(57)【要約】  先端部７３Ａと、前記先端部７３Ａの方向を変えるように構成されている湾曲部７３Ｂと、を含む挿入部７３を具備し、前記先端部７３Ａが、断面が円形の筐体４０と、複数の光学部材からなる光学モジュール部１０と撮像部２０とを含む断面が矩形の撮像モジュール３０Ｄと、を有し、前記撮像部２０Ｄが、撮像素子２０と、複数の半導体素子６１〜６３が積層された半導体積層体６０と、からなり、前記撮像モジュール３０Ｄは、前記筐体４０の内部に全体が完全に収容されている。
2017073440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と、前記先端部から延設された前記先端部の方向を変えるように構成されている湾曲部と、を含む挿入部を具備し、
前記先端部が、断面が円形の筐体と、複数の光学部材からなる光学モジュール部と撮像部とを含む、断面が矩形の撮像モジュールと、を有し、
前記撮像部が、撮像素子と、複数の半導体素子が積層された半導体積層体と、からなり、
前記撮像モジュールは、前記筐体の内部に全体が完全に収容されていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記湾曲部を湾曲するように構成されている駆動部材の端部が、前記撮像モジュールの側面の上の隙間に挿入され固定されている固定端であり、
前記隙間の断面の最大長が、前記固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記駆動部材が、断面が円形の操作ワイヤで、
前記操作ワイヤの径Ｒ５０と前記撮像モジュールの長さＤ３０と前記筐体の径Ｒ４０とは、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）≦Ｒ４０≦１．２５×（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）
【請求項４】
前記固定端が、前記撮像モジュールの前記側面に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記固定端が、円筒形の前記筐体の内面に固定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記筐体が、前記撮像モジュールが埋め込まれた円柱形のモールド樹脂からなり、
前記固定端が、前記モールド樹脂に埋め込まれていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記撮像モジュールが、ウエハレベル積層体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記筐体の外径が、１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項９】
先端部と、前記先端部から延設された前記先端部の方向を変えるように構成されている湾曲部と、を含む挿入部を具備し、
前記先端部が、断面が円形の筐体と、複数の光学部材からなる光学モジュール部と撮像素子とを含み、断面が矩形の撮像モジュールと、を有し、
前記湾曲部を湾曲するように構成されている駆動部材の端部が、前記撮像モジュールの側面の上の隙間に挿入され固定されている固定端であり、
前記隙間の断面の最大長が、前記固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下であることを特徴とする内視鏡。
【請求項１０】
前記光学モジュール部の最前面の光学部材の外周部に段差部があり、前記段差部に、前記光学モジュール部の外周面を覆っている封止樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記筐体の材料は、遮光材料であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項１２】
前記モールド樹脂は、遮光材料が混合された樹脂であることを特徴する請求項６に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像モジュールが配設された先端部と先端部の方向を変えるように構成されている湾曲部とを含む挿入部を具備する内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲化のため内視鏡の細径化が図られている。一方、超細径の管腔、例えば、血管や細気管支に挿入するためには、超細径の内視鏡が必要となる。しかし、低侵襲化のための細径化技術の延長では、例えば直径１ｍｍ未満という超細径の内視鏡を得ることは容易ではない。【０００３】
特開２０１２−１８９９３号公報（米国特許出願公開第２０１２／０００８９３４号明細書）には、ウエハレベル積層体からなる撮像モジュールが開示されている。この撮像モジュールは、複数のレンズを含むレンズウエハと複数の撮像素子を含む撮像ウエハとを接合後に、切断し個片化することで作製されている。【０００４】
一方、米国特許第８２２８３６９号明細書に開示されているように、挿入部の先端部に撮像モジュールが配設された内視鏡では、湾曲部の駆動部材である操作ワイヤの固定端が、撮像モジュールから離れた、硬性の先端部と湾曲部との境界付近に固定されている。【０００５】
超細径の内視鏡ではウエハレベル積層体は重要構成要素となる。撮像モジュールとしてウエハレベル積層体を用いることで、内視鏡の先端部の細径化を図ることができる。しかし、ウエハレベル積層体を用いても、従来の撮像モジュールと同じように撮像モジュールから離れた位置に操作ワイヤを固定すると、先端部が長くなる。【０００６】
また、操作ワイヤを操作したときに、撮像モジュールが撮影する方向（視野方向）は、（上下／左右）に移動することが好ましい。しかし、細径の内視鏡では、撮像モジュールに対して所定の相対位置に操作ワイヤを固定するのは容易ではない。正しい位置に操作ワイヤが固定されていないと、操作ワイヤの操作により視野方向が斜め方向に移動するため、操作性が悪くなる。【０００７】
さらに、ウエハレベル積層体は積層数が多い場合、例えば、複数の半導体素子が積層された半導体積層体が撮像モジュールに接合されている場合には、外部から大きな応力が印加されると、素子間で剥離が生じ破損するおそれがあった。すなわち、ウエハレベル積層体を有する内視鏡は細径であるが、信頼性が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８９９３号公報
【特許文献２】米国特許第８２２８３６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、細径で信頼性の高い内視鏡、さらに、操作性の良い内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の内視鏡は、先端部と、前記先端部から延設された前記先端部の方向を変えるように構成されている湾曲部と、を含む挿入部を具備し、前記先端部が、断面が円形の筐体と、複数の光学部材からなる光学モジュール部と撮像部とを含む、断面が矩形の撮像モジュールと、を有し、前記撮像部が、撮像素子と、複数の半導体素子が積層された半導体積層体と、からなり、前記撮像モジュールは、前記筐体の内部に全体が完全に収容されている。【００１１】
別の実施形態の内視鏡は、先端部と、前記先端部から延設された前記先端部の方向を変えるように構成されている湾曲部と、を含む挿入部を具備し、前記先端部が、断面が円形の筐体と、複数の光学部材からなる光学モジュール部と撮像素子とを含み、断面が矩形の撮像モジュールと、を有し、前記湾曲部を湾曲するように構成されている駆動部材の端部が、前記撮像モジュールの側面の上の隙間に挿入され固定されている固定端であり、前記隙間の断面の最大長が、前記固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、細径で信頼性の高い内視鏡、さらに、操作性の良い内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの斜視図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡の先端部の透過斜視図である。
【図３】第１実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図４】第１実施形態の内視鏡の図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】第１実施形態の内視鏡の湾曲動作を説明するための模式断面図である。
【図６】第１実施形態の内視鏡の湾曲動作を説明するための模式断面図である。
【図７】第１実施形態の内視鏡の撮像モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図８】第１実施形態の内視鏡の撮像モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図９】第２実施形態の内視鏡の先端部の透過斜視図である。
【図１０】第２実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図１１】第２実施形態の内視鏡の図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】第３実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図１３】第３実施形態の内視鏡の図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１４】第４実施形態の内視鏡の湾曲動作を説明するための模式断面図である。
【図１５】第４実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図１６】第５実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図１７】第５実施形態の内視鏡の図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図１８】第５実施形態の内視鏡の製造方法を説明するための積層ウエハの斜視図である。
【図１９Ａ】第５実施形態の内視鏡の別の製造方法を説明するための分解断面図である。
【図１９Ｂ】第５実施形態の内視鏡の別の製造方法を説明するための分解断面図である。
【図２０】第５実施形態の変形例の内視鏡の先端部の断面図である。
【図２１】第５実施形態の変形例の内視鏡の図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った断面図である。
【図２２】第６実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図２３】第６実施形態の内視鏡の先端部の正面図である。
【図２４】第６実施形態の内視鏡の製造方法を説明するための積層ウエハの断面図である。
【図２５】第６実施形態の変形例の内視鏡の先端部の正面図である。
【図２６】第７実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図２７】第８実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、内視鏡システム７０は、本実施形態の内視鏡１と、プロセッサ７５Ａと、モニタ７５Ｂと、を具備する。内視鏡１は、細長い挿入部７３を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。
【００１５】
なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、夫々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、一部の構成要素の図示を省略する場合がある。
【００１６】
内視鏡１は、挿入部７３と、挿入部７３の基端部側に配設された把持部７４と、把持部７４から延設されたユニバーサルコード７４Ｂと、ユニバーサルコード７４Ｂの基端部側に配設されたコネクタ７４Ｃと、を具備する。挿入部７３は、撮像モジュール３０が配設されている硬性の先端部７３Ａと、先端部７３Ａの基端側に延設された湾曲自在で先端部７３Ａの方向を変えるための湾曲部７３Ｂと、湾曲部７３Ｂの基端側に延設された軟性部７３Ｃとを含む。内視鏡１は軟性鏡であるが、湾曲部を有していれば硬性鏡でもよい。すなわち、軟性部等は実施形態の内視鏡の必須の構成要素ではない。
【００１７】
把持部７４には術者が湾曲部７３Ｂを操作するための操作部である回動するアングルノブ７４Ａが配設されている。
【００１８】
ユニバーサルコード７４Ｂは、コネクタ７４Ｃを介してプロセッサ７５Ａに接続される。プロセッサ７５Ａは内視鏡システム７０の全体を制御するとともに、撮像モジュール３０が出力する撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ７５Ｂは、プロセッサ７５Ａが出力する画像信号を内視鏡画像として表示する。
【００１９】
図２〜図４に示すように、内視鏡１の先端部７３Ａは、略直方体（光軸直交方向の断面が矩形）の撮像モジュール３０が内部に収容された円筒形（光軸直交方向の断面が円形）の筐体４０を有する。例えば、硬性材料であるステンレス等の金属からなる筐体４０の内部には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の封止樹脂３４が充填されている。なお、筐体４０の外面は、図示しない樹脂層で覆われていてもよい。また、先端部７３Ａの角は曲線状に面取りされている。
【００２０】
筐体４０の材料は、遮光性を有することが望ましい。筐体４０の材料に遮光性材料を用いることで、撮像モジュール３０の側面から進入する光が、より受光部２１に影響を及ぼさないようにできる。
【００２１】
撮像モジュール３０は、光学モジュール部１０と撮像素子２０とが層状に積層されている。半導体からなる撮像素子２０の受光面には、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ撮像素子等からなる受光部２１が形成されている。撮像素子２０の受光面と対向する裏面には、図示しないが貫通配線等を介して受光部２１と電気的に接続された複数の外部電極が配設されている。複数の外部電極は配線板３５を介して信号ケーブル３６と電気的に接続されている。
【００２２】
なお、図４に示すように、撮像素子２０の受光部２１は略矩形である。そして、受光部２１の４つの辺は、撮像モジュール３０の光軸直交方向の断面の４つの辺とそれぞれ平行である。
【００２３】
そして、撮像モジュール３０の対向する２つの側面３０Ｓ１、３０Ｓ３の略中央の上の、筐体４０の内面との間の隙間（Space）には、湾曲部７３Ｂを湾曲する駆動部材である操作ワイヤ５０の両端の固定端５０Ｔが挿入され、それぞれの固定端は、接着剤５１により側面３０Ｓ１、３０Ｓ３に固定されている。操作ワイヤ５０は、長軸直交方向の断面が円形の金属ワイヤである。
【００２４】
ここで、先端部７３Ａの細径化のためには、筐体４０の内径Ｒ４０は、直方体の撮像モジュール３０の光軸直交方向の断面の矩形の対向線の長さＬ３０よりも、僅かに大きいことが好ましい。例えば、以下の（式１）の関係であることが好ましく、（式２）の関係であることが特に好ましい。
【００２５】
Ｌ３０≦Ｒ４０≦１．２５×Ｌ３０  （式１）
Ｌ３０≦Ｒ４０≦１．１０×Ｌ３０  （式２）
【００２６】
さらに、操作ワイヤ５０（固定端）の外径Ｒ５０と撮像モジュール３０の光軸直交方向の断面の長さＤ３０と筐体４０の内径Ｒ４０とは、以下の（式３）の関係であることが好ましく、（式４）の関係であることが特に好ましい。
【００２７】
（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）≦Ｒ４０≦１．２５×（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）  （式３）
（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）≦Ｒ４０≦１．１０×（Ｒ５０＋Ｄ３０＋Ｒ５０）  （式４）
【００２８】
言い替えれば、操作ワイヤ５０が挿入されている撮像モジュール３０の側面の上の隙間の光軸直交方向の断面の最大長Ｇは、操作ワイヤ５０の径（外寸）Ｒ５０の１００％以上１１２．５％以下である。
【００２９】
すなわち、好ましくは、Ｒ５０≦Ｇ≦１．１２５×Ｒ５０  （式５）であり、特に好ましくは、Ｒ５０≦Ｇ≦１．０５×Ｒ５０  （式６）である。
【００３０】
操作ワイヤ５０の外径が前記範囲外である場合には、固定端を加工し、固定端の外径を前記範囲内とする。例えば、操作ワイヤ５０を研削し外径を小さくしたり、他部材、例えば、半田を操作ワイヤ５０の外面に成膜して外径を大きくする。
【００３１】
内視鏡１では、撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１、３０Ｓ３と筐体４０の内面との隙間に、操作ワイヤ５０が挿入されている。このため、操作ワイヤ５０の配設により、筐体４０の径Ｒが大きくなることがない。言い替えれば、筐体４０の内径は、例えば直径が１０μｍ〜１００μｍの操作ワイヤ５０が、隙間に挿入可能な最小径より、僅かに大きいように選択されている。筐体４０の板厚は、例えば、５０μｍ〜１００μｍである。
【００３２】
このため、筐体４０の径Ｒ４０は、例えば、２ｍｍ以下と細径である。また、従来技術の延長では実現困難であった、筐体４０の径Ｒ４０が１ｍｍ未満の超細径の内視鏡も提供できる。
【００３３】
なお、操作ワイヤ５０が挿入されていない撮像モジュール３０の側面３０Ｓ２、３０Ｓ４と筐体４０の内面との隙間には、例えば、照明光を導光するライトガイド等が挿通していてもよい。また、撮像モジュール３０の断面形状は辺の長さが異なる長方形でもよい。
【００３４】
次に、アングルノブ７４Ａによる湾曲操作について説明する。図５に示すように、操作ワイヤ５０は、一方の端部（第１の端部）が側面３０Ｓ１に固定されており、他方の端部（第２の端部）が側面３０Ｓ３に固定されており、中間部がアングルノブ７４Ａに固定されている。
【００３５】
図６に示すように、術者によりアングルノブ７４Ａが、例えば、時計回りに回動操作されると、側面３０Ｓ１に固定されている操作ワイヤ５０は引っ張られ、逆に、側面３０Ｓ３に固定されている操作ワイヤ５０は、押し出される。このため、湾曲部７３Ｂは、図中の上方向（側面３０Ｓ１の方向）に湾曲する。逆に、アングルノブ７４Ａが反時計回りに回動操作されると、湾曲部７３Ｂは、下方向に湾曲する。
【００３６】
次に、撮像モジュール３０の製造方法について説明する。すでに説明したように、撮像モジュール３０は光学モジュール部１０と撮像素子２０とが層状に積層されている。図７および図８に示すように、光学モジュール部１０は、複数の光学部材１０Ａ〜１０Ｇが、ウエハ段階で層状に積層されている積層体である。
【００３７】
撮像ウエハ２０Ｗは、シリコンウエハ等に公知の半導体製造技術を用いて、複数の受光部２１、等が配設される。撮像ウエハ２０Ｗには、受光部２１の出力信号を１次処理したり、駆動制御信号を処理したりする周辺回路が形成されていてもよい。
【００３８】
光学部材積層ウエハ１０Ｗは、それぞれに複数の光学要素が形成された光学部材ウエハ１０ＡＷ〜１０ＧＷの積層体である。例えば、光学部材ウエハ１０ＡＷ、１０ＣＷ、１０ＥＷ、１０ＧＷは、透明部材からなるウエハで、その間の光学部材ウエハ１０ＢＷ、１０ＤＷ、１０ＦＥは、光路となる部分が貫通孔となっているスペーサーウエハである。
【００３９】
図８に示すように、撮像モジュール３０は、撮像ウエハ２０Ｗと、光学部材積層ウエハ１０Ｗとが、積層された積層ウエハ３０Ｗを切断し個片化することで作製されるウエハレベル積層体である。
【００４０】
それぞれのウエハは、例えば透明接着剤を介して接着されていたり、直接接合されていたりする。なお、ウエハの積層順序は適宜、変更可能である。例えば、撮像ウエハ２０Ｗの受光部２１を保護するために、平板ガラスからなる光学部材ウエハ１０Ａを接着し、裏面に外部電極を配設後に、光学部材ウエハ１０Ａの上に、光学部材ウエハ１０ＢＷ〜１０ＧＷからなる光学部材積層ウエハを積層してもよい。
【００４１】
また、撮像ウエハ２０Ｗと光学部材積層ウエハ１０Ｗとが積層された積層ウエハ３０Ｗを切断し個片化するのではなく、撮像ウエハ２０Ｗと光学部材積層ウエハ１０Ｗを各々切断し個片化した後に、積層してもよい。
【００４２】
そして、積層ウエハ３０Ｗは、撮像素子２０の略矩形の受光部２１の４つの辺が、撮像モジュール３０の光軸に直交する矩形の断面の４つの辺とそれぞれ平行になるように切断され、直方体のウエハレベル積層体である撮像モジュール３０に個片化される。なお、切断後に、撮像モジュール３０の光軸に平行な角部を面取りし、光軸直交方向の断面を多角形としてもよい。
【００４３】
個片化された撮像モジュール３０は円筒形の筐体４０の内部に収容される。すでに説明したように、筐体４０の内径Ｒ４０は、直方体の撮像モジュール３０の断面の矩形の対向線の長さＬ３０よりも、僅かに大きい。
【００４４】
そして、駆動部材である操作ワイヤ５０の外径（外寸）Ｒ５０が、撮像モジュール３０の固定端が固定されている隙間の光軸直交方向の断面の最大長Ｇと略同じである。ここで略同じとは、（式３）または（式４）より明らかなように、断面の長さＧが、操作ワイヤ５０の外径Ｒ５０よりも僅かに大きいことを意味する。また、断面の最大長Ｇは、撮像モジュール３０の側面の中央点から、側面に垂直に引いた直線が筐体４０の内面と交差する点までの距離である。
【００４５】
このため、図４に示す様に、撮像モジュール３０の側面と筐体４０の内面との間の隙間に操作ワイヤ５０を挿入すると、操作ワイヤ５０の先端部、すなわち、固定端は、撮像モジュール３０（撮像素子２０）の側面の略中央に自動的に配置される。
【００４６】
予め撮像モジュール３０の側面に接着剤５１を塗布しておくことで、操作ワイヤ５０の固定端は、撮像モジュール３０の側面に固定される。さらに、撮像モジュール３０の側面と筐体４０の内面との間には、封止樹脂３４が充填される。封止樹脂３４が接着剤５１を兼ねていても良い。
【００４７】
内視鏡１は、製造時に、操作ワイヤ５０の固定端が、撮像モジュール３０（撮像素子２０）の側面の略中央に自動的に固定されている。このため、内視鏡１では、湾曲部７３Ｂの湾曲操作による先端部７３Ａの移動方向は、受光部２１により撮像される内視鏡画像に対して直交または平行である。すなわち、湾曲操作による観察方向（視野）の移動が、内視鏡画像の上下左右方向となるため、内視鏡１は操作性が良い。
【００４８】
以上の説明のように、小型で略直方体の撮像モジュール３０の側面の中央に、操作ワイヤ５０が固定されている内視鏡１は、先端部７３Ａが細径で、かつ、操作性が良い。
【００４９】
なお、内視鏡１では、撮像モジュール３０の対向する２側面３０Ｓ１、Ｓ３に、１本の操作ワイヤ５０の両端が固定されていた。これに対して、別の実施形態の内視鏡は、撮像モジュールの一方の側面３０Ｓ１とアングルノブ７４Ａとの間を接続している１本の操作ワイヤだけを具備していてもよい。なお、１本の操作ワイヤだけを具備する内視鏡では、１方向への湾曲操作しか行うことができない。しかし、例えば、撮像モジュールの３つの側面と筐体との隙間に、それぞれ別の機能性部材を挿通できる。
【００５０】
また、１本の操作ワイヤが、側面３０Ｓ１とアングルノブ７４Ａとの間を接続し、別の操作ワイヤが、側面３０Ｓ３とアングルノブ７４Ａとの間を接続していてもよい。すなわち、操作ワイヤ５０に替えて同じ機能の２本の操作ワイヤを用いてもよい。
【００５１】
また、撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１と直交する２側面３０Ｓ２、３０Ｓ４に、それぞれ操作ワイヤ５０とは別の操作ワイヤの固定端が固定されおり、その操作ワイヤがアングルノブ７４Ａとは別のアングルノブと接続されていてもよい。例えば、アングルノブ７４Ａにより上下方向に湾曲する内視鏡では、別のアングルノブの回動操作により、アングルノブ７４Ａの回動操作による湾曲方向と直交する方向、左右方向に湾曲部を湾曲できる。
【００５２】
なお、この場合には、２つのアングルノブによる湾曲操作により、観察方向は撮像画像の上下方向および左右方向に移動する。
【００５３】
以上の説明のように、実施形態の内視鏡では、撮像モジュール３０の少なくとも１側面に操作ワイヤの固定端が固定されていればよい。
【００５４】
なお、操作ワイヤ５０が固定されている撮像モジュール３０の側面と筐体４０との隙間に、さらに別の機能性部材を挿通してもよい。
【００５５】
また、実施形態の内視鏡は、光学モジュールがプリズムを含む撮像モジュールを有する側視型内視鏡であってもよい。
【００５６】
ここで、内視鏡１では、駆動部材である操作ワイヤ５０の固定端５０Ｔの撮像モジュール３０への固定強度が、所定強度以下に設定されていることが好ましい。
【００５７】
すでに説明したように、内視鏡１は超細径である。このため、従来の内視鏡では挿入不可能であった細い管腔にも挿入可能である。細い管腔は壁厚が薄いため、内視鏡には、より高い安全性が要求される。
【００５８】
本実施形態の内視鏡では、操作ワイヤ５０の固定端５０Ｔの撮像モジュール３０への固定強度が、所定強度以下に設定されている。このため、誤操作等により、操作ワイヤ５０により湾曲部７３Ｂが大きく湾曲し、先端部７３Ａが管腔の壁面に強く押圧されると、その反発力により操作ワイヤ５０の固定端５０Ｔが外れるため、本実施形態の内視鏡は安全性が高い。
【００５９】
操作ワイヤ５０は、例えば、固定強度が、１ｋｇであり、それ以上の引っ張り応力の印加により固定端５０Ｔが外れる。
【００６０】
操作ワイヤ５０の固定端５０Ｔが外れると湾曲操作不能となるが、被検体を損傷することはない。特に、先端部の筐体の外径が１ｍｍ未満の超細径の内視鏡１は、内径が１ｍｍ未満の細径、すなわち壁厚の薄い管腔にも挿入されるため、フェールセーフ機能を有していることが特に好ましい。
【００６１】
また、導電性の良い操作ワイヤを用いて、操作ワイヤに信号ケーブル３６の機能の一部を付与してもよい。例えば、ステンレスワイヤの外周に銅めっき膜を成膜した操作ワイヤを、撮像モジュール３０の側面電極と接合し固定することで、接地電位線として用いたり、駆動電力信号を供給するための信号線として用いたりしてもよい。操作ワイヤが信号線機能を有する内視鏡は、より細径である。
【００６２】
以上の説明のように、実施形態の内視鏡は、先端部７３Ａが、光軸直交方向の断面が円形の筐体４０と、複数の光学部材からなる光学モジュール部１０と撮像素子２０とを含み光軸直交方向の断面が矩形の撮像モジュール３０と、を有する。そして、湾曲部７３Ｂを湾曲するように構成されている駆動部材である操作ワイヤ５０の端部が、撮像モジュール３０の側面の上の隙間に挿入され固定されている固定端であり、隙間の光軸直交方向の断面の最大長Ｇが、操作ワイヤ５０の記固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下である。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の内視鏡１Ａについて説明する。内視鏡１Ａは、内視鏡１と類似し、内視鏡１と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００６４】
図９、図１０および図１１に示すように、内視鏡１Ａでは、筐体４１が、撮像モジュール３０（光軸直交方向の断面が矩形）が埋め込まれた円柱形（光軸直交方向の断面が円形）のモールド樹脂からなる。そして、駆動部材である操作ワイヤ５０（光軸直交方向の断面が円形）の固定端５０Ｔが、筐体４１の撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１、３０Ｓ２の上部に埋め込まれている。
【００６５】
すなわち、内視鏡１Ａでも、断面が矩形の撮像モジュール３０の側面と断面が円形の筐体４１の外面との隙間に、操作ワイヤ５０が挿入され、固定されている。
【００６６】
筐体４１は、その形状に応じた型枠４０Ａに、撮像モジュール３０が挿入される。次に、撮像モジュール３０の側面と型枠４０Ａとの間の隙間に操作ワイヤ５０が挿入される。そして、モールド樹脂を隙間に注入し硬化処理することで、筐体４１が作製される。モールド樹脂は、例えば、Ｒスケールのロックウェル硬度（ＪＩＳ Ｋ７２０２−２、測定温度２３℃）が、ＨＲ１００以上の硬質樹脂であるエポキシ樹脂、フッ素樹脂等である。
【００６７】
型枠４０Ａの内径は、内視鏡１の筐体４０の内径と同じように、操作ワイヤ５０と内面との間の隙間の長さが設定されている。すなわち、型枠４０Ａの内径は、（式１）〜（式６）における筐体４０の内径Ｒ４０を型枠４０Ａの内径と置きかえた条件等を満たすことが好ましい。
【００６８】
上記条件を満たす場合、撮像モジュール３０の側面の上の型枠４０Ａとの間の隙間に操作ワイヤ５０を配置すると、操作ワイヤ５０は側面の略中央に自動的に配置される。
【００６９】
内視鏡１Ａは先端部７３Ａに撮像モジュール３０等を保持するための筒体を有している内視鏡１よりも細径である。また、積層構造の撮像モジュール３０は、湾曲部よりも硬質な部材で構成されているモールド樹脂の内部に収容されている。操作ワイヤ５０の操作により先端部７３Ａに曲げ応力が加わっても、硬性のモールド樹脂からなる筐体４１は変形しない。このため、積層構造の撮像モジュール３０は、操作ワイヤ５０の操作による影響から保護されている。
【００７０】
なお、操作ワイヤ５０を強固に固定するために、筐体４１の前方を硬い樹脂で構成し、後方を別の柔らかい樹脂で構成してもよい。
【００７１】
また、炭素粉末等の遮光材料が混合されたモールド樹脂を用いて、撮像モジュール３０をモールドすることで、撮像モジュール３０の側面から進入する光が受光部２１に影響を及ぼさないようにできる。この場合には、撮像モジュール３０は撮像素子２０の裏面までモールドされていることが、赤外光等のシリコンを透過する光も遮断できるため、特に好ましい。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の内視鏡１Ｂについて説明する。内視鏡１Ｂは、内視鏡１と類似し、内視鏡１と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７３】
図１２および図１３に示すように、内視鏡１Ｂでは、駆動部材である操作ワイヤ５０の両端の固定端５０Ｔが、それぞれ、撮像モジュール３０が内部に収容された円筒形の筐体４２の内面に接着剤３１を介して固定されている。固定端５０Ｔの固定位置は、撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１、３０Ｓ３の略中央の上部である。
【００７４】
すなわち、内視鏡１Ｂでも、矩形の撮像モジュール３０の側面と筐体４２の内面との間の隙間に、操作ワイヤ５０が挿入され、固定されている。
【００７５】
筐体４２の内面の対向する２箇所に操作ワイヤ５０の固定端５０Ｔを固定した後に、撮像モジュール３０を挿入してもよいし、撮像モジュール３０が挿入されている筐体４２に操作ワイヤ５０を固定してもよい。
【００７６】
筐体４２の内径は、内視鏡１の筐体４０の内径と同じように、（式１）〜（式６）の条件等を満たすことが好ましい。
【００７７】
上記条件を満たす筐体４２では、操作ワイヤ５０は撮像モジュール３０の側面の略中央に自動的に配置される。
【００７８】
撮像モジュール３０の側面には、金属からなる操作ワイヤ５０とは熱膨張係数が大きく異なり、破損しやすいガラス等が露出している。このため、内視鏡１は、撮像モジュール３０への操作ワイヤ５０の固定が容易ではないおそれがあった。これに対して内視鏡１Ｂは、金属からなる筐体４２の内面に操作ワイヤ５０が固定されているので製造が容易で信頼性が高い。なお、筐体内面への操作ワイヤ５０の固定は、接着剤に限られるものでは無く、例えば、はんだ接合されていてもよい。
【００７９】
なお、操作ワイヤ５０の固定端は、撮像モジュール３０の側面および筐体４２の内面の両方に固定されていてもよい。
【００８０】
以上の説明のように、ウエハレベル積層体である直方体の撮像モジュール３０の側面と、断面が円形の筐体と、の間の隙間に、操作ワイヤ５０が挿入され固定されている内視鏡は、細径化が容易で、かつ、湾曲操作により観察方向が内視鏡画像の上下（左右）方向に移動するため、操作性がよい。
【００８１】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態の内視鏡１Ｃについて説明する。内視鏡１Ｃは、内視鏡１、１Ａ、１Ｂ（「内視鏡１等」という）と類似し、内視鏡１等と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００８２】
図１４に示すように、内視鏡１Ｃでは、湾曲部７３Ｂを湾曲するための駆動部材が、加熱部であるヒーター５３が配設されたバイメタル５２である。
【００８３】
バイメタル５２は、熱膨張係数の異なる第１の金属５２Ａと第２の金属５２Ｂとが積層されている。そして、バイメタル５２は、ヒーター５３により加熱されると、その温度変化に応じて湾曲する。なお、図示していないが、ヒーター５３には電力を供給する導線が接続されており、挿入部７３を挿通し把持部７４のアングルノブ７４Ａの回動操作によりヒーター５３に供給される電力が増減する。また、ヒーター５３に替えて、バイメタル５２そのものを発熱体として用いてもよい。
【００８４】
２つのバイメタル５２の一方の端部（固定端）５２Ｔは、それぞれ撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１、３０Ｓ３に固定されている。
【００８５】
なお、固定端５２Ｔは撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１の上部に固定されていてもよい。すなわち、内視鏡１Ａのように、モールド樹脂からなる筐体４１に固定端５２Ｔが埋め込まれてもよいし、内視鏡１Ｂのように、円筒形の筐体の内面に固定端５２Ｔが固定されていてもよい。
【００８６】
図１５に示すように、内視鏡１Ｃでは、円柱状の筐体４１がモールド樹脂からなる。撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１〜３０Ｓ４の上には、それぞれ駆動部材５４Ａ〜５４Ｄの先端の固定部が、接着剤（不図示）により接着されている。さらに、撮像モジュール３０の側面３０Ｓ１〜３０Ｓ４の上には照明光を導光する４本のライトガイト８１〜８４と照明光学系（不図示）が埋め込まれている。
【００８７】
なお、バイメタル５２は、加熱された場合と冷却された場合とで湾曲方向が異なる。このため、加熱部であるヒーター５３に替えて、ペルチェ素子等の冷却部を有していてもよい。また、１つのバイメタル５２に加熱部と冷却部とを配設することで、１つのバイメタル５２により２方向への湾曲が可能である。
【００８８】
内視鏡１Ｃは、軟性部７３Ｃを操作ワイヤが挿通していないので、構造が簡単で内視鏡１等よりも細径である。
【００８９】
なお、駆動部材は、印加された電圧による変形率が異なる２つの圧電体が積層されたバイモルフ圧電体であってもよい。この場合には、ヒーター５３に替えて電圧を印加する電極が、バイモルフ圧電体に配設される。
【００９０】
バイモルフ圧電体は、バイメタル５２よりも変形速度が速いため、操作部の操作に対する応答性が、バイメタル５２よりも早い。
【００９１】
以上の説明のように、駆動部材は、操作ワイヤ５０に限られるものではなく、湾曲部を湾曲できれば、バイメタルまたはバイモルフ圧電体等でもよい。
【００９２】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態の内視鏡１Ｄについて説明する。内視鏡１Ｄは、内視鏡１等と類似し、内視鏡１等と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００９３】
図１６、図１７に示す様に、内視鏡１Ｄは、先端部７３Ａと、先端部７３Ａから延設された先端部７３Ａの方向を変えるように構成されている湾曲部７３Ｂと、を含む挿入部７３を具備し、先端部７３Ａが光軸直交方向の断面が円形の筐体４０と、複数の光学部材１０Ａ〜１０Ｆからなる光学モジュール部１０と撮像部２０Ｄとを含む、前記方向の断面が矩形の撮像モジュール３０Ｄと、を有し、撮像部２０Ｄが、撮像素子２０と複数の半導体素子６１、６２、６３が積層された半導体積層体６０と、からなり、撮像モジュール３０Ｄは、全体が完全に筐体４０の内部に収容されている。
【００９４】
半導体積層体６０は、複数の半導体素子６１〜６３が、それぞれ封止樹脂層６６を介して積層されている。プレーナ型デバイス６４が形成された半導体素子６１〜６３は、それぞれの貫通配線６５により接続されている。
【００９５】
撮像モジュール３０Ｄは、光軸直交方向の断面が円形の筐体４０の内部に全体が完全に内部に収容されている。積層体６０に接合された信号ケーブル３６は、筐体４０の後部に延設されている。
【００９６】
プレーナ型デバイス６４が形成された半導体素子６１〜６３は、撮像素子２０が生成した画像信号を処理して信号ケーブル３６へ出力する。プレーナ型デバイス６４は、バッファ、コンデンサ、インダクタ、抵抗、ノイズ除去回路、またはアナログデジタル変換回路などであり、いわゆる半導体製造プロセスにより形成されるものである。
【００９７】
図１８に示す様に、撮像モジュール３０Ｄは、積層ウエハ３０ＤＷの切断により作製されるウエハレベル積層体である。積層ウエハ３０ＤＷは、光学部材積層ウエハ１０Ｗと撮像ウエハ２０Ｗと半導体積層ウエハ６０Ｗが積層されている。光学部材積層ウエハ１０Ｗは光学部材ウエハ１０ＡＷ、１０ＣＷ、１０ＥＷ、１０ＧＷが積層されている。半導体積層ウエハ６０Ｗは、半導体ウエハ６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗが積層されている。
【００９８】
半導体ウエハ６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗには、それぞれ複数の半導体素子６１、６２、６３が含まれている。半導体ウエハ６１Ｗ、６２Ｗ、６３Ｗにおける複数の半導体素子６１、６２、６３の配置は、同じである。
【００９９】
半導体積層体６０が撮像素子２０の裏面に接合された撮像モジュール３０Ｄは短小である。さらに、半導体素子６１〜６３には、それぞれ貫通ビア５４が形成され、積層体６０の光軸方向と直交する面に投影される大きさは、撮像素子２０の光軸方向の投影面に収まる大きさである。
【０１００】
内視鏡１Ｄは、短小で小径の撮像モジュール３０Ｄを有するため、先端部７３Ａが短く小径であるため、低侵襲である。
【０１０１】
さらに、内視鏡１Ｄは、変形しない筐体４０の内部に、撮像モジュール３０Ｄの全体が完全に収容されているため、信頼性が高い。
【０１０２】
なお、内視鏡１Ｄでは、撮像モジュール３０Ｄが、一体のウエハレベル積層体であった。これに対して、図１９Ａに示すように、半導体積層ウエハ６０Ｗに、光学モジュール部１０と撮像素子２０とのウエハレベル積層体である撮像モジュール３０を配設してから切断しても良い。また、図１９Ｂに示す様に、カバーガラスウエハ１０ＡＷを含む撮像ウエハ２０ＡＷと半導体積層ウエハ６０Ｗとの積層ウエハに、光学モジュール部１０を接着してもよい。
【０１０３】
＜第５実施形態の変形例＞
次に、第５実施形態の変形例の内視鏡１Ｅについて説明する。内視鏡１Ｅは、内視鏡１、１Ａ〜１Ｄについて説明する。内視鏡１Ｅは、内視鏡１、１Ａ〜１Ｄと類似し、内視鏡１、１Ａ〜１Ｄと同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【０１０４】
図２０、図２１に示す様に、内視鏡１Ｅは、内視鏡１Ｄの構成に加えて、操作ワイヤ５０Ａ、５０Ｂの端部が、撮像モジュール３０Ｄの側面の上の隙間に挿入され固定されている。
【０１０５】
筐体４０は円筒形であり、撮像モジュール３０Ｄの断面は長方形である。このため、撮像モジュール３０Ｄの側面と、筐体４０の内面との間の隙間の断面の最大長は、撮像モジュール３０Ｄの直交する側面で異なる。
【０１０６】
すなわち、長辺側の側面の上の隙間の最大長はＧ１であり、短辺側の側面の上の隙間の最大長Ｇ２は、Ｇ１よりも小さい。
【０１０７】
操作ワイヤ５０Ａ、５０Ｂが挿入されている隙間の長さＧ１、Ｇ２は、それぞれ操作ワイヤ５０Ａ、５０Ｂの外径（外寸）の１００％以上１１２．５％以下であることが好ましい。このため、操作ワイヤ５０Ｂの外径Ｒ５０Ｂは、操作ワイヤ５０Ａの外径Ｒ５０Ａよりも小さい。
【０１０８】
なお、内視鏡１Ｅにおいても、操作ワイヤの数は４本に限られるものではなく、２本または１本であっても、内視鏡１および内視鏡１Ｄの効果を併せ持つことは言うまでも無い。
【０１０９】
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態の内視鏡１Ｆについて説明する。内視鏡１Ｆは、内視鏡１Ｄ等と類似し、内視鏡１Ｄ等と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【０１１０】
図２２および図２３に示す様に、内視鏡１Ｆでは、光学モジュール部１０Ｓの最前面の光学部材１０Ｇの外周部に段差部Ｃ１０があり、段差部Ｃ１０に光学モジュール部１０Ｓの外周面を覆っている封止樹脂３４が充填されている。
【０１１１】
図２４に示す様に、内視鏡１Ｅの製造工程における積層ウエハ３０ＤＷの切断工程においては、２段階のダイシング（ステップダイシング）が行われる。例えば、最初に第１のダイシングブレート８８により、最上面の光学部材ウエハ１０ＧＷに切断線ＣＬに沿って溝Ｔ１０が形成される。ついで、第１のダイシングブレート８８よりも幅の狭い第２のダイシングブレート８９により、切断され、光学モジュール部１０Ｓに個片化される。
【０１１２】
内視鏡１Ｆの光学モジュール部１０Ｓは、筐体４０の前面から突出してしまうことが、段差部Ｃ１０に充填されている封止樹脂３４により防止されている。
【０１１３】
なお、内視鏡１Ｆでは、最前面の光学部材１０Ｇの外周部の全周にわたって段差部Ｃ１０があった。しかし、図２５に示す内視鏡１Ｇのように、光学部材１０Ｇの外周部の一部、例えば、角部にだけ段差部Ｃ１０Ｇがあっても、内視鏡１Ｆと同じ効果を有する。
【０１１４】
＜第７実施形態、第８実施形態＞
次に、第７実施形態の内視鏡１Ｈおよび第８実施形態の内視鏡１Ｉについて説明する。内視鏡１Ｈは、内視鏡１、１Ｄおよび１Ｆ等と類似し、内視鏡１等と同じ効果を有する。また、内視鏡１Ｉは、内視鏡１Ａ、１Ｄおよび１Ｆ等と類似し、内視鏡１等と同じ効果を有する。このため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【０１１５】
＜第７実施形態＞
図２６に示す様に、内視鏡１Ｈは、撮像モジュール３０Ｆが、円筒形の筐体４０の内部に全体が完全に収容されている。そして、駆動部材である操作ワイヤ５０の端部が、撮像モジュール３０Ｆの側面の上の隙間の断面の最大長Ｇが、固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下である。さらに、光学モジュール部１０Ｓの最前面の光学部材１０Ｇの外周部に段差部Ｃ１０があり、段差部Ｃ１０に光学モジュール部１０Ｓの外周面を覆っている封止樹脂３４が充填されている。
【０１１６】
＜第８実施形態＞
図２７に示す様に、内視鏡１Ｉは、撮像モジュール３０Ｆが、モールド樹脂からなる筐体４１の内部に全体が完全に収容されている。そして、駆動部材である操作ワイヤ５０の端部が、撮像モジュール３０Ｆの側面の上の隙間の断面の最大長Ｇが、固定端の外寸の１００％以上１１２．５％以下である。さらに、光学モジュール部１０Ｓの最前面の光学部材１０Ｇの外周部に段差部Ｃ１０があり、段差部Ｃ１０に筐体４１のモールド樹脂が充填されている。
【０１１７】
なお、本発明の実施形態にかかる内視鏡は、医療用に限られるものではなく、工業用でもよいことは言うまでも無い。
【０１１８】
本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
【０１１９】
本出願は、２０１５年１０月２７日に出願された国際出願（出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０８０１８１）を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【符号の説明】
【０１２０】
１、１Ａ〜１Ｉ・・・内視鏡
１０、１０Ｓ・・・光学モジュール部
１０Ａ・・・光学部材ウエハ
１０Ｗ・・・光学部材積層ウエハ
２０・・・撮像素子
２０Ｗ・・・撮像ウエハ
２０Ｄ・・・撮像部
２１・・・受光部
３０・・・撮像モジュール
３０Ｗ・・・積層ウエハ
３１・・・接着剤
３４・・・封止樹脂
３５・・・配線板
３６・・・信号ケーブル
４０、４１、４２・・・筐体
４０Ａ・・・型枠
５０・・・操作ワイヤ
５０Ｔ・・・固定端
５１・・・接着剤
５４・・・貫通ビア
６０・・・半導体積層体
６０Ｗ・・・半導体積層ウエハ
６１〜６３・・・半導体素子
６１Ｗ〜６３Ｗ・・・半導体ウエハ
６４・・・プレーナ型デバイス
６５・・・貫通配線
６６・・・封止樹脂層
７０・・・内視鏡システム
７３・・・挿入部
７３Ａ・・・先端部
７３Ｂ・・・湾曲部
８８、８９・・・ダイシングブレート
【図１】
2017073440.tif 000003
【図２】
2017073440.tif 000004
【図３】
2017073440.tif 000005
【図４】
2017073440.tif 000006
【図５】
2017073440.tif 000007
【図６】
2017073440.tif 000008
【図７】
2017073440.tif 000009
【図８】
2017073440.tif 000010
【図９】
2017073440.tif 000011
【図１０】
2017073440.tif 000012
【図１１】
2017073440.tif 000013
【図１２】
2017073440.tif 000014
【図１３】
2017073440.tif 000015
【図１４】
2017073440.tif 000016
【図１５】
2017073440.tif 000017
【図１６】
2017073440.tif 000018
【図１７】
2017073440.tif 000019
【図１８】
2017073440.tif 000020
【図１９Ａ】
2017073440.tif 000021
【図１９Ｂ】
2017073440.tif 000022
【図２０】
2017073440.tif 000023
【図２１】
2017073440.tif 000024
【図２２】
2017073440.tif 000025
【図２３】
2017073440.tif 000026
【図２４】
2017073440.tif 000027
【図２５】
2017073440.tif 000028
【図２６】
2017073440.tif 000029
【図２７】
2017073440.tif 000030
【国際調査報告】
2017073440.tif 000031
2017073440.tif 000032
2017073440.tif 000033
2017073440.tif 000034