip, and it is difficult to stably obtain a good image. Furthermore, if the axis of the tip and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric, the degree of interference between the inner wall of the tube and the tip changes depending on the rotation angle of the tip, especially when entering a hole with a small diameter. Sex is reduced. On the other hand, according to the endoscope 11 of the eighth configuration example, the distal end flange portion 63, the cover tube 69, and the sheath 61 are coaxially connected, and according to the endoscope 11 of the tenth configuration example, the distal end flange Since the part 63 and the sheath 61 are coaxially connected, it is easy to reduce the diameter of both, and a good image can be stably obtained, and the insertion operability can be improved.
<第9構成例>
第9構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、シース61の厚みを0.1〜0.3mmの範囲とすることができる。シース61の厚みは、カバーチューブ69と小径延出部71との間の段部における段差寸法と一致する。小径延出部71は、撮像素子33を挟んでレンズユニット35の反対側に突出する部分となる。即ち、小径延出部71は、中心に1本の伝送ケーブル31を配置し、その外側に、4本の光ファイバ59が配置されるのみとなる。従って、小径延出部71は、撮像素子33を埋入している部分のモールド部65に比べ、容易に小径化が可能となる。つまり、シース61は、外径がカバーチューブ69と同一であるので、肉厚の設計自由度が向上する。
<Ninth configuration example>
In the endoscope 11 of the ninth configuration example, the thickness of the sheath 61 can be in the range of 0.1 to 0.3 mm in the endoscope 11 of the present embodiment. The thickness of the sheath 61 coincides with the step size at the step portion between the cover tube 69 and the small diameter extending portion 71. The small-diameter extending portion 71 is a portion that protrudes to the opposite side of the lens unit 35 with the image sensor 33 interposed therebetween. That is, the small-diameter extending portion 71 has only one transmission cable 31 arranged at the center and only four optical fibers 59 arranged outside thereof. Therefore, the diameter of the small diameter extending portion 71 can be easily reduced compared to the portion of the mold portion 65 in which the image sensor 33 is embedded. That is, since the outer diameter of the sheath 61 is the same as that of the cover tube 69, the degree of freedom in designing the wall thickness is improved.
以上により、第9構成例の内視鏡11によれば、シース61の厚みを0.3mmまで厚くできるので、シース61の引っ張り強度を高くすることが容易となる。 As described above, according to the endoscope 11 of the ninth configuration example, since the thickness of the sheath 61 can be increased to 0.3 mm, it is easy to increase the tensile strength of the sheath 61.
<第10構成例>
図11は、薄肉のシースが先端部に接続された構成の一例を示す断面図である。
<10th configuration example>
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration in which a thin sheath is connected to a distal end portion.
第10構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、シース61の厚みを0.1mmとすることができる。内視鏡11は、シース61の厚みを0.1mmとした場合、第8構成例の内視鏡11において説明したカバーチューブ69を不要とすることができる。即ち、第10構成例の内視鏡11は、シース61をカバーチューブ69の肉厚とほぼ同等の肉厚(0.1mm)とすることで、撮像素子33及びレンズユニット35を埋入している部分のモールド部65を覆うことが可能となる。第10構成例の内視鏡11では、シース61の先端が、先端フランジ部63の後端面に当接して接着剤等によって固定される。シース61は、薄厚になることによって生じる引っ張り強度の低下を、上記の抗張力線等によって補うことができる。 In the endoscope 11 of the tenth configuration example, the thickness of the sheath 61 can be 0.1 mm in the endoscope 11 of the present embodiment. When the thickness of the sheath 61 is 0.1 mm, the endoscope 11 can dispense with the cover tube 69 described in the endoscope 11 of the eighth configuration example. That is, in the endoscope 11 of the tenth configuration example, the imaging element 33 and the lens unit 35 are embedded by setting the sheath 61 to a thickness (0.1 mm) substantially equal to the thickness of the cover tube 69. It is possible to cover the part 65 of the mold. In the endoscope 11 of the tenth configuration example, the distal end of the sheath 61 comes into contact with the rear end surface of the distal end flange portion 63 and is fixed by an adhesive or the like. The sheath 61 can compensate for the decrease in tensile strength caused by the thinning by the above-described tensile strength line or the like.
以上により、第10構成例の内視鏡11によれば、カバーチューブ69を省略し、シース61を直接に先端フランジ部63に接続できるので、部品点数を少なくできる。 As described above, according to the endoscope 11 of the tenth configuration example, the cover tube 69 can be omitted and the sheath 61 can be directly connected to the distal flange portion 63, so that the number of parts can be reduced.
<第11構成例>
図12は、レンズユニットにおける光学レンズ群LNZの構成の一例を示す断面図である。
<Eleventh configuration example>
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the optical lens group LNZ in the lens unit.
第11構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、レンズ支持部材39と、レンズ支持部材39の内部に収容される前群レンズと後群レンズと、前群レンズと後群レンズとの間に配置される絞り51とを有するレンズユニット35と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、レンズユニット35における後群レンズの撮像側最終面と撮像素子33の素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37による接着層と、最大外径Dmaxがダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部15と、を有する。第11構成例の内視鏡11では、後群レンズの撮像側最終面及びレンズ支持部材39の撮像側端面が、接着用樹脂37による接着層を介して素子カバーガラス43に固定される構造であり、前群レンズの焦点距離fF、後群レンズの焦点距離fB、前群レンズ、後群レンズ、接着用樹脂37による接着層及び素子カバーガラス43を含む光学系全体の焦点距離fel、及び、前群レンズの被写体側最前面から素子カバーガラス43の撮像側後端面までの距離に相当する全光学長OL、後群レンズの撮像側最終面から素子カバーガラス43の被写体側前端面までの距離に相当するメタルバックMBは、
fel/fF<0 かつ fel/fB>0 かつ 7.0≦OL/MB≦1200 の関係を満たすものとすることができる。
The endoscope 11 of the eleventh configuration example is the same as the endoscope 11 of the present embodiment, the lens support member 39, the front group lens and the rear group lens housed in the lens support member 39, and the front group lens. A lens unit 35 having a diaphragm 51 disposed between the rear group lens, an image sensor 33 whose imaging surface 41 is covered with an element cover glass 43, an imaging side final surface of the rear group lens in the lens unit 35, and imaging. An adhesive layer made of an adhesive resin 37 for fixing the element cover glass 43 of the element 33, and a maximum outer diameter Dmax in a range from a finite diameter to 1.8 mm corresponding to a diameter of a circumscribed circle of the substrate of the imaging element 33 that can be diced. And a tip portion 15 to be formed. In the endoscope 11 of the eleventh configuration example, the imaging side final surface of the rear group lens and the imaging side end surface of the lens support member 39 are fixed to the element cover glass 43 via an adhesive layer made of an adhesive resin 37. Yes, the focal length f F of the front group lens, the focal length f B of the rear group lens, the front group lens, the rear group lens, the adhesive layer of the adhesive resin 37, and the focal length f el of the entire optical system including the element cover glass 43. And the total optical length OL corresponding to the distance from the foreground front surface of the front group lens to the imaging side rear end surface of the element cover glass 43, and the front side end surface of the element cover glass 43 from the imaging end surface of the rear lens group. The metal back MB corresponding to the distance up to
It is possible to satisfy the relationship of f el / f F <0 and f el / f B > 0 and 7.0 ≦ OL / MB ≦ 1200.
レンズユニット35では、第1のレンズL1が前群レンズ、第2のレンズL2及び第3のレンズL3が後群レンズとして機能する。ここで、第1のレンズL1が光学レンズ群LNZの先頭レンズ、第3のレンズL3が光学レンズ群LNZの最終レンズである。レンズユニット35は、被写体側から撮像側に向かって順に、最前面である第1のレンズL1の第1の面L1R1が凹面、第2の面L1R2が凹面、第2のレンズL2の第1の面L2R1が凸面、第2の面L2R2が凸面、第3のレンズL3の第1の面L3R1が凹面、最終面である第2の面L3R2が凹面を有する。 In the lens unit 35, the first lens L1 functions as a front group lens, and the second lens L2 and the third lens L3 function as a rear group lens. Here, the first lens L1 is the leading lens of the optical lens group LNZ, and the third lens L3 is the final lens of the optical lens group LNZ. In the lens unit 35, the first surface L1R1 of the first lens L1, which is the forefront, is concave, the second surface L1R2 is concave, and the first of the second lens L2 in order from the subject side to the imaging side. The surface L2R1 has a convex surface, the second surface L2R2 has a convex surface, the first surface L3R1 of the third lens L3 has a concave surface, and the second surface L3R2, which is the final surface, has a concave surface.
第1のレンズL1と第2のレンズL2との間、即ち前群レンズと後群レンズとの間には、絞り51が設けられる。凹面である第3のレンズL3の第2の面L3R2(最終面)と撮像素子33の素子カバーガラス43との間は、接着用樹脂37が充填され、接着層を形成している。 A diaphragm 51 is provided between the first lens L1 and the second lens L2, that is, between the front group lens and the rear group lens. Between the second surface L3R2 (final surface) of the third lens L3 that is a concave surface and the element cover glass 43 of the image sensor 33, an adhesive resin 37 is filled to form an adhesive layer.
図13は、図12に示すレンズユニットの光学特性としてのレンズデータを示す説明図である。図13において、面は、第1のレンズL1〜第3のレンズL3のそれぞれの面L1R1〜L3R2と、絞り51、接着層(接着用樹脂37)にそれぞれ対応し、各面の曲率半径(mm)、コーニック係数、有効径(mm)が示されている。また、厚み(mm)は、該当する面から次の面までの光学中心における光軸方向の距離(厚み)を示し、屈折率とアッベ数は、該当する面を形成する光学部材の屈折率とアッベ数を示している。ここで、光学レンズ群LNZの外径φ(第1のレンズL1及び第3のレンズL3の外径)は、φ=0.9〜1.0mm程度とする。撮像素子33の素子カバーガラス43の厚みは0.4mmとする。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing lens data as optical characteristics of the lens unit shown in FIG. In FIG. 13, the surfaces correspond to the surfaces L1R1 to L3R2 of the first lens L1 to the third lens L3, the diaphragm 51, and the adhesive layer (adhesive resin 37), respectively. ), Conic coefficient, and effective diameter (mm). The thickness (mm) indicates the distance (thickness) in the optical axis direction at the optical center from the corresponding surface to the next surface, and the refractive index and the Abbe number are the refractive index of the optical member forming the corresponding surface. Indicates the Abbe number. Here, the outer diameter φ of the optical lens group LNZ (the outer diameters of the first lens L1 and the third lens L3) is about φ = 0.9 to 1.0 mm. The element cover glass 43 of the image sensor 33 has a thickness of 0.4 mm.
光学レンズ群LNZの全体の焦点距離felは、fel=0.58mm、前群レンズ(第1のレンズL1)の焦点距離fFは、fF=−0.714、後群レンズ(第2のレンズL2及び第3のレンズL3)の焦点距離fBは、fB=0.481としている。また、光学レンズ群LNZの全光学長OLを、先頭レンズの最前面(第1のレンズL1の第1の面L1R1)から撮像面(撮像素子33の素子カバーガラス43の撮像側の後端面)までの長さとすると、全光学長OL=2.287mmとなっている。 The focal length f el of the total optical lens group LNZ is, f el = 0.58mm, the focal length f F of the front lens group (first lens L1) is, f F = -0.714, the rear lens group (the The focal length f B of the second lens L2 and the third lens L3) is f B = 0.481. Further, the total optical length OL of the optical lens group LNZ is changed from the forefront surface (first surface L1R1 of the first lens L1) to the imaging surface (the rear end surface on the imaging side of the element cover glass 43 of the imaging device 33). The total optical length OL = 2.287 mm.
また、最終レンズの最終面(第3のレンズL3の第2の面L3R2)の周辺部端面から撮像素子33の素子カバーガラス43の被写体側の前端面までの長さをメタルバック(Metal Back)MBとすると、メタルバックMB=0.04mmである。なお、メタルバックMBは、最終レンズの最終面の凹凸によってバックフォーカス(Back Focus)という場合もある。ここでは、バックフォーカスBFを含む概念のパラメータとしてメタルバックMBを用い、メタルバックMBに統一して説明している。図13に示したように、接着層の光学中心における厚みは0.05mmであるが、第3のレンズL3の第2の面L3R2は凹面であるので、第2の面L3R2の周辺部端面から素子カバーガラス43の前端面までの距離に相当するメタルバックMBは、光学中心よりも短くなる。 Further, the length from the peripheral end surface of the final surface of the final lens (the second surface L3R2 of the third lens L3) to the front end surface on the subject side of the element cover glass 43 of the image sensor 33 is a metal back. Assuming MB, the metal back MB = 0.04 mm. Note that the metal back MB may be referred to as a back focus due to irregularities on the final surface of the final lens. Here, the metal back MB is used as a conceptual parameter including the back focus BF, and the description is made unified with the metal back MB. As shown in FIG. 13, the thickness of the adhesive layer at the optical center is 0.05 mm. However, since the second surface L3R2 of the third lens L3 is a concave surface, from the peripheral end surface of the second surface L3R2. The metal back MB corresponding to the distance to the front end face of the element cover glass 43 is shorter than the optical center.
このとき、fel/fF=−0.812、fel/fB=1.206、OL/MB=38.12であり、
fel/fF<0 かつ fel/fB>0 かつ 7.0≦OL/MB
の関係を満たしている。
At this time, f el / f F = −0.812, f el / f B = 1.206, OL / MB = 38.12,
f el / f F <0 and f el / f B > 0 and 7.0 ≦ OL / MB
Meet the relationship.
ここで、MBのレンジは、0.005 ≦MB≦ 0.250mm
OLのレンジは、2.000 ≦OL≦ 6.000mm
よって、8.0≦OL/BF≦1200 となる。
上記の7.0≦OL/MB とあわせて、
7.0≦ OL/BF ≦ 1200
とすることができる。
なお、MBが最大となるのは、水中近点観測の、MB=0.005mm、MB最小となるのは、空中遠点観測の、MB=0.190mmに基づいた数字である。
Here, the MB range is 0.005 ≦ MB ≦ 0.250 mm.
OL range is 2.000 ≤ OL ≤ 6.000mm
Therefore, 8.0 ≦ OL / BF ≦ 1200.
Together with the above 7.0 ≦ OL / MB,
7.0 ≦ OL / BF ≦ 1200
It can be.
The MB is the maximum based on MB = 0.005 mm for underwater near-point observation, and the MB minimum is based on MB = 0.190 mm for aerial far-point observation.
より具体的に、空中遠距離としては、例えば気管や喉頭部が挙げられる。空中近距離としては、例えば区域気管支や細気管支が挙げられる。水中遠距離としては、例えば子宮内、胃が挙げられる。水中近距離としては、例えば膀胱、冠動脈内、膝関節、股関節が挙げられる。 More specifically, examples of the long distance in the air include the trachea and the larynx. Examples of the short distance in the air include segmental bronchi and bronchioles. Examples of the long distance in water include the uterus and the stomach. Examples of the short distance in water include the bladder, the coronary artery, the knee joint, and the hip joint.
以上により、第11構成例の内視鏡11によれば、例えばヒトの血管に使用可能な内視鏡11とすることができ、全光学長OLに対してメタルバックMBを小さくでき、レンズユニット35と撮像素子33の素子カバーガラス43とを接着層により直接接着して固定する構造を実現できる。また、撮像ユニットを高強度かつ部品点数の少ない構造とすることができ、短い焦点距離の撮像レンズを実現可能とし、撮像レンズの長さの短縮、小型化を図ることができる。その結果、内視鏡11において小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the eleventh configuration example, the endoscope 11 can be used for, for example, a human blood vessel, the metal back MB can be reduced with respect to the total optical length OL, and the lens unit 35 and the element cover glass 43 of the image sensor 33 can be directly bonded and fixed by an adhesive layer. In addition, the imaging unit can have a structure with high strength and a small number of parts, an imaging lens with a short focal length can be realized, and the length and size of the imaging lens can be reduced. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost.
<第12構成例>
第12構成例の内視鏡11は、第11構成例の内視鏡11と同様に、後群レンズの撮像側最終面は曲面であり、後群レンズの撮像側の最終レンズの屈折率nbeと、後群レンズが接着層により固定された場合の接着層の屈折率nadとは、nbe≠nadである。
<Twelfth configuration example>
In the endoscope 11 of the twelfth configuration example, similarly to the endoscope 11 of the eleventh configuration example, the imaging side final surface of the rear group lens is a curved surface, and the refractive index n of the final lens on the imaging side of the rear group lens is be and the refractive index nad of the adhesive layer when the rear lens group is fixed by the adhesive layer are nbe ≠ nad .
以上により、第12構成例の内視鏡11によれば、後群レンズの撮像側最終面を曲面とすることにより、後群レンズの最終面において屈折力を持たせることができるため、レンズユニット35を通過する被写体からの光線の収束性をより高めることができるようになる。これにより、レンズユニット35における収差を低減させ、解像度を向上できるという効果を得ることができる。なお、後群レンズの撮像側最終面を凹面とした場合は、撮像面41における被写体の像高を大きくできるため、更なるレンズの小径化が可能になる。 As described above, according to the endoscope 11 of the twelfth configuration example, since the final surface on the imaging side of the rear group lens is a curved surface, the final surface of the rear group lens can have refractive power, and thus the lens unit. The convergence of light rays from the subject passing through 35 can be further improved. Thereby, the aberration in the lens unit 35 can be reduced and the effect that the resolution can be improved can be acquired. Note that, when the imaging side final surface of the rear lens group is a concave surface, the image height of the subject on the imaging surface 41 can be increased, and therefore the lens can be further reduced in diameter.
<第13構成例>
第13構成例の内視鏡11では、第11構成例の内視鏡において、更に、後群レンズの撮像側の最終レンズのアッベ数νbeは、νbe>25であり、後群レンズの撮像側の最終レンズの屈折率nbeは、1.40<nbe<1.90である。
<Thirteenth configuration example>
In the endoscope 11 of the thirteenth configuration example, in the endoscope of the eleventh configuration example, the Abbe number ν be of the final lens on the imaging side of the rear group lens is ν be > 25, and the rear group lens The refractive index n be of the final lens on the imaging side is 1.40 <n be <1.90.
以上により、第13構成例の内視鏡11によれば、後群レンズの撮像側の最終レンズのアッベ数νbeを、νbe>25、後群レンズの撮像側の最終レンズの屈折率nbeを、1.40<nbe<1.90とすることにより、レンズユニット35の倍率色収差を低減でき、撮像素子33のピクセルピッチよりも小さくできるため、撮像画像周辺部における色にじみを低減することが可能になる。 As described above, according to the endoscope 11 of the thirteenth configuration example, the Abbe number ν be of the final lens on the imaging side of the rear group lens is ν be > 25, and the refractive index n of the final lens on the imaging side of the rear group lens By setting be to be 1.40 <n be <1.90, the chromatic aberration of magnification of the lens unit 35 can be reduced and the pixel pitch can be made smaller than the pixel pitch of the image sensor 33, so that color blur in the peripheral portion of the captured image is reduced. It becomes possible.
<第14構成例>
第14構成例の内視鏡11は、第11構成例の内視鏡と同様に、前群レンズの被写体側最前面は凹面、乃至は凸面であり、凹面乃至は凸面のサグ量dと、前群レンズ及び後群レンズを含む光学レンズ群のレンズ外径φとは、−0.1<d/φ<0.1の関係を満たす。
<Fourteenth configuration example>
In the endoscope 11 of the 14th configuration example, similarly to the endoscope of the 11th configuration example, the forefront surface of the front group lens is a concave surface or a convex surface, and the sag amount d of the concave surface or the convex surface, The lens outer diameter φ of the optical lens group including the front group lens and the rear group lens satisfies the relationship −0.1 <d / φ <0.1.
以上により、第14構成例の内視鏡11によれば、前群レンズの被写体側最前面を凹面又は凸面とし、凹面又は凸面のサグ量dと、前群レンズ及び後群レンズを含む光学レンズ群のレンズ外径φとが、−0.1<d/φ<0.1の関係を満たすものとすることにより、レンズユニット35の最前面を平面に近づけることができ、内視鏡使用時の汚れの付着を低減することが可能になる。なお、前群レンズの被写体側最前面を凹面とした場合は、前群レンズを負のパワーのレンズとしながら、レンズユニット35の視野角(画角)を大きくできるため、被写体に対する視野を広げるとともに、更なるレンズの小径化が可能になる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fourteenth configuration example, the forefront surface of the front group lens is a concave surface or a convex surface, the sag amount d of the concave surface or the convex surface, and the optical lens including the front group lens and the rear group lens When the lens outer diameter φ of the group satisfies the relationship of −0.1 <d / φ <0.1, the foremost surface of the lens unit 35 can be brought close to a flat surface, and the endoscope is used. It is possible to reduce the adhesion of dirt. In addition, when the forefront lens of the front group lens is a concave surface, the field angle of the lens unit 35 can be increased while the front lens group is a negative power lens. Further, it is possible to reduce the lens diameter.
<第15構成例>
第15構成例の内視鏡11は、本実施形態の内視鏡11において、レンズ支持部材39に前群レンズ及び後群レンズを収容し前群レンズと後群レンズとの間に絞り51が配置されるレンズユニット35と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、撮像面41の中心にレンズの光軸を一致させたレンズユニット35と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、後群レンズの外周面に形成され後群レンズを伝搬する光の外周面での全反射を抑制する粗面部73(図4参照)と、を備える。
<Fifteenth configuration example>
In the endoscope 11 of the fifteenth configuration example, the front lens group and the rear lens group are accommodated in the lens support member 39 in the endoscope 11 of the present embodiment, and a diaphragm 51 is provided between the front lens group and the rear lens group. The lens unit 35 to be arranged, the imaging element 33 in which the imaging surface 41 is covered by the element cover glass 43, the lens unit 35 in which the optical axis of the lens coincides with the center of the imaging surface 41, and the element cover glass 43 are fixed. An adhesive resin 37 and a rough surface portion 73 (see FIG. 4) that is formed on the outer peripheral surface of the rear group lens and suppresses total reflection on the outer peripheral surface of the light propagating through the rear group lens.
図14は、リング状の迷光が表れた実測結果に基づく撮像画像の一例を示す図である。図14は、図4に示す内視鏡に対応する試作内視鏡を用いて、動物の気管支に挿入して得られた撮像画像75である。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a captured image based on an actual measurement result in which ring-shaped stray light appears. FIG. 14 is a captured image 75 obtained by being inserted into the bronchus of an animal using a prototype endoscope corresponding to the endoscope shown in FIG.
第15構成例の内視鏡11では、実測結果において、撮像画像75にリング状の迷光77が表れる場合があることが確認された。内視鏡11は、開発の経緯において、レンズユニット内に収容されるレンズ枚数が4枚レンズ(不図示)の構成から3枚レンズ(不図示)の構成に変更された場合に、迷光の発生が確認された。また、3枚レンズ構成から最終レンズと撮像素子33の素子カバーガラス42とが直付けされた直付け3枚レンズ(図4参照)の構成に変更されたとき、迷光の出力レベルが更に悪化する(つまり、撮像画像が不鮮明になる)ことが確認された(図14参照)。 In the endoscope 11 of the fifteenth configuration example, it has been confirmed that a ring-shaped stray light 77 may appear in the captured image 75 in the actual measurement result. In the course of development, the endoscope 11 generates stray light when the number of lenses housed in the lens unit is changed from a four-lens configuration (not shown) to a three-lens configuration (not shown). Was confirmed. Further, when the configuration is changed from the three-lens configuration to the configuration of a directly-attached three-lens (see FIG. 4) in which the final lens and the element cover glass 42 of the image sensor 33 are directly attached, the output level of stray light is further deteriorated. (In other words, it was confirmed that the captured image was unclear) (see FIG. 14).
図15は、撮像画像に現れる複数箇所の迷光の有無をシミュレーションによって得た測定図である。リング状に散在する迷光は、シミュレーションによると、リングの上部迷光79、リングの両側迷光81、リングの下部迷光83が顕著に表れることが確認された。 FIG. 15 is a measurement diagram obtained by simulating the presence or absence of stray light at a plurality of locations appearing in a captured image. According to the simulation, it was confirmed that the stray light scattered in the ring shape appears prominently in the upper stray light 79 of the ring, both side stray light 81 of the ring, and the lower stray light 83 of the ring.
図16(A)は、リング状に散在する迷光の上部迷光の光線追跡図である。図16(B)は、リング状に散在する迷光の両側迷光の光線追跡図である。図16(C)は、リング状に散在する迷光の下部迷光の光線追跡図である。 FIG. 16A is a ray tracing diagram of upper stray light of stray light scattered in a ring shape. FIG. 16B is a ray tracing diagram of stray light on both sides of stray light scattered in a ring shape. FIG. 16C is a ray tracing diagram of the lower stray light of the stray light scattered in a ring shape.
上部迷光79は、シミュレーションによる光線追跡を行った結果、図16(A)に示すように、レンズL3の外周面の部分85における反射と、レンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87における反射との影響が顕著であった。 As shown in FIG. 16 (A), the upper stray light 79 is subjected to ray tracing by simulation. As a result, reflection at the outer peripheral surface portion 85 of the lens L3 and at the portion 87 where the lens L3 protrudes from the lens support member 39 are performed. The effect on reflection was significant.
両側迷光81は、シミュレーションによる光線追跡を行った結果、図16(B)に示すように、絞り51の内径エッジ89による反射と、レンズL3の外周面の部分85における反射と、レンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87における反射と、の影響が顕著であった。 As shown in FIG. 16B, the both-side stray light 81 is subjected to ray tracing by simulation. As a result, reflection from the inner diameter edge 89 of the stop 51, reflection from the outer peripheral surface portion 85 of the lens L3, and lens L3 is a lens. The influence of the reflection at the portion 87 protruding from the support member 39 was significant.
下部迷光83は、シミュレーションによる光線追跡を行った結果、図16(C)に示すように、絞り51の内径エッジ89による反射と、レンズL3の外周面の部分85における反射との影響が顕著であった。 As shown in FIG. 16C, the lower stray light 83 is significantly affected by the reflection from the inner diameter edge 89 of the diaphragm 51 and the reflection from the outer peripheral surface portion 85 of the lens L3, as shown in FIG. 16C. there were.
迷光を形成する光は、図16(A)〜図16(C)のシミュレーションによって、レンズL3の外周面の部分85における反射と、レンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87における反射とによって、殆どが撮像素子33の撮像面41に入射する。特に、リング状に散在する迷光は、レンズL3の外周面の部分85と、レンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87とによる反射の影響(つまり、レンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87で反射した光は反射後にレンズL3の周囲の円環端面であるコバ部55を通過すること)が大きいことが検証できた。 The light forming the stray light is reflected at the portion 85 on the outer peripheral surface of the lens L3 and the reflection at the portion 87 where the lens L3 protrudes from the lens support member 39 by the simulations of FIGS. 16 (A) to 16 (C). As a result, most of the light enters the image pickup surface 41 of the image pickup device 33. In particular, the stray light scattered in a ring shape is reflected by the outer peripheral surface portion 85 of the lens L3 and the portion 87 where the lens L3 protrudes from the lens support member 39 (that is, the lens L3 protrudes from the lens support member 39). It can be verified that the light reflected by the portion 87 passing therethrough passes through the edge portion 55 which is the end surface of the ring around the lens L3 after reflection.
そこで、試作内視鏡におけるレンズL3の外周面をすりガラス化した。即ち、後群レンズ(レンズL3)を伝搬する光の外周面での全反射を抑制する粗面部73(図4参照)を設けた。 Therefore, the outer peripheral surface of the lens L3 in the prototype endoscope was ground glass. That is, a rough surface portion 73 (see FIG. 4) for suppressing total reflection on the outer peripheral surface of the light propagating through the rear lens group (lens L3) is provided.
図17は、粗面部が設けられることによる迷光の消失の有無を照度分布のシミュレーションによって得た測定図である。図18は、粗面部が設けられることによって迷光が低減した実測結果の撮像画像の一例を示す図である。 FIG. 17 is a measurement diagram in which the presence or absence of stray light due to the provision of the rough surface portion is obtained by simulation of the illuminance distribution. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a captured image of an actual measurement result in which stray light is reduced by providing a rough surface portion.
第15構成例の内視鏡11では、レンズL3の外周面をすりガラス化することにより、レンズL3の外周面の部分85における反射光が、粗面部73(すりガラス面)による散乱効果によって低減する。図17に示すシミュレーション、及び図18に示す実測結果において、上部迷光79、両側迷光81、下部迷光83は、その殆どが低減して消失した。 In the endoscope 11 of the fifteenth configuration example, the outer peripheral surface of the lens L3 is ground, so that the reflected light at the portion 85 on the outer peripheral surface of the lens L3 is reduced by the scattering effect by the rough surface portion 73 (ground glass surface). In the simulation shown in FIG. 17 and the actual measurement result shown in FIG. 18, most of the upper stray light 79, the both-side stray light 81, and the lower stray light 83 are reduced and disappeared.
以上により、第15構成例の内視鏡11によれば、レンズL3の外周面に粗面部73を設けることによって、レンズL3の外周に別途遮光部材(黒塗り筒体等)を追加せずに、リング状に散在する迷光の殆どを無くすことができる。その結果、内視鏡11において、迷光を抑制しつつ、小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 11 of the fifteenth configuration example, by providing the rough surface portion 73 on the outer peripheral surface of the lens L3, it is possible to add no light shielding member (such as a black cylinder) to the outer periphery of the lens L3. Most of the stray light scattered in the ring shape can be eliminated. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost while suppressing stray light.
<第16構成例>
第16構成例の内視鏡11は、第15構成例の内視鏡11において、粗面部73の表面粗さは、算術平均粗さRa=0.1〜10μmの範囲であることが好ましい。この粗面部73は、例えば砥粒を用いたレンズL3の外周面における研磨によって施すことができる。粗面部73は、粗さRaが、0.1μm以下になると、粗面部73が鏡面に近付き、反射光の強度が徐々に増す傾向となることが分かった。また、粗面部73は、粗さRaが、10μm以上になると、反射面に対する粗面の割合が低下し、これによっても反射光の強度が徐々に増す傾向となることが分かった。
<16th configuration example>
In the endoscope 11 of the sixteenth configuration example, the surface roughness of the rough surface portion 73 in the endoscope 11 of the fifteenth configuration example is preferably in the range of arithmetic average roughness Ra = 0.1 to 10 μm. The rough surface portion 73 can be applied by polishing on the outer peripheral surface of the lens L3 using, for example, abrasive grains. It has been found that when the roughness Ra of the rough surface portion 73 is 0.1 μm or less, the rough surface portion 73 approaches the mirror surface and the intensity of reflected light tends to increase gradually. Further, it has been found that when the roughness Ra of the rough surface portion 73 is 10 μm or more, the ratio of the rough surface to the reflection surface decreases, and this also tends to increase the intensity of the reflected light gradually.
以上により、第16構成例の内視鏡11によれば、他部材を用いずに、レンズL3への最適な粗さの付与によって、コストを増大させることなく迷光を抑制できる。 As described above, according to the endoscope 11 of the sixteenth configuration example, stray light can be suppressed without increasing the cost by applying an optimum roughness to the lens L3 without using other members.
<第17構成例>
第17構成例の内視鏡11は、第16構成例の内視鏡11において、粗面部73が、後群レンズ(レンズL3)の撮像側最終面における撮像光出射有効面を包囲する端面(コバ部55)に形成されていてもよい。内視鏡11は、レンズL3の外周面に、粗面部73が設けられることで、迷光を抑制できる。これに加え、内視鏡11は、コバ部55においても、粗面部73が設けられることにより、レンズL3の外周面の部分85又はレンズL3がレンズ支持部材39から飛び出している部分87で完全に散乱できずに発生した上部迷光79、両側迷光81、下部迷光83を更に抑制することができる。
<17th configuration example>
The endoscope 11 of the seventeenth configuration example is the same as the endoscope 11 of the sixteenth configuration example, in which the rough surface portion 73 surrounds the imaging light emission effective surface on the imaging side final surface of the rear lens group (lens L3) ( The edge portion 55) may be formed. The endoscope 11 can suppress stray light by providing the rough surface portion 73 on the outer peripheral surface of the lens L3. In addition to this, the endoscope 11 is also provided with the rough surface portion 73 in the edge portion 55, so that the outer peripheral surface portion 85 of the lens L3 or the portion 87 where the lens L3 protrudes from the lens support member 39 is completely provided. Upper stray light 79, both-side stray light 81, and lower stray light 83 generated without being scattered can be further suppressed.
以上により、第17構成例の内視鏡によれば、他部材を用いずに、レンズL3のコバ部55への粗面部73の付与によって、迷光を更に抑制できる。 As described above, according to the endoscope of the seventeenth configuration example, stray light can be further suppressed by applying the rough surface portion 73 to the edge portion 55 of the lens L3 without using other members.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の内視鏡111について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the endoscope 111 according to the second embodiment will be described.
図19は、第2の実施形態の内視鏡111の先端部を前側から見た様子を示す斜視図である。図20は、第2の実施形態の内視鏡111の先端部の一例を示す断面図である。図21は、第2の実施形態の内視鏡におけるレンズ及び撮像素子が接着用樹脂を介して直付けされた状態の一例を示す断面図である。図22は、第2の実施形態の内視鏡の導体接続部に伝送ケーブルが接続された撮像素子をレンズユニットと反対側から見た斜視図である。なお、第2の実施形態では第1の実施形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。 FIG. 19 is a perspective view illustrating a state in which the distal end portion of the endoscope 111 according to the second embodiment is viewed from the front side. FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating an example of the distal end portion of the endoscope 111 according to the second embodiment. FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating an example of a state in which the lens and the image sensor in the endoscope of the second embodiment are directly attached via an adhesive resin. FIG. 22 is a perspective view of an imaging device in which a transmission cable is connected to a conductor connection portion of an endoscope according to the second embodiment when viewed from the side opposite to the lens unit. In the second embodiment, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第18構成例>
図19に示す内視鏡111は、図20に示す先端部15の最大外径Dmaxを、ダイシング可能な撮像素子33の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.0mmの範囲で形成することができる。
<18th configuration example>
The endoscope 111 shown in FIG. 19 has a maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 shown in FIG. 20 formed in a range of a finite diameter to 1.0 mm corresponding to the diameter of the circumscribed circle of the substrate of the imaging element 33 that can be diced. can do.
本実施形態の内視鏡111では、光軸の方向に垂直な方向における断面が正方形状の撮像素子33として、1辺の寸法が0.5mmのものが使用される。これにより、内視鏡111は、撮像素子33の対角寸法が0.7mm程度となり、照明手段としてのライトガイド57(例えば50ミクロンφ)を含めば、最大外径Dmaxが1.0mm以下のものが可能となる。 In the endoscope 111 according to the present embodiment, the imaging element 33 having a square cross section in a direction perpendicular to the direction of the optical axis has a side dimension of 0.5 mm. Thereby, in the endoscope 111, the diagonal dimension of the image sensor 33 is about 0.7 mm, and the maximum outer diameter Dmax is 1.0 mm or less if the light guide 57 (for example, 50 μm φ) as the illumination unit is included. Things are possible.
以上により、第18構成例の内視鏡111によれば、最大外径Dmaxを1.0mm未満とすることで、例えば人体の血管への挿入を更に容易に可能とすることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the eighteenth configuration example, by setting the maximum outer diameter Dmax to be less than 1.0 mm, for example, insertion into a blood vessel of a human body can be further facilitated.
<第19構成例>
第19構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図22に示すように、撮像素子33の基板が、正方形で形成され、導体接続部49が、撮像素子33の基板の四隅に配置されている。1つの導体接続部49は、例えば円形状に形成される。4つの導体接続部49は、正方形の四隅に配置されることによって、相互に最大距離で離間した配置が可能となっている。
<Nineteenth configuration example>
In the endoscope 111 of the nineteenth configuration example, as shown in FIG. 22, in the endoscope 111 of the present embodiment, the substrate of the image sensor 33 is formed in a square shape, and the conductor connection portion 49 is formed of the image sensor 33. Arranged at the four corners of the substrate. One conductor connection portion 49 is formed in a circular shape, for example. The four conductor connecting portions 49 are arranged at the four corners of the square, so that the four conductor connecting portions 49 can be arranged at a maximum distance from each other.
伝送ケーブル31は、電線45である電力線及び信号線それぞれの導体が絶縁被覆によって覆われる。4本の電線45は、左右2本、上下2段に配置されて絶縁被覆の外周が更に外被によって束ねられて、一本の伝送ケーブル31となっている。それぞれの導体は、絶縁被覆が剥かれた状態で、4本が平行な直線状にフォーミングされる。電線45は、この導体の先端が、半田によって導体接続部49に接続される。撮像素子33と伝送ケーブル31とは、図20に示すように、モールド樹脂17によって覆われる。従って、導体接続部49、導体、電線45の絶縁被覆、及び伝送ケーブル31の外被は、モールド樹脂17に埋入される。 In the transmission cable 31, the conductors of the power line and the signal line that are the electric wires 45 are covered with an insulating coating. The four electric wires 45 are arranged in two stages, two on the left and two on the upper and lower sides, and the outer periphery of the insulating coating is further bundled by a jacket to form one transmission cable 31. Each conductor is formed into four parallel straight lines with the insulation coating removed. The end of the conductor of the electric wire 45 is connected to the conductor connecting portion 49 by solder. The image sensor 33 and the transmission cable 31 are covered with the mold resin 17 as shown in FIG. Therefore, the conductor connecting portion 49, the conductor, the insulation coating of the electric wire 45, and the outer jacket of the transmission cable 31 are embedded in the mold resin 17.
以上により、第19構成例の内視鏡111によれば、4つの導体接続部49を、撮像素子33の基板の四隅に配置できるので、4つの導体接続部49を、正方形の撮像素子33の基板において、図22に示すように、相互に最大距離で均等に離間させて配置させることができる。これにより、半田付けの工程において隣接する2つの導体接続部49が半田によって接続されることがなく、絶縁距離の確保が容易となって、先端部15の細径化を容易にすることができる。なお、第1の実施形態の内視鏡11において、図22に示すように、4つの導体接続部49が撮像素子33の基板の四隅に配置されてもよい。 As described above, according to the endoscope 111 of the nineteenth configuration example, the four conductor connection portions 49 can be arranged at the four corners of the substrate of the image sensor 33, so the four conductor connection portions 49 are arranged on the square image sensor 33. As shown in FIG. 22, the substrates can be arranged so as to be evenly spaced from each other at the maximum distance. Thereby, two adjacent conductor connection portions 49 are not connected by solder in the soldering process, and it is easy to secure an insulation distance, and the diameter of the tip portion 15 can be easily reduced. . In the endoscope 11 of the first embodiment, as shown in FIG. 22, four conductor connection portions 49 may be disposed at the four corners of the substrate of the image sensor 33.
<第20構成例>
第20構成例の内視鏡111は、図21に示すように、対物カバーガラス91と、素子カバーガラス43と、撮像面41が素子カバーガラス43によって覆われる撮像素子33と、対物カバーガラス91と素子カバーガラス43との間に挟まれ、撮像面41の中心に光軸が一致されたレンズ93と、対物カバーガラス91とレンズ93との間に設けられる絞り51と、レンズ93と素子カバーガラス43とを固定する接着用樹脂37と、レンズ93と素子カバーガラス43との間に設けられる空気層95と、を備える。
<20th configuration example>
As shown in FIG. 21, the endoscope 111 of the twentieth configuration example includes an objective cover glass 91, an element cover glass 43, an imaging element 33 whose imaging surface 41 is covered by the element cover glass 43, and an objective cover glass 91. And the element cover glass 43, the lens 93 having the optical axis coincident with the center of the imaging surface 41, the diaphragm 51 provided between the objective cover glass 91 and the lens 93, the lens 93 and the element cover. An adhesive resin 37 for fixing the glass 43 and an air layer 95 provided between the lens 93 and the element cover glass 43 are provided.
第1の実施形態の内視鏡11では、3枚レンズのうち最終のレンズL3と素子カバーガラス43との間の有限な幅を有する離間部47に接着用樹脂37が塗布されたことで、レンズL3と素子カバーガラス43とが直付けされている。一方、第2の実施形態の内視鏡111では、レンズ93と素子カバーガラス43とが接着用樹脂37を介して直付けされる。その結果、内視鏡111では、接着用樹脂37は、側面視でほぼ線状となる(図22参照)。また、第2の実施形態の内視鏡111では、レンズ93と素子カバーガラス43とは、レンズ93の両端側のコバ部において接着用樹脂37によって直付けされており、接着用樹脂37はコバ部にのみ塗布される。 In the endoscope 11 of the first embodiment, the adhesive resin 37 is applied to the separation portion 47 having a finite width between the final lens L3 and the element cover glass 43 among the three lenses. The lens L3 and the element cover glass 43 are directly attached. On the other hand, in the endoscope 111 of the second embodiment, the lens 93 and the element cover glass 43 are directly attached via the adhesive resin 37. As a result, in the endoscope 111, the adhesive resin 37 is substantially linear in a side view (see FIG. 22). In the endoscope 111 of the second embodiment, the lens 93 and the element cover glass 43 are directly attached to the edge portions on both ends of the lens 93 by the adhesive resin 37. It is applied only to the part.
レンズ93は、例えば単一レンズであり、外形状が撮像素子33と同一の角柱状に形成され、かつ光軸の方向に垂直な方向における断面が正方形状である。レンズ93は、対物カバーガラス91を通過した被写体からの入射光を、素子カバーガラス43を介して撮像素子33の撮像面41に結像する。レンズ93の素子カバーガラス43側の面には、凹部が形成される。凹部の底面には、略球面状に隆起した凸曲面部97が形成される。レンズ93は、凸曲面部97によって、光の集束を行う光学素子としての機能を有する。凸曲面部97の隆起先端は、素子カバーガラス43との間から若干離間する。一方、レンズ93は、凹部を包囲する四角環状の端面が、接着用樹脂37を介して素子カバーガラス43に接着される。これにより、レンズ93と素子カバーガラス43との間の凹部には、空気が封入された状態となる。この密閉空間となった凹部に封入される空気は、乾燥空気であることが好ましい。また、この凹部には、窒素が封入されてもよい。このように、レンズ93と素子カバーガラス43との間には、凹部を内容積とする空気層95が形成される。この空気層95には、凸曲面部97が配置される。つまり、レンズ93は、凸曲面部97の光出射面が、空気と接している。 The lens 93 is, for example, a single lens, and has an outer shape formed in the same prismatic shape as that of the image sensor 33 and has a square cross section in a direction perpendicular to the direction of the optical axis. The lens 93 focuses incident light from the subject that has passed through the objective cover glass 91 on the imaging surface 41 of the imaging element 33 via the element cover glass 43. A concave portion is formed on the surface of the lens 93 on the element cover glass 43 side. On the bottom surface of the concave portion, a convex curved surface portion 97 protruding in a substantially spherical shape is formed. The lens 93 has a function as an optical element that focuses light by the convex curved surface portion 97. The protruding tip of the convex curved surface portion 97 is slightly separated from the element cover glass 43. On the other hand, the lens 93 is bonded to the element cover glass 43 through a bonding resin 37 at a square annular end surface surrounding the recess. As a result, air is sealed in the recess between the lens 93 and the element cover glass 43. It is preferable that the air enclosed in the recessed part which became this sealed space is dry air. Moreover, nitrogen may be enclosed in the recess. As described above, an air layer 95 having a concave portion as an internal volume is formed between the lens 93 and the element cover glass 43. A convex curved surface portion 97 is disposed in the air layer 95. That is, in the lens 93, the light exit surface of the convex curved surface portion 97 is in contact with air.
最大外径Dmaxが1.0mmの内視鏡111では、レンズ枚数が減らせるか否かが細径化の重要な要件となる。従って、内視鏡111において単一レンズであるレンズ93を設けた場合、光軸方向に平行な幅方向における微小な領域で、レンズ93との間で如何に屈折率差を持たせるかが重要であり、第20構成例の内視鏡111では、レンズ93との間で大きな屈折率差が得られる空気層を光学素子面に設けたことを特徴としている。 In the endoscope 111 having a maximum outer diameter Dmax of 1.0 mm, whether or not the number of lenses can be reduced is an important requirement for reducing the diameter. Therefore, in the case where the lens 93 that is a single lens is provided in the endoscope 111, it is important how the refractive index difference is given to the lens 93 in a minute region in the width direction parallel to the optical axis direction. The endoscope 111 of the twentieth configuration example is characterized in that an air layer capable of obtaining a large refractive index difference with the lens 93 is provided on the optical element surface.
以上により、第20構成例の内視鏡111によれば、レンズ93に凹部を形成し、その底面に凸曲面部97を形成し、四角環状の端面を素子カバーガラス43に接着したので、微小な領域に、レンズ93との屈折率差を大きくするための空気層95を確保することができる。同時に、レンズ93は、撮像面41との光軸合わせが容易にできるようになる。レンズ93は、空気層95を確保できたことにより、レンズ93との間で大きなレンズパワーを得ることが可能となる。これにより、内視鏡111においてレンズ枚数を1枚に減らすことができる。その結果、内視鏡111において小型化、コスト低減を図ることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the twentieth configuration example, the concave portion is formed in the lens 93, the convex curved surface portion 97 is formed on the bottom surface, and the square annular end surface is bonded to the element cover glass 43. An air layer 95 for increasing the difference in refractive index from the lens 93 can be secured in such a region. At the same time, the lens 93 can easily align the optical axis with the imaging surface 41. Since the lens 93 can secure the air layer 95, it is possible to obtain a large lens power with the lens 93. As a result, the number of lenses in the endoscope 111 can be reduced to one. As a result, the endoscope 111 can be reduced in size and cost.
<第21構成例>
図23は、対物カバーガラス、レンズ、素子カバーガラスの寸法の一例を示した側面図である。第21構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、対物カバーガラス91の光軸に沿う方向の厚みTGt、レンズ93の厚みSRt、及び素子カバーガラス43の厚みSGtが、ともに0.1〜0.5mmの範囲で形成されている。また、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、及び撮像素子33は、一辺の長さSQLが0.5mmの正方形となる。なお、図20〜図23に示す撮像素子33は、電気回路99を、厚みを付与して描いている。また、素子カバーガラス43と撮像素子33とを接着する接着用樹脂37を、厚みを付与して描いている。
<21st configuration example>
FIG. 23 is a side view showing an example of dimensions of the objective cover glass, lens, and element cover glass. In the endoscope 111 of the twenty-first configuration example, in the endoscope 111 of the present embodiment, the thickness TGt in the direction along the optical axis of the objective cover glass 91, the thickness SRt of the lens 93, and the thickness SGt of the element cover glass 43 are the same. Both are formed in the range of 0.1 to 0.5 mm. The objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, and the image sensor 33 are squares having a side length SQL of 0.5 mm. 20 to 23, the electrical circuit 99 is drawn with a thickness. In addition, a bonding resin 37 for bonding the element cover glass 43 and the imaging element 33 is drawn with a thickness.
素子カバーガラス43は、レンズ93の焦点距離及び光学特性に合わせて、レンズ93と撮像面41の距離とを保持する機能を有する。素子カバーガラス43は、厚みSGtを0.1〜0.5mmの範囲とすることでこの調整が容易となる。 The element cover glass 43 has a function of maintaining the distance between the lens 93 and the imaging surface 41 in accordance with the focal length and optical characteristics of the lens 93. The element cover glass 43 can be adjusted easily by setting the thickness SGt to a range of 0.1 to 0.5 mm.
レンズ93は、厚みSRtを0.1〜0.5mmの範囲とすることで光学素子としての機能、空気層95の確保が可能となる。 When the lens 93 has a thickness SRt in the range of 0.1 to 0.5 mm, the function as an optical element and the air layer 95 can be secured.
対物カバーガラス91は、厚みTGtを、0.1〜0.5mmの範囲とすることで他の補強部材を使用しない単一での使用が可能になる。また、必要以上に厚みが増すことによる光線の蹴られに起因する画角の減少が抑制できる。 The objective cover glass 91 can be used alone without using other reinforcing members by setting the thickness TGt to a range of 0.1 to 0.5 mm. In addition, it is possible to suppress a decrease in the angle of view due to the kicking of the light beam due to an increase in thickness more than necessary.
以上により、第21構成例の内視鏡111によれば、レンズ93と撮像素子33を適正距離に保持し、空気層95の確保を容易にしながら、画角の減少を抑制し、しかも、対物カバーガラス91から撮像素子33までの光軸に沿う方向の寸法の肥大化を抑制できる。 As described above, according to the endoscope 111 of the twenty-first configuration example, the lens 93 and the image sensor 33 are held at an appropriate distance, the air layer 95 is easily secured, and the reduction in the angle of view is suppressed. The enlargement of the dimension in the direction along the optical axis from the cover glass 91 to the image sensor 33 can be suppressed.
<第22構成例>
第22構成例の内視鏡111は、本実施形態の内視鏡111において、図20に示すように、対物カバーガラス91の対物面を除く外周面、レンズ93の外周面及び撮像素子33をモールド樹脂17によって被覆して固定するとともに先端部15の外殻を形成しかつ外部に露出するモールド部65と、先端部15と同一外径で形成されてモールド部65の少なくとも一部を覆って接続される管状のシース61とを備える。
<Twenty-second configuration example>
As shown in FIG. 20, the endoscope 111 of the twenty-second configuration example includes an outer peripheral surface excluding the objective surface of the objective cover glass 91, an outer peripheral surface of the lens 93, and the imaging element 33 in the endoscope 111 of the present embodiment. Covered and fixed by the mold resin 17 and forming the outer shell of the tip portion 15 and exposed to the outside, and formed at the same outer diameter as the tip portion 15 and covering at least a part of the mold portion 65 And a tubular sheath 61 to be connected.
シース61は、上記のように可撓性を有する樹脂材からなる。また、シース61は、上記のように強度を付与する目的で、内周側に単線、複数線、編組の抗張力線を備えることができる。抗張力線の材質は上記と同様である。 The sheath 61 is made of a flexible resin material as described above. The sheath 61 can be provided with a single wire, a plurality of wires, and a braided tensile strength wire on the inner peripheral side for the purpose of imparting strength as described above. The material of the tensile strength wire is the same as described above.
内視鏡111は、対物カバーガラス91と、レンズ93と、素子カバーガラス43と、撮像素子33の全体と、伝送ケーブル31の一部分と、ライトガイド57の一部分がモールド樹脂17によって被覆されて固定され、かつモールド樹脂17は外部に露出されている。なお、内視鏡111の先端部15には、X線不透過マーカーが内包されてもよい。これにより、内視鏡111は、X線透視下における先端位置の確認が容易となる。 The endoscope 111 is fixed by covering the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, the entire imaging device 33, a part of the transmission cable 31, and a part of the light guide 57 with the mold resin 17. The mold resin 17 is exposed to the outside. Note that a radiopaque marker may be included in the distal end portion 15 of the endoscope 111. Thereby, the endoscope 111 can easily confirm the tip position under fluoroscopy.
内視鏡111は、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、撮像素子33、伝送ケーブル31の一部、ライトガイド57の一部(撮像ユニット)がモールド樹脂17によって被覆されて固定されるので、これら各部材同士を固定する際の介在部品が少ない。これにより、内視鏡111の先端部15を小径化することができ、更なる細径化を図る場合であっても、最小限の寸法で構成できる。また、部品コストを削減できる。例えば人体の血管のような非常に径が細い患部を撮像可能に適用可能な内視鏡111を実現することができる。この結果、内視鏡11において小型化、コスト低減を図ることができる。 The endoscope 111 is fixed by covering the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, the imaging device 33, a part of the transmission cable 31, and a part of the light guide 57 (imaging unit) with the molding resin 17. Therefore, there are few intervening parts at the time of fixing each of these members. As a result, the diameter of the distal end portion 15 of the endoscope 111 can be reduced, and even when the diameter is further reduced, it can be configured with a minimum size. In addition, component costs can be reduced. For example, it is possible to realize the endoscope 111 that can be applied so as to be capable of imaging a diseased part having a very small diameter such as a blood vessel of a human body. As a result, the endoscope 11 can be reduced in size and cost.
また、モールド樹脂17は、撮像素子33から対物カバーガラス91までを覆って成形されるので、これら撮像ユニットの固定強度の増大に寄与する。また、モールド樹脂17は、空気層95の気密性(つまり、細かいな隙間が無い)、水密性、遮光性も高める。更に、モールド樹脂17は、ライトガイド57用の光ファイバ59が埋入された際の遮光性も高める。 Further, since the mold resin 17 is formed so as to cover the imaging element 33 to the objective cover glass 91, it contributes to an increase in the fixing strength of these imaging units. The mold resin 17 also improves the airtightness of the air layer 95 (that is, no fine gaps), watertightness, and light shielding properties. Furthermore, the mold resin 17 also improves the light shielding property when the optical fiber 59 for the light guide 57 is embedded.
また、内視鏡111は、先端部15に、ライトガイド57をモールド樹脂17によってモールドするので、ライトガイド57を構造材として作用させ、細径の内視鏡111においても、軟性部29と先端部15との接続強度を向上させることができる。また、内視鏡111では、先端部15を挿入側最表面(例えば図19参照)から見た場合に、モールド樹脂17が先端部15の対物カバーガラス91並びに4つの光ファイバ59を含めて被覆するので、対物カバーガラス91並びに4つの光ファイバ59のそれぞれの周囲のクリアランス(つまり、それぞれの周囲の隙間)が無い。従って、内視鏡111は、検査や手術の際に使用された後に滅菌作用が施される(つまり、洗浄される)と、内視鏡111に不要な液体等の洗浄残りが付着することが軽減され、第1の実施形態の内視鏡11に比べて、次の検査又は手術に使用する際の衛生面においてより一層の高度な利便性を有することができる。 In the endoscope 111, the light guide 57 is molded on the distal end portion 15 with the molding resin 17, so that the light guide 57 acts as a structural material, and even in the small diameter endoscope 111, the flexible portion 29 and the distal end are formed. The connection strength with the part 15 can be improved. In the endoscope 111, when the distal end portion 15 is viewed from the outermost surface on the insertion side (see, for example, FIG. 19), the mold resin 17 covers the objective cover glass 91 of the distal end portion 15 and the four optical fibers 59. Therefore, there is no clearance around the objective cover glass 91 and the four optical fibers 59 (that is, gaps between the respective surroundings). Therefore, when the endoscope 111 is sterilized after being used in an examination or surgery (that is, washed), a cleaning residue such as an unnecessary liquid may adhere to the endoscope 111. Compared with the endoscope 11 of the first embodiment, the degree of hygiene can be further enhanced in terms of hygiene when used for the next examination or operation.
また、特許文献2に示した従来の内視鏡533は、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯している。このため、先端部の回転角度によって被写体までの距離が変わりやすく、良好な画像を安定的に得にくい。更に、先端部の軸線とレンズユニット547の光軸とが偏芯していると、先端部の回転角度によって管内壁と先端部との干渉具合が変わり、特に径が細い孔への進入時に操作性が低下する。これに対し、内視鏡111によれば、対物カバーガラス91、レンズ93、素子カバーガラス43、撮像素子33が同軸で連なっている。つまり、先端部15と同心円で対物カバーガラス91が配置される。その結果、第22構成例の内視鏡111は、細径化しやすく、良好な画像を安定的に得ることができ、挿入操作性を高めることができる。 Further, in the conventional endoscope 533 shown in Patent Document 2, the axis of the tip portion and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric. For this reason, the distance to the subject is easily changed depending on the rotation angle of the tip, and it is difficult to stably obtain a good image. Furthermore, if the axis of the tip and the optical axis of the lens unit 547 are eccentric, the degree of interference between the inner wall of the tube and the tip changes depending on the rotation angle of the tip, especially when entering a hole with a small diameter. Sex is reduced. On the other hand, according to the endoscope 111, the objective cover glass 91, the lens 93, the element cover glass 43, and the imaging element 33 are coaxially connected. That is, the objective cover glass 91 is disposed concentrically with the tip portion 15. As a result, the endoscope 111 of the twenty-second configuration example can be easily reduced in diameter, can stably obtain a good image, and can improve insertion operability.
<第23構成例>
第23構成例の内視鏡111は、シース61の厚みを、0.1〜0.3mmの範囲とすることが好ましい。
<23rd configuration example>
In the endoscope 111 of the twenty-third configuration example, it is preferable that the thickness of the sheath 61 is in a range of 0.1 to 0.3 mm.
内視鏡111のモールド部65は、撮像素子33を覆った後端から後方へ延出する図20に示す小径延出部71を有する。小径延出部71は、円柱状に成形され、4本の光ファイバ59を埋入している。小径延出部71は、4本の光ファイバ59の内側に、伝送ケーブル31を埋入している。シース61は、内径側が、小径延出部71の外周に接着剤等によって固定される。つまり、モールド部65及びシース61は、1.0mmの同軸の最大外径Dmaxで連なっている。 The mold part 65 of the endoscope 111 has a small-diameter extending part 71 shown in FIG. 20 that extends backward from the rear end that covers the imaging element 33. The small-diameter extending portion 71 is formed in a cylindrical shape and has four optical fibers 59 embedded therein. The small-diameter extending portion 71 has the transmission cable 31 embedded inside the four optical fibers 59. An inner diameter side of the sheath 61 is fixed to the outer periphery of the small diameter extending portion 71 with an adhesive or the like. That is, the mold part 65 and the sheath 61 are continuous with a coaxial maximum outer diameter Dmax of 1.0 mm.
以上により、第23構成例の内視鏡111によれば、シース61の厚みを0.3mmまで厚くできるので、シース61の引っ張り強度を高くすることが容易となる。また、伝送ケーブル31の最小外径は、現在0.54mm程度である。先端部15の最大外径Dmaxを1.0mmとした場合、シース61の厚みは、0.23mmとなる。これによって、内視鏡111は、シース61の厚みを上記の0.1〜0.3mmの範囲とすることで、先端部15の最大外径Dmaxを、1.0mmとすることを可能にすることができる。 As described above, according to the endoscope 111 of the twenty-third configuration example, since the thickness of the sheath 61 can be increased to 0.3 mm, the tensile strength of the sheath 61 can be easily increased. The minimum outer diameter of the transmission cable 31 is currently about 0.54 mm. When the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 is 1.0 mm, the thickness of the sheath 61 is 0.23 mm. Thereby, the endoscope 111 enables the maximum outer diameter Dmax of the distal end portion 15 to be 1.0 mm by setting the thickness of the sheath 61 in the range of 0.1 to 0.3 mm. be able to.
次に、上記各実施形態の構成を有する内視鏡の製造方法(先端部の製造工程)を説明する。以下の内視鏡の製造方法は、第1の実施形態の内視鏡11を代表例として説明する。 Next, an endoscope manufacturing method (tip portion manufacturing process) having the configuration of each of the above embodiments will be described. The following endoscope manufacturing method will be described using the endoscope 11 of the first embodiment as a representative example.
図24(A)〜図24(D)は、内視鏡の製造方法の第1例を説明する図である。図24(A)は、位置調整治具の構成図である。図24(B)は、レンズユニットと撮像素子の固定時の側面図である。図24(C)は、XY方向の位置合わせ時の映像説明図である。図24(D)は、Z方向の位置合わせ時の映像説明図である。なお、ここでは、XY方向とは図1に示した左右上下方向、Z方向とは図1に示した前後方向を言う。 24A to 24D are diagrams illustrating a first example of an endoscope manufacturing method. FIG. 24A is a configuration diagram of the position adjustment jig. FIG. 24B is a side view when the lens unit and the image sensor are fixed. FIG. 24C is an explanatory diagram of video during alignment in the XY directions. FIG. 24D is an explanatory diagram of an image at the time of alignment in the Z direction. Here, the XY direction means the left and right vertical direction shown in FIG. 1, and the Z direction means the front and rear direction shown in FIG.
内視鏡の製造方法の第1例では、位置調整治具113を用いて、レンズユニット35の後端を撮像素子33によって塞ぐように固定する。位置調整治具113は、センサ支持部115と、第1XYZステージ117と、レンズユニット支持部119と、第2XYZステージ121と、平面台123と、テストチャート125と、を備える。 In the first example of the endoscope manufacturing method, the position adjustment jig 113 is used to fix the rear end of the lens unit 35 so as to be closed by the image sensor 33. The position adjustment jig 113 includes a sensor support part 115, a first XYZ stage 117, a lens unit support part 119, a second XYZ stage 121, a flat table 123, and a test chart 125.
センサ支持部115は、撮像素子33の下面を支持する。第1XYZステージ117は、センサ支持部115を保持して前後左右及び上下方向に位置調整が可能となる(マイクロステージを用いることが望ましい)。レンズユニット支持部119は、レンズユニット35を両側面から水平に支持する。第2XYZステージ121は、レンズユニット支持部119を保持して前後左右及び上下方向に位置調整が可能となる。テストチャート125は、レンズユニット35の被写体となり、撮像されることによって被写体像のケラレ、及びピントが参照可能となるパターンを有する。平面台123は、テストチャート125と、センサ支持部115及びレンズユニット支持部119を共通に支持する。 The sensor support unit 115 supports the lower surface of the image sensor 33. The first XYZ stage 117 is capable of adjusting the position in the front / rear, left / right and up / down directions while holding the sensor support 115 (preferably using a microstage). The lens unit support part 119 supports the lens unit 35 horizontally from both side surfaces. The second XYZ stage 121 holds the lens unit support part 119 and can be adjusted in position in the front-rear, left-right, and up-down directions. The test chart 125 is a subject of the lens unit 35, and has a pattern in which the vignetting and focus of the subject image can be referred to by being imaged. The flat table 123 supports the test chart 125, the sensor support unit 115, and the lens unit support unit 119 in common.
先端部15の組立は、上記の位置調整治具113が使用され、基本的には作業者による顕微鏡を用いた手作業で行われる。 The position adjustment jig 113 is used to assemble the distal end portion 15 and is basically performed manually by an operator using a microscope.
まず、予めレンズユニット35と撮像素子33との少なくとも一方に、接着用樹脂37を塗布する。そして、レンズユニット35を支持し、第1XYZステージ117に支持した撮像素子33を移動させながら、撮像素子33で撮像した画像を参照して、レンズユニット35の光軸と撮像素子33の撮像面41の中心とを位置合わせする。具体的には、例えば図24(C)に示すように、レンズ支持部材39及びレンズL3の中心と映像中心127とを位置合わせする。撮像素子33の映像は、撮像素子33の端子にプローブ(図示略)を当てて画像信号を取り出し、表示装置(図示略)に画像表示することにより得る。 First, an adhesive resin 37 is applied to at least one of the lens unit 35 and the image sensor 33 in advance. Then, while supporting the lens unit 35 and moving the image sensor 33 supported by the first XYZ stage 117, the image captured by the image sensor 33 is referred to and the optical axis of the lens unit 35 and the imaging surface 41 of the image sensor 33 are referred to. Align with the center of. Specifically, for example, as shown in FIG. 24C, the center of the lens support member 39 and the lens L3 and the image center 127 are aligned. The image of the image sensor 33 is obtained by applying a probe (not shown) to the terminal of the image sensor 33 to extract an image signal and displaying the image on a display device (not shown).
次いで、レンズユニット35と撮像素子33との光軸に沿う方向を位置合わせする。この位置合わせの工程では、レンズユニット35の前後方向の位置を調整することで、図24(D)に示すように、テストチャート125からの入射光を撮像素子33の撮像面41に合焦させる。即ち、図24(B)に示すように、レンズユニット35の位置を光軸LC方向に調整することでピント合わせを行う。 Subsequently, the direction along the optical axis of the lens unit 35 and the image sensor 33 is aligned. In this alignment step, by adjusting the position of the lens unit 35 in the front-rear direction, the incident light from the test chart 125 is focused on the imaging surface 41 of the imaging element 33 as shown in FIG. . That is, as shown in FIG. 24B, focusing is performed by adjusting the position of the lens unit 35 in the direction of the optical axis LC.
レンズユニット35の位置調整時には、伝送ケーブル31と導体接続部49とは、接続されていなくても、接続されていても、いずれでもよい。伝送ケーブル31と導体接続部49とが接続されていない場合、上記のように、撮像素子33の端子にプローブを当てて画像信号を取り出し、テスト用の被写体画像を表示装置に表示する。 When the position of the lens unit 35 is adjusted, the transmission cable 31 and the conductor connecting portion 49 may be either not connected or connected. When the transmission cable 31 and the conductor connection portion 49 are not connected, as described above, a probe is applied to the terminal of the image sensor 33 to extract an image signal, and a test subject image is displayed on the display device.
一方、撮像素子33に伝送ケーブル31が接続されている場合には、撮像素子33の出力を上述したビデオプロセッサ19により処理して、表示装置に表示させることが可能である。被写体として所定のテストチャート125(例えば、解像度チャート)を用いることで、レンズユニット35の位置調整が容易となり、位置合わせの工程に要する時間を短縮することができる。 On the other hand, when the transmission cable 31 is connected to the image sensor 33, the output of the image sensor 33 can be processed by the video processor 19 described above and displayed on the display device. By using a predetermined test chart 125 (for example, a resolution chart) as a subject, the position of the lens unit 35 can be easily adjusted, and the time required for the alignment process can be shortened.
レンズユニット35と撮像素子33との位置調整が完了した段階では、レンズユニット35と、撮像素子33との間から接着用樹脂37が若干露出していることが望ましい。接着用樹脂37の量が不足している場合は、レンズユニット35と撮像素子33との間に接着用樹脂37を注入する。注入された接着用樹脂37は、毛細管現象によって、レンズユニット35と撮像素子33との間に充填される。 It is desirable that the adhesive resin 37 is slightly exposed from between the lens unit 35 and the image sensor 33 at the stage where the position adjustment between the lens unit 35 and the image sensor 33 is completed. When the amount of the adhesive resin 37 is insufficient, the adhesive resin 37 is injected between the lens unit 35 and the image sensor 33. The injected adhesive resin 37 is filled between the lens unit 35 and the image sensor 33 by capillary action.
レンズユニット35の後端に撮像素子33を位置合わせした後、紫外線照射を行って接着用樹脂37を硬化させ、接着用樹脂37にてレンズユニット35と撮像素子33を仮固定する。紫外線照射は、レンズユニット35と撮像素子33の相対的な前後位置を維持した状態で、露出している接着用樹脂37に対して行う。この紫外線照射による接着用樹脂37の硬化によって、レンズユニット35の後端近傍で撮像素子33が仮固定される。紫外線照射によって接着用樹脂37は数秒程度の短時間で硬化することから、工程に要する時間を短縮できる。仮固定されたレンズユニット35と撮像素子33は、位置調整治具113から取り外される。 After aligning the image sensor 33 with the rear end of the lens unit 35, the adhesive resin 37 is cured by irradiating with ultraviolet rays, and the lens unit 35 and the image sensor 33 are temporarily fixed by the adhesive resin 37. The ultraviolet irradiation is performed on the exposed adhesive resin 37 in a state where the relative front and rear positions of the lens unit 35 and the image sensor 33 are maintained. The image pickup element 33 is temporarily fixed near the rear end of the lens unit 35 by the curing of the adhesive resin 37 by the ultraviolet irradiation. Since the adhesive resin 37 is cured in a short time of about several seconds by ultraviolet irradiation, the time required for the process can be shortened. The temporarily fixed lens unit 35 and the image sensor 33 are removed from the position adjustment jig 113.
その後、熱処理により接着用樹脂37を更に硬化させ、接着用樹脂37にてレンズユニット35と撮像素子33を本固定する。この熱処理による接着用樹脂37の硬化によって、レンズユニット35と撮像素子33とが強く固定される。 Thereafter, the adhesive resin 37 is further cured by heat treatment, and the lens unit 35 and the imaging element 33 are permanently fixed by the adhesive resin 37. The lens unit 35 and the image sensor 33 are firmly fixed by the curing of the adhesive resin 37 by the heat treatment.
次いで、先端部15には、モールド樹脂17によってレンズユニット35の後部と撮像素子33とを覆うモールド処理を施す。モールド処理の工程では、レンズユニット35に対して、少なくとも、レンズユニット35の後端よりも後方に位置する撮像素子33、導体接続部49及び伝送ケーブル31の先端(撮像素子33との電気的な接続部位)を覆うように、モールド樹脂17を塗布して固着させ、封止部を構成する。 Next, the tip portion 15 is subjected to a molding process that covers the rear portion of the lens unit 35 and the imaging element 33 with the molding resin 17. In the molding process, at least the imaging element 33, the conductor connecting portion 49, and the distal end of the transmission cable 31 (electrically connected to the imaging element 33) located behind the rear end of the lens unit 35 with respect to the lens unit 35. A sealing resin is formed by applying and fixing the mold resin 17 so as to cover the connection part).
このとき、モールド樹脂17は撮像素子33の前面を越えて、レンズユニット35の後端をも覆うように塗布することで、離間部47が確実に閉塞される。ここで用いられるモールド樹脂17は、少なくとも撮像素子33、導体接続部49、伝送ケーブル31の先端、隙間を覆い尽くせる程度の高い粘度を備えており、撮像素子33より後方及び離間部47から、先端部15の内部に水分の侵入を阻止する封止を主目的として塗布されるものである。 At this time, the mold resin 17 is applied so as to cover the rear end of the lens unit 35 beyond the front surface of the image sensor 33, so that the separation portion 47 is reliably closed. The mold resin 17 used here has a viscosity that is high enough to cover at least the image sensor 33, the conductor connection portion 49, the tip of the transmission cable 31, and the gap, and from the rear of the image sensor 33 and the separation portion 47, the tip It is applied mainly for the purpose of sealing to prevent moisture from entering the inside of the portion 15.
また、モールド樹脂17を用いて図示する形状を容易に作り出すために、樹脂型を用いて封止部を形成してもよい。この場合、予め樹脂型(図示略)をレンズユニット35の後端から伝送ケーブル31の先端まで覆うように配置しておき、ここにモールド樹脂17を流し込み、硬化させ、樹脂型を取り外す。 Further, in order to easily create the illustrated shape using the mold resin 17, the sealing portion may be formed using a resin mold. In this case, a resin mold (not shown) is disposed in advance so as to cover from the rear end of the lens unit 35 to the front end of the transmission cable 31, and the mold resin 17 is poured and cured therein, and the resin mold is removed.
モールド樹脂17としては、種々の周知の接着剤を用いることができるが、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などの熱硬化性樹脂による接着剤を用いるとよい。更に、これらの樹脂にカーボン粒子を含有させた黒色系の樹脂を採用することが望ましい。これにより、外部からの迷光が撮像素子33の撮像面41に入射することを防止できる。 Various known adhesives can be used as the mold resin 17. For example, an adhesive made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or an acrylic resin may be used. Furthermore, it is desirable to employ a black resin in which carbon particles are contained in these resins. Thereby, stray light from the outside can be prevented from entering the imaging surface 41 of the imaging element 33.
この後、先端部15を60℃〜80℃の環境下に30分間程度置き、これによって撮像素子33、導体接続部49、伝送ケーブル31の先端、及び離間部47を被覆するモールド樹脂17を完全に硬化させる。モールドの処理の工程が終了すると、内視鏡11の先端部15の組立が完了する。 Thereafter, the distal end portion 15 is placed in an environment of 60 ° C. to 80 ° C. for about 30 minutes, thereby completely molding the resin 17 that covers the imaging element 33, the conductor connecting portion 49, the distal end of the transmission cable 31, and the separating portion 47. Harden. When the mold processing step is completed, the assembly of the distal end portion 15 of the endoscope 11 is completed.
図25(A)〜図25(E)は、内視鏡の製造方法の第2例を説明する図である。図25(A)は、カメラ付位置調整治具の構成図である。図25(B)は、レンズユニットと撮像素子の固定時の側面図である。図25(C)は、第2カメラを用いた位置合わせ時の映像説明図である。図25(D)は、第1カメラを用いた位置合わせ時の映像説明図である。図25(E)は、Z方向の位置合わせ時の映像説明図である。なお、図24(A)〜図24(D)に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第1例と同様、XY方向とは図1に示した左右上下方向、Z方向とは図1に示した前後方向を言う。 FIG. 25A to FIG. 25E are diagrams for explaining a second example of the endoscope manufacturing method. FIG. 25A is a configuration diagram of a position adjustment jig with a camera. FIG. 25B is a side view when the lens unit and the image sensor are fixed. FIG. 25C is an explanatory diagram of an image at the time of alignment using the second camera. FIG. 25D is an explanatory diagram of an image at the time of alignment using the first camera. FIG. 25E is an explanatory diagram of a video at the time of alignment in the Z direction. Note that the same members as those illustrated in FIGS. 24A to 24D are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. As in the first example, the XY direction refers to the left-right and up-down directions shown in FIG. 1, and the Z direction refers to the front-rear direction shown in FIG.
内視鏡の製造方法の第2例では、カメラ付位置調整治具129を用いて、レンズユニット35の後端を撮像素子33によって塞ぐように固定する。カメラ付位置調整治具129には、撮像素子33を前方から観察する第1の動画カメラ付き顕微鏡(以降、「第1カメラ131」と呼称する)、及びレンズユニット35を後方から観察する第2の動画カメラ付き顕微鏡(以降、「第2カメラ133」と呼称する)が含まれる。 In the second example of the endoscope manufacturing method, the rear end of the lens unit 35 is fixed by the image sensor 33 using the camera-equipped position adjustment jig 129. The camera-equipped position adjustment jig 129 includes a first microscope with a moving image camera (hereinafter referred to as “first camera 131”) that observes the image sensor 33 from the front, and a second that observes the lens unit 35 from behind. And a video camera-equipped microscope (hereinafter referred to as “second camera 133”).
第1カメラ131と第2カメラ133とは一体に構成されて左右(或いは上下、前後)を同時に撮影可能な構成を有する。以降、この一体構成のカメラを「左右カメラ135」と呼称する。第1カメラ131及び第2カメラ133は、それぞれの光軸が極めて高精度に合わせ込まれた状態で撮影方向が180度異なっている。左右カメラ135は第2XYZステージ121に取り付けられて、カメラ付位置調整治具129のセンサ支持部115とレンズユニット支持部119との間に配置される。センサ支持部115は、第1XYZステージ117に支持される。第1XYZステージ117、第2XYZステージ121、レンズユニット支持部119は、平面台123に設けられる。平面台123には、テストチャート125が取り付けられる。 The first camera 131 and the second camera 133 are configured integrally so that the left and right (or top and bottom, front and back) images can be taken simultaneously. Hereinafter, this integrated camera is referred to as a “left and right camera 135”. The first camera 131 and the second camera 133 are different in shooting direction by 180 degrees in a state where the optical axes are aligned with extremely high accuracy. The left and right cameras 135 are attached to the second XYZ stage 121 and are disposed between the sensor support 115 and the lens unit support 119 of the camera-equipped position adjustment jig 129. The sensor support unit 115 is supported by the first XYZ stage 117. The first XYZ stage 117, the second XYZ stage 121, and the lens unit support part 119 are provided on the flat table 123. A test chart 125 is attached to the flat table 123.
カメラ付位置調整治具129において、第1XYZステージ117によって支持されたセンサ支持部115とレンズユニット支持部119との平行度は予め調整され高精度に合わせ込まれている。なお、撮像素子33の装着にあたり、撮像素子33の底面はセンサ支持部115に仮止めされている。仮止めを行う方法として、例えばセンサ支持部115に多数の微細孔を設けて、この微細孔を真空ポンプに接続して撮像素子33を真空吸着するとよい。 In the camera-equipped position adjustment jig 129, the parallelism between the sensor support portion 115 supported by the first XYZ stage 117 and the lens unit support portion 119 is adjusted in advance and adjusted with high accuracy. When the image sensor 33 is attached, the bottom surface of the image sensor 33 is temporarily fixed to the sensor support 115. As a method for temporarily fixing, for example, the sensor support 115 may be provided with a large number of fine holes, and the fine holes may be connected to a vacuum pump to vacuum-suck the image sensor 33.
先端部15の組立は、上記のカメラ付位置調整治具129が使用され、基本的には作業者による顕微鏡を用いた手作業で行われる。まず、予めレンズユニット35と撮像素子33との少なくとも一方に、接着用樹脂37を塗布する。 The assembly of the distal end portion 15 uses the above-described position adjusting jig with camera 129 and is basically performed manually by an operator using a microscope. First, an adhesive resin 37 is applied to at least one of the lens unit 35 and the image sensor 33 in advance.
そして、図25(A)に示すように、光軸が一致する第1カメラ131及び第2カメラ133を備える左右カメラ135を撮像素子33とレンズユニット35との間に配置する。続いて、図25(D)に示すように、第1カメラ131により撮像した映像を参照して撮像素子33の撮像面41の中心を映像中心127に移動させる。そして、図25(C)に示すように、第2カメラ133により撮像した映像を参照してレンズユニット35の中心を映像中心127に移動させる。その後、図25(B)に示すように、左右カメラ135を退避させた後に、図25(E)に示すように、撮像素子33により撮像した映像を参照してレンズユニット35と撮像素子33との光軸に沿う方向の距離を調整する。 Then, as shown in FIG. 25A, the left and right cameras 135 including the first camera 131 and the second camera 133 having the same optical axis are arranged between the image sensor 33 and the lens unit 35. Subsequently, as illustrated in FIG. 25D, the center of the imaging surface 41 of the imaging element 33 is moved to the image center 127 with reference to the image captured by the first camera 131. Then, as shown in FIG. 25C, the center of the lens unit 35 is moved to the image center 127 with reference to the image captured by the second camera 133. Thereafter, as shown in FIG. 25B, after the left and right cameras 135 are retracted, as shown in FIG. 25E, the lens unit 35, the image sensor 33, and the image captured by the image sensor 33 are referred to. The distance in the direction along the optical axis is adjusted.
位置合わせの工程において、第2カメラ133によりレンズユニット35の後端を撮影した映像を参照して第2XYZステージ121の位置を調整することで、左右カメラ135(正確には左右カメラ135の光軸)をレンズユニット35の中心(径方向の中央位置)に合わせる。第1カメラ131により撮像した映像を参照して第1XYZステージ117の左右位置を調節し、センサ支持部115に支持された撮像素子33の撮像面41の中心を画面上のXY座標の中心、つまりレンズユニット35の中心位置に移動させる。これにより、撮像素子33の撮像面41の中心、つまり光軸LCが固体によってばらついていても、レンズユニット35と撮像素子33とを光軸LCを基準として位置合わせすることができる。 In the positioning step, the position of the second XYZ stage 121 is adjusted with reference to an image obtained by photographing the rear end of the lens unit 35 by the second camera 133, so that the left and right cameras 135 (more precisely, the optical axes of the left and right cameras 135) ) To the center of the lens unit 35 (the center position in the radial direction). The left and right positions of the first XYZ stage 117 are adjusted with reference to the video imaged by the first camera 131, and the center of the imaging surface 41 of the imaging device 33 supported by the sensor support unit 115 is the center of the XY coordinates on the screen, that is, The lens unit 35 is moved to the center position. Thereby, even if the center of the image pickup surface 41 of the image pickup element 33, that is, the optical axis LC varies depending on the solid, the lens unit 35 and the image pickup element 33 can be aligned with respect to the optical axis LC.
そして、センサ支持部115とレンズユニット支持部119との間から左右カメラ135を退避させ、第1XYZステージ117の前後位置を調節し、センサ支持部115に支持された撮像素子33をレンズユニット35の後端に当接させる。 Then, the left and right cameras 135 are retracted from between the sensor support unit 115 and the lens unit support unit 119, the front and back positions of the first XYZ stage 117 are adjusted, and the image sensor 33 supported by the sensor support unit 115 is attached to the lens unit 35. It abuts on the rear end.
以上の作業によって、レンズユニット35の後端に撮像素子33を位置合わせした後、第1例と同様、接着用樹脂37の露出している塗布部分に紫外線照射を行って接着用樹脂37を硬化させ、接着用樹脂37にてレンズユニット35と撮像素子33を仮固定する。このようにして、レンズユニット35の後端に撮像素子33が位置合わせの後に装着される。 After the image sensor 33 is aligned with the rear end of the lens unit 35 by the above operations, the exposed application portion of the adhesive resin 37 is irradiated with ultraviolet rays to cure the adhesive resin 37 as in the first example. Then, the lens unit 35 and the image sensor 33 are temporarily fixed by the adhesive resin 37. In this way, the image pickup device 33 is attached to the rear end of the lens unit 35 after alignment.
その後、第1例と同様、熱処理により接着用樹脂37にてレンズユニット35と撮像素子33を本固定する。次いで、第1例と同様、モールド処理を行い、内視鏡11の先端部15の組立を完了する。 Thereafter, as in the first example, the lens unit 35 and the image sensor 33 are permanently fixed with the adhesive resin 37 by heat treatment. Next, as in the first example, a molding process is performed to complete the assembly of the distal end portion 15 of the endoscope 11.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood. In addition, the constituent elements in the above-described embodiment may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.
本発明は、内視鏡において小型化、コスト低減を図ることができる効果を有し、例えば医療手術等に用いる細径の内視鏡等として有用である。 The present invention has an effect of reducing the size and cost of an endoscope, and is useful as, for example, a small-diameter endoscope used for medical surgery or the like.
11、111…内視鏡
15…先端部
17…モールド樹脂
31…伝送ケーブル
33…撮像素子
35…レンズユニット
37…接着用樹脂
39…レンズ支持部材
41…撮像面
43…素子カバーガラス
45…電線
49…導体接続部
57…ライトガイド
59…光ファイバ
61…シース
65…モールド部
L1、L2、L3、93…レンズ
Dmax…最大外径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 111 ... Endoscope 15 ... Tip part 17 ... Mold resin 31 ... Transmission cable 33 ... Imaging element 35 ... Lens unit 37 ... Adhesive resin 39 ... Lens support member 41 ... Imaging surface 43 ... Element cover glass 45 ... Electric wire 49 ... Conductor connection 57 ... Light guide 59 ... Optical fiber 61 ... Sheath 65 ... Mold parts L1, L2, L3, 93 ... Lens Dmax ... Maximum outer diameter
本発明は、少なくとも1つのレンズと、撮像面が素子カバーガラスによって覆われ、光軸に対して垂直方向の断面形状が略正方形の撮像素子と、前記撮像面の中心に前記レンズの光軸を一致させた前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、前記撮像素子の対角寸法の長さは有限径〜1.4mmの範囲で形成され、前記レンズの少なくとも一部及び前記撮像素子をモールド樹脂によって被覆して固定するモールド部と、前記モールド部の少なくとも一部を覆って接続される管状のシースと、を備える、内視鏡を提供する。 The present invention includes at least one lens, the imaging surface is covered by the element cover glass, and the imaging element approximately square vertical cross-sectional shape with respect to the optical axis, before sharp lens to the center of the imaging surface light and adhesive resin for fixing the lens which is matched to the shaft and the said element cover glass, before Symbol finite diameter and 1 the length of the diagonal size of the image sensor. It is formed in a range of 4 mm, and at least part and the mold part for fixing the image pickup element covered with mold resin, a tubular sheath which is connected over at least a portion of the front SL mold portion of the lens And providing an endoscope.
本発明は、光軸に対して垂直方向の外形状が円形の少なくとも1つのレンズと、前記光軸と垂直な方向の外形状が正方形であり、その一辺の長さが前記レンズの径の長さと同一の撮像素子と、前記撮像素子の撮像面を覆い、前記光軸に対して垂直方向の外形状が正方形であり、その一辺の長さが前記撮像素子の一辺の長さと同一の素子カバーガラスと、前記撮像面の中心に前記レンズの光軸を一致させた前記レンズと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、前記撮像素子に接続された伝送ケーブルと、前記レンズ及び前記伝送ケーブルに沿って設けられた照明手段と、前記照明手段の一部及び前記伝送ケーブルを覆う管状のシースと、前記レンズ、前記撮像素子、及び前記照明手段の一部を覆って、前記シースと同軸かつ外周面が面一に連なるように接続され、先端部を構成するカバーチューブと、を備え、前記カバーチューブの厚さは前記シースの厚さより小さく、前記レンズと前記照明手段と前記カバーチューブとを含む前記先端部の最大外径は1.8mmである、内視鏡を提供する。 The present invention includes an outer shape round at least one lens in the direction perpendicular to the optical axis, wherein an outer shape positive square perpendicular to the optical axis direction, the length of one side of the diameter of the lens An image sensor having the same length as the image sensor, an image sensor that covers the image sensing surface of the image sensor, has an outer shape in a direction perpendicular to the optical axis, and has the same length as one side of the image sensor. A cover glass, an adhesive resin for fixing the lens and the element cover glass with the optical axis of the lens aligned with the center of the imaging surface, a transmission cable connected to the imaging element , the lens, and the lens illuminating means provided along the transmission cable, covers the sheath part and the Hare covering the transmission cable tubular of the illumination means, the lens, the imaging element, and a portion of the illumination means, the sheath Coaxial and the outer peripheral surface Connected so as to be continuous to one, includes a cover tube constituting the tip portion, wherein the thickness of the cover tube is smaller than the thickness of the sheath, said tip portion including said cover tube and the illuminating means and the lens maximum outer diameter of the Ru 1.8mm der to provide an endoscope.
Claims (3)
撮像面が素子カバーガラスによって覆われる撮像素子と、
前記撮像面の中心に前記複数のレンズのそれぞれの光軸を一致させた前記レンズユニットと前記素子カバーガラスとを固定する接着用樹脂と、
最大外径が前記撮像素子の基板の外接円の直径に相当する有限径〜1.8mmの範囲で形成される先端部と、
前記レンズユニットの少なくとも一部及び前記撮像素子をモールド樹脂によって被覆して固定するモールド部と、
前記先端部と同一外径で形成されて前記モールド部の少なくとも一部を覆って接続される管状のシースと、を備える、
内視鏡。 A lens unit that houses a plurality of lenses in a lens support member;
An imaging device whose imaging surface is covered by an element cover glass;
An adhesive resin for fixing the lens unit and the element cover glass in which the optical axes of the plurality of lenses coincide with each other at the center of the imaging surface;
A tip formed with a maximum outer diameter in a range of a finite diameter to 1.8 mm corresponding to the diameter of a circumscribed circle of the substrate of the imaging device;
A mold part for covering and fixing at least a part of the lens unit and the image sensor with a mold resin;
A tubular sheath formed with the same outer diameter as the tip and connected to cover at least a part of the mold part,
Endoscope.
前記シースの厚みが0.1〜0.3mmの範囲である、
内視鏡。 The endoscope according to claim 1, wherein
The sheath has a thickness in the range of 0.1 to 0.3 mm.
Endoscope.
前記シースの厚みが0.1mmである、
内視鏡。 The endoscope according to claim 1, wherein
The sheath has a thickness of 0.1 mm;
Endoscope.
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