(57)【要約】【課題】光学素子の歪みを低減すること。【解決手段】内視鏡用撮像装置５は、外周面にろう接可能な金属層５３１が設けられた光学素子５３と、少なくとも内周面及び外周面にろう接可能な金属部５２３を有し、当該内周面に光学素子５３の外周面がろう接される第１の枠体５２と、少なくとも内周面にろう接可能な金属部を有し、当該内周面に第１の枠体５２の外周面がろう接される第２の枠体とを備える。第１の枠体５２の熱膨張率は、第２の枠体５１の熱膨張率よりも光学素子５３の熱膨張率に近い。【選択図】図２
2018047182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にろう接可能な金属層が設けられた光学素子と、
少なくとも内周面及び外周面にろう接可能な金属部を有し、当該内周面に前記光学素子の外周面がろう接される第１の枠体と、
少なくとも内周面にろう接可能な金属部を有し、当該内周面に前記第１の枠体の外周面がろう接される第２の枠体とを備え、
前記第１の枠体の熱膨張率は、
前記第２の枠体の熱膨張率よりも前記光学素子の熱膨張率に近い
ことを特徴とする内視鏡用撮像装置。
【請求項２】
前記第１の枠体は、
前記光学素子の外周面がろう接される保持枠と、
前記保持枠及び前記第２の枠体の間に位置し、当該第２の枠体の歪みを吸収する歪み吸収部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記保持枠及び前記歪み吸収部は、
前記第１の枠体の中心軸に沿って並設され、
前記歪み吸収部における径方向の厚み寸法は、
前記保持枠における径方向の厚み寸法よりも小さい
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像装置。
【請求項４】
前記第１の枠体の熱膨張率は、
前記光学素子の熱膨張率と前記第２の枠体の熱膨張率との間の値を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の内視鏡用撮像装置。
【請求項５】
前記光学素子は、
サファイアガラスである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の内視鏡用撮像装置。
【請求項６】
外周面にろう接可能な金属層が設けられた光学素子と、少なくとも内周面及び外周面にろう接可能な金属部を有する第１の枠体と、少なくとも内周面にろう接可能な金属部を有する第２の枠体とを備えた内視鏡用撮像装置の製造方法であって、
前記光学素子の外周面と前記第１の枠体の内周面とをろう接する第１工程と、
前記第１の枠体の外周面と前記第２の枠体の内周面とをろう接する第２工程とを備え、
前記第１の枠体の熱膨張率は、
前記第２の枠体の熱膨張率よりも前記光学素子の熱膨張率に近い
ことを特徴とする内視鏡用撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡用撮像装置、及び内視鏡用撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、撮像素子を用いて生体内等の被検体を撮像し、当該被検体を観察する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の内視鏡装置は、生体内に挿入されて被写体像を取り込む挿入部（内視鏡）と、当該挿入部の接眼部に着脱自在に接続されて挿入部にて取り込まれた被写体像を撮像する内視鏡用撮像装置とを備える。
ところで、このような内視鏡用撮像装置は、使用前に、オートクレーブ処理（高温高圧蒸気滅菌処理）や、拭き取りや液浸での消毒処理が施される。すなわち、内視鏡用撮像装置は、オートクレーブ処理での高温高圧蒸気や、拭き取りや液浸での消毒処理の際に使用する薬液が内部に浸入し難くするように構成する必要がある。
このため、特許文献１に記載の内視鏡用撮像装置では、筒状の気密パッケージング内に撮像素子等を配設し、当該気密パッケージングの一端側の開口をろう接により光学素子（サファイア窓）にて気密に封止し、他端側の開口をろう接によりハーメチックコネクタにて気密に封止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６７０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９は、従来の内視鏡用撮像装置１００の課題を説明する図である。具体的に、図９（ａ）は、ろう接時の内視鏡用撮像装置１００の一端側の状態を示す図である。図９（ｂ）は、ろう接後の内視鏡用撮像装置１００の一端側の状態を示す図である。なお、図９では、気密パッケージング１０１の中心軸Ａｘ０を含む平面にて当該気密パッケージング１０１及び光学素子１０２を切断した断面図を示している。
気密パッケージング１０１は、ステンレス等の金属で構成されている。そして、気密パッケージング１０１において、一端の内周側には、当該一端から他端に向けて窪み、光学素子１０２が遊嵌される凹部１０１１が設けられている。
一方、光学素子１０２は、平板状のサファイアガラスで構成されている。そして、光学素子１０２の外周面には、ろう接可能な金属層１０２１が設けられている。
そして、光学素子１０２は、図９（ａ）に示すように、凹部１０１１に遊嵌された状態で、はんだＳＤを用いたろう接（はんだ付け）により凹部１０１１に固定される。これにより、気密パッケージング１０１の一端側の開口は、光学素子１０２にて封止される。
【０００５】
ここで、気密パッケージング１０１と光学素子１０２とは、熱膨張率に差がある。このため、３００℃程度の高温の環境下でろう接を行った（図９（ａ））後、常温に戻ると、図９（ｂ）に示すように、各部材１０１，１０２間の熱膨張率の差により、光学素子１０２に歪みが生じてしまう。このように光学素子１０２に歪みが生じてしまうと、撮像素子にて被写体像を良好に撮像することができず、画質が劣化してしまう場合がある。
したがって、光学素子の歪みを低減することができる技術が要望されている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子の歪みを低減することができる内視鏡用撮像装置、及び内視鏡用撮像装置の製造方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡用撮像装置は、外周面にろう接可能な金属層が設けられた光学素子と、少なくとも内周面及び外周面にろう接可能な金属部を有し、当該内周面に前記光学素子の外周面がろう接される第１の枠体と、少なくとも内周面にろう接可能な金属部を有し、当該内周面に前記第１の枠体の外周面がろう接される第２の枠体とを備え、前記第１の枠体の熱膨張率は、前記第２の枠体の熱膨張率よりも前記光学素子の熱膨張率に近いことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る内視鏡用撮像装置は、上記発明において、前記第１の枠体は、前記光学素子の外周面がろう接される保持枠と、前記保持枠及び前記第２の枠体の間に位置し、当該第２の枠体の歪みを吸収する歪み吸収部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る内視鏡用撮像装置は、上記発明において、前記保持枠及び前記歪み吸収部は、前記第１の枠体の中心軸に沿って並設され、前記歪み吸収部における径方向の厚み寸法は、前記保持枠における径方向の厚み寸法よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内視鏡用撮像装置は、上記発明において、前記第１の枠体の熱膨張率は、前記光学素子の熱膨張率と前記第２の枠体の熱膨張率との間の値を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内視鏡用撮像装置は、上記発明において、前記光学素子は、サファイアガラスであることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る内視鏡用撮像装置の製造方法は、外周面にろう接可能な金属層が設けられた光学素子と、少なくとも内周面及び外周面にろう接可能な金属部を有する第１の枠体と、少なくとも内周面にろう接可能な金属部を有する第２の枠体とを備えた内視鏡用撮像装置の製造方法であって、前記光学素子の外周面と前記第１の枠体の内周面とをろう接する第１工程と、前記第１の枠体の外周面と前記第２の枠体の内周面とをろう接する第２工程とを備え、前記第１の枠体の熱膨張率は、前記第２の枠体の熱膨張率よりも前記光学素子の熱膨張率に近いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る内視鏡用撮像装置は、第１，第２の枠体と光学素子とを備える。そして、第１の枠体の内周面に光学素子の外周面がろう接され、第２の枠体の内周面に第１の枠体の外周面がろう接される。ここで、第１の枠体の熱膨張率は、第２の枠体の熱膨張率よりも光学素子の熱膨張率に近い。
すなわち、高温の環境下で第１の枠体と光学素子とのろう接を行った後、常温に戻った場合であっても、第１の枠体の熱膨張率と光学素子の熱膨張率とが近いため、第１の枠体及び光学素子間の熱膨張率の差に応じて光学素子に生じる歪みを低減することができる。
また、第２の枠体と光学素子との間に第１の枠体が介在しているため、高温の環境下で第１，第２の枠体のろう接を行った後、常温に戻った場合であっても、第２の枠体から第１の枠体を介して光学素子に作用し得る力を当該第１の枠体にて吸収または抑え込むことができる。
以上のことから、本発明に係る内視鏡用撮像装置によれば、光学素子に生じる歪みを低減することができる、という効果を奏する。
また、本発明に係る内視鏡用撮像装置の製造方法は、上述した内視鏡用撮像装置を製造する製造方法であるため、上述した内視鏡用撮像装置と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した内視鏡用撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示した撮像部の構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示した中間部材のはんだパッドを示す図である。
【図５】図５は、図３に示したイメージセンサ部のはんだパッドを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡用撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の変形例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２の変形例を示す図である。
【図９】図９は、従来の内視鏡用撮像装置の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００１６】
（実施の形態１）
〔内視鏡装置の概略構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡装置１の概略構成を示す図である。
内視鏡装置１は、医療分野において用いられ、生体内等の被検体を観察する装置である。この内視鏡装置１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、内視鏡用撮像装置５と、第１伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３伝送ケーブル１０とを備える。
【００１７】
挿入部２は、硬質または少なくとも一部が軟質で細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２内には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体像を集光する光学系が設けられている。
光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内を照明するための光を供給する。
ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド４は、光源装置３から供給された光を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。挿入部２に供給された光は、当該挿入部２の先端から出射され、生体内に照射される。生体内に照射された光（被写体像）は、挿入部２内の光学系により集光される。
【００１８】
内視鏡用撮像装置５は、挿入部２の基端（接眼部）に着脱自在に接続される。そして、内視鏡用撮像装置５は、制御装置９による制御の下、挿入部２にて集光された被写体像を撮像し、当該撮像による撮像信号（画像信号）を出力する。
なお、内視鏡用撮像装置５の詳細な構成については、後述する。
【００１９】
第１伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１（図１）を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２（図１）を介して内視鏡用撮像装置５に接続される。そして、第１伝送ケーブル６は、内視鏡用撮像装置５から出力される画像信号を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等を内視鏡用撮像装置５にそれぞれ伝送する。
なお、第１伝送ケーブル６を介した内視鏡用撮像装置５から制御装置９への画像信号の伝送は、当該画像信号を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１伝送ケーブル６を介した制御装置９から内視鏡用撮像装置５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
【００２０】
表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示ディスプレイを用いて構成されている。
第２伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んで構成され、光源装置３、内視鏡用撮像装置５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
具体的に、制御装置９は、第１伝送ケーブル６を介して内視鏡用撮像装置５から取得した画像信号に対して所定の処理を施すことで映像信号を生成し、第２伝送ケーブル８を介して当該映像信号を表示装置７に出力する。そして、表示装置７は、当該映像信号に基づく観察用画像を表示する。また、制御装置９は、第１伝送ケーブル６や第３伝送ケーブル１０を介して、内視鏡用撮像装置５や光源装置３に対して制御信号等を出力する。
第３伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
【００２１】
〔内視鏡用撮像装置の構成〕
次に、内視鏡用撮像装置５の構成について説明する。
図２は、内視鏡用撮像装置５の構成を模式的に示す図である。
なお、以下に記載する「一端」は、挿入部２の基端（接眼部）が接続される側の端部を意味する。また、「他端」は、第１伝送ケーブル６が接続される側の端部を意味する。
内視鏡用撮像装置５は、図２に示すように、ケーシング５１と、光学素子保持部材５２と、光学素子５３と、レンズユニット５４と、撮像部５５とを備える。
ケーシング５１は、本発明に係る第２の枠体としての機能を有する。このケーシング５１は、一端側及び他端側にそれぞれ開口を有する筒形状（例えば、円筒形状）を有する。そして、レンズユニット５４及び撮像部５５は、ケーシング５１の内部に収納される。
このケーシング５１において、一端の内周側には、図２に示すように、当該一端から他端に向けて窪み、光学素子保持部材５２が遊嵌される第１凹部５１１が形成されている。
【００２２】
本実施の形態１では、ケーシング５１は、耐薬品性を有するＳＵＳ３０４（熱膨張率：１７×１０−６／℃）で構成されている。
なお、ケーシング５１において、他端には、第１伝送ケーブル６のコネクタＣＮ２と着脱自在に接続するとともに、撮像部５５と電気的に接続するハーメチックコネクタ（図示略）がろう接により固定されている。すなわち、ケーシング５１の他端側の開口は、ハーメチックコネクタにより気密に封止されている。
【００２３】
光学素子保持部材５２は、光学素子５３を保持するとともに、当該光学素子５３をケーシング５１に固定する部材であり、本発明に係る第１の枠体としての機能を有する。この光学素子保持部材５２は、図２に示すように、保持枠５２１と遊嵌部５２２とが一体形成された筒形状（例えば、円筒形状）を有する。そして、光学素子保持部材５２は、筒状の中心軸Ａｘに沿って一端側に保持枠５２１が位置し、他端側に遊嵌部５２２が位置するように構成されている。
保持枠５２１は、光学素子５３を保持する部分である。この保持枠５２１において、一端の内周側には、図２に示すように、当該一端から他端に向けて窪み、光学素子５３が遊嵌される第２凹部５２１１が形成されている。
遊嵌部５２２は、第１凹部５１１よりも小さい外径寸法（保持枠５２１の外径寸法よりも小さい外径寸法）を有し、第１凹部５１１に遊嵌される部分である。
本実施の形態１では、光学素子保持部材５２は、耐薬品性を有するセラミック材（熱膨張率：７．７〜１０．５×１０−６／℃）で構成されている。また、光学素子保持部材５２は、その材料及び径方向の厚み寸法等により、ケーシング５１の剛性よりも高い剛性を有するように構成されている。
そして、第２凹部５２１１の側面、及び遊嵌部５２２の外周面には、図２に示すように、ろう接可能な金属層５２３（本発明に係る金属部に相当）が設けられている（メタライズされている）。
【００２４】
光学素子５３は、光学素子保持部材５２とともにケーシング５１における一端側の開口を封止する部材である。
本実施の形態１では、光学素子５３は、平板状に形成され、耐薬品性を有するサファイアガラス（熱膨張率：７．０〜７．７×１０−６／℃）で構成されている。
すなわち、光学素子保持部材５２は、ケーシング５１の熱膨張率よりも光学素子５３の熱膨張率に近い熱膨張率を有する。
そして、光学素子５３の外周面には、図２に示すように、ろう接可能な金属層５３１が設けられている（メタライズされている）。
また、光学素子５３は、挿入部２に内視鏡用撮像装置５が接続された状態で、挿入部２の基端（接眼部）の射出瞳位置の近傍に位置付けられる。
【００２５】
レンズユニット５４は、挿入部２にて集光され、光学素子５３を介した被写体像を撮像部５５の撮像面に結像する。そして、レンズユニット５４は、ケーシング５１内に設けられた駆動用モータ（図示略）により光軸方向（中心軸Ａｘに沿う方向）に移動し、焦点距離やピントを調整可能とする。
撮像部５５は、制御装置９による制御の下、生体内を撮像する。この撮像部５５は、挿入部２にて集光され、光学素子５３を介してレンズユニット５４が結像した被写体像を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子５５１（図３参照）、及び撮像素子５５１からの電気信号（アナログ信号）に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換等）を行って画像信号を出力する信号処理部（図示略）等が一体形成されたセンサチップを用いて構成され、Ａ／Ｄ変換後の画像信号（デジタル信号）を出力する。なお、上述した信号処理部は、撮像素子５５１と一体形成せずに別体としても構わない。
【００２６】
図３は、撮像部５５の構成を模式的に示す図である。
撮像部５５は、図３に示すように、撮像素子５５１と、保持ユニット５５２と、中間部材５５３と、基板５５４と、第１，第２はんだボール５５５，５５６と、アンダーフィル材５５７とを備える。
基板５５４は、上述したハーメチックコネクタと電気的に接続する回路基板である。本実施の形態１では、基板５５４は、例えば、常温下における実装面に沿った方向の熱膨張係数が１２ｐｐｍ／℃以上、４０ｐｐｍ／℃以下の有機材料を用いて構成されている。
【００２７】
撮像素子５５１は、上述したＣＣＤやＣＭＯＳを用いて実現され、レンズユニット５４からの光を受光する複数の画素が二次元的に正方配列（マトリクス状に配列）されている。そして、撮像素子５５１は、それぞれの画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより電気信号を生成する。
本実施の形態１では、撮像素子５５１の有効画素数は、８メガピクセル（例えば３８４０×２１６０ピクセルの所謂４Ｋ解像度）以上で構成されている。
なお、撮像素子５５１は、基板５５４に電気的に接続されており、基板５５４との信号の送受信を行う回路部を内蔵している。
【００２８】
保持ユニット５５２は、撮像素子５５１を内部に保持する筐体である。この保持ユニット５５２は、図３に示すように、保持部５５２１と、環状部５５２２と、蓋部５５２３とを備える。
保持部５５２１は、片側有底筒状をなし、底部において、撮像素子５５１を保持する。この保持部５５２１は、熱膨張係数が基板５５４の熱膨張係数より小さく、例えば常温下における実装面に沿った方向の熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上、１１ｐｐｍ／℃以下の熱膨張係数を有するセラミック材を用いて構成されている。
環状部５５２２は、保持部５５２１の開口端から延びる環形状を有する。この環状部５５２２は、例えば、プラスチック等の樹脂を用いて構成されている。
蓋部５５２３は、板状に形成され、環状部５５２２の保持部５５２１側と反対側の端部に設けられ、保持部５５２１と環状部５５２２とが形成する有底筒状の開口を封鎖する。この蓋部５５２３は、光透過性を有する材料、例えば、ガラスを用いて構成されている。
そして、保持ユニット５５２には、レンズアダプタ５５２４（図３）が設けられており、当該レンズアダプタ５５２４を介してレンズユニット５４が取り付けられる。そして、レンズユニット５４からの光は、蓋部５５２３を介して撮像素子５５１に入射する。
以上説明した撮像素子５５１及び保持ユニット５５２により、イメージセンサ部５５０が構成される。なお、本実施の形態１では、イメージセンサ部５５０は、撮像素子５５１と保持ユニット５５２とで構成されているが、これに限られず、撮像素子５５１のみで構成しても構わない。
【００２９】
中間部材５５３は、イメージセンサ部５５０と基板５５４との間に設けられている。この中間部材５５３は、例えば、セラミック、シリコン、ガラス、あるいは、ガラス繊維入りエポキシ樹脂等を基材とし、内部に電気配線が設けられた回路基板である。そして、中間部材５５３の熱膨張係数は、イメージセンサ部５５０の熱膨張係数と同じか、または、イメージセンサ部５５０及び基板５５４のうちイメージセンサ部５５０と近い熱膨張係数である。具体的には、中間部材５５３は、保持部５５２１の熱膨張係数の９５％以上であり、かつ、保持部５５２１の熱膨張係数と基板５５４の熱膨張係数との中間値以下となる値の熱膨張係数を有する材料を用いて構成されている。
【００３０】
第１はんだボール５５５は、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との間に設けられている。そして、第１はんだボール５５５は、イメージセンサ部５５０（撮像素子５５１）と中間部材５５３とを電気的に接続し、イメージセンサ部５５０（撮像素子５５１）と中間部材５５３との間での信号を伝送する。本実施の形態１では、第１はんだボール５５５は、中間部材５５３に設けられたはんだパッド（ランド）５５３１（図４参照）と、イメージセンサ部５５０に設けられたはんだパッド（ランド）５５０１（図５参照）とをそれぞれ電気的に接続する。
【００３１】
図４は、中間部材５５３のはんだパッド５５３１を示す図である。図５は、イメージセンサ部５５０のはんだパッド５５０１を示す図である。
中間部材５５３に設けられたはんだパッド５５３１は、図４に示すように、それぞれ円形状を有し、マトリクス状に配列されている。一方、イメージセンサ部５５０のはんだパッド５５０１は、図４に示すように、中間部材５５３に設けられたはんだパッド５５３１に対応して、それぞれ円形状を有し、マトリクス状に配列されている。また、はんだパッド５５０１のうち四隅に位置する各はんだパッド５５０１Ａ（以下、説明の便宜上、補強パッド５５０１Ａと記載）は、はんだパッド５５３１のうち四隅に位置する各４つ分のはんだパッド５５３１Ａを覆う矩形状にそれぞれ形成されている（図４，図５）。すなわち、イメージセンサ部５５０における四隅に位置する各補強パッド５５０１Ａは、中間部材５５３における四隅に位置する各４つのはんだパッド５５３１Ａにそれぞれ対応する。
そして、第１はんだボール５５５は、中間部材５５３に設けられたはんだパッド５５３１の数だけ設けられ、はんだパッド５５３１，５５０１をそれぞれ電気的に接続する。すなわち、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との四隅において、４つのはんだパッド５５３１Ａと、１つの補強パッド５５０１Ａとは、４つの第１はんだボール５５５にて電気的に接続される。
【００３２】
第２はんだボール５５６は、中間部材５５３と基板５５４との間に設けられている。そして、第２はんだボール５５６は、中間部材５５３と基板５５４とを電気的に接続し、中間部材５５３と基板５５４との間での信号を伝送する。
以上説明した第１，第２はんだボール５５５，５５６は、はんだのみで構成されていても、例えばコアに銅が設けられた所謂銅コアはんだボールやコアに樹脂が設けられた所謂樹脂コアはんだボール等の、異なる材料を含むはんだボールでもよい。なお、イメージセンサ部５５０と基板５５４との熱膨張係数の違いによる電気的接続不良の低減には、第１，第２はんだボール５５５，５５６として、所謂樹脂コアはんだボールを用いることが好ましい。
【００３３】
アンダーフィル材５５７は、中間部材５５３と基板５５４との間に充填されており、中間部材５５３と基板５５４とを固定するとともに、第２はんだボール５５６を囲うことで第２はんだボール５５６の腐食を抑制する。このアンダーフィル材５５７は、中間部材５５３及び基板５５４よりも弾性率の小さい材料である。また、アンダーフィル材５５７は、ガラス転位温度が１２０℃以上の材料が好ましいがこれに限られない。そして、アンダーフィル材５５７の熱膨張係数は、例えば硬化後の常温下における熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以上、５０ｐｐｍ／℃以下である。
なお、アンダーフィル材５５７は、中間部材５５３の熱膨張係数と基板５５４の熱膨張係数との間の値の熱膨張係数を有する材料を用いて構成しても構わない。また、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との間にもアンダーフィル材５５７を充填しても構わない。
【００３４】
ところで、内視鏡用撮像装置５は、オートクレーブ等の滅菌処理によって高温（例えば１２０℃）に曝される場合がある。この場合、撮像部５５も高温に曝されるため、撮像部５５を構成する各部材の熱膨張率の差によって、イメージセンサ部５５０と基板５５４との間に電気的な接続不良が生じる恐れがある。
本実施の形態１では、イメージセンサ部５５０と基板５５４との間に中間部材５５３やアンダーフィル材５５７が設けられている。このため、オートクレーブ等の滅菌処理によって高温に曝された場合に、基板５５４の熱膨張による変形によって応力が基板５５４からイメージセンサ部５５０に伝わることが抑制される。具体的には、基板５５４の熱膨張に応じた応力は、アンダーフィル材５５７に伝わるが、アンダーフィル材５５７の変形により吸収され、さらに、中間部材５５３の熱膨張係数がイメージセンサ部５５０と同じか近いため、イメージセンサ部５５０側にほとんど伝達されない。このため、基板５５４に起因する応力によってイメージセンサ部５５０と中間部材５５３との接続（第１はんだボール５５５による接合状態）が破壊されることなく、イメージセンサ部５５０と基板５５４とを電気的に安定して接続することができる。逆に、イメージセンサ部５５０の熱膨張による変形も、同様にして基板５５４に伝わることが抑制される。
【００３５】
ここで、オートクレーブ等の滅菌処理によって高温に曝され、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との熱膨張係数の差に応じて、第１はんだボール５５５にて一体化されたイメージセンサ部５５０及び中間部材５５３に歪みが生じた場合には、四隅位置の歪み量が最も大きくなり易いものである。
本実施の形態１では、イメージセンサ部５５０の四隅の位置に他のはんだパッド５５０１よりも面積の大きい補強パッド５５０１Ａを設けている。そして、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との四隅において、４つのはんだパッド５５３１Ａと、１つの補強パッド５５０１Ａとは、４つの第１はんだボール５５５にて電気的に接続される。
このため、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との四隅における接合状態を強固なものとすることができる。したがって、当該四隅の歪み量を低減し、イメージセンサ部５５０と中間部材５５３との接続（特に四隅の位置での接続）が破壊されることなく、イメージセンサ部５５０と基板５５４とを電気的に安定して接続することができる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態１では、イメージセンサ部５５０の四隅の位置に他のはんだパッド５５０１よりも面積の大きい補強パッド５５０１Ａを設けていたが、これに限られず、中間部材５５３の四隅の位置に他のはんだパッド５５３１よりも面積の大きい補強ランドを設けても構わない。この際、イメージセンサ部５５０及び中間部材５５３の双方に補強ランドを設けてもよく、中間部材５５３のみに補強ランドを設けても構わない。
【００３７】
〔内視鏡用撮像装置の製造方法〕
次に、上述した内視鏡用撮像装置５の製造方法について説明する。
先ず、作業者は、ケーシング５１内にレンズユニット５４及び撮像部５５を配設するとともに、はんだを用いたろう接（はんだ付け）により、当該ケーシング５１における他端側の開口をハーメチックコネクタ（図示略）にて気密に封止する。
次に、作業者は、光学素子保持部材５２における保持枠５２１の内周面（第２凹部５２１１の側面）と光学素子５３の外周面とをはんだＳＤ（図２）を用いたろう接（はんだ付け）により固定する（第１工程）。
最後に、作業者は、ケーシング５１における一端側の内周面（第１凹部５１１の側面）と光学素子保持部材５２における遊嵌部５２２の外周面とをはんだＳＤ（図２）を用いたろう接（はんだ付け）により固定する（第２工程）。これにより、ケーシング５１における一端側の開口は、光学素子保持部材５２及び光学素子５３にて気密に封止される。
【００３８】
以上説明した本実施の形態１に係る内視鏡用撮像装置５は、ケーシング５１と、光学素子保持部材５２と、光学素子５３とを備える。そして、光学素子保持部材５２の内周面に光学素子５３の外周面がろう接され、ケーシング５１の内周面に光学素子保持部材５２の外周面がろう接される。ここで、光学素子保持部材５２の熱膨張率は、ケーシング５１の熱膨張率よりも光学素子５３の熱膨張率に近い。
すなわち、高温の環境下で光学素子保持部材５２と光学素子５３とのろう接を行った後、常温に戻った場合であっても、光学素子保持部材５２の熱膨張率と光学素子５３の熱膨張率とが近いため、各部材５２，５３間の熱膨張率の差に応じて光学素子５３に生じる歪みを低減することができる。
また、光学素子保持部材５２は、その材料及び径方向の厚み等により、ケーシング５１の剛性よりも高い剛性を有する。このため、高温の環境下でケーシング５１及び光学素子保持部材５２のろう接を行った後、常温に戻った場合であっても、ケーシング５１から光学素子保持部材５２を介して光学素子５３に作用し得る力を光学素子保持部材５２の剛性により抑え込むことができる。
以上のことから、本実施の形態１に係る内視鏡用撮像装置５によれば、光学素子５３に生じる歪みを低減することができる、という効果を奏する。
特に、光学素子５３の歪みに応じた画質劣化は、撮像素子５５１の有効画素数が４Ｋ解像度以上となる場合に起こり易い。本実施の形態１では、撮像素子５５１の有効画素数が４Ｋ解像度以上である場合には、当該画質劣化を効果的に抑制することができる。
【００３９】
また、光学素子保持部材５２の熱膨張率は、光学素子５３の熱膨張率とケーシング５１の熱膨張率との間の値を有する。
このため、光学素子保持部材５２の熱膨張率が光学素子５３の熱膨張率よりも小さい値を有している場合と比較して、光学素子保持部材５２の熱膨張率とケーシング５１の熱膨張率との差を縮めることができる。このように各部材５１，５２間の熱膨張率の差を小さくすることで、上述した光学素子５３に生じる歪みを低減することができるという効果を好適に実現することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡用撮像装置５Ａの構成を模式的に示す図である。具体的に、図６は、図２に対応した断面図である。なお、図６では、説明の便宜上、図２で図示したレンズユニット５４及び撮像部５５の図示を省略している。
本実施の形態２に係る内視鏡用撮像装置５Ａでは、上述した実施の形態１で説明した内視鏡用撮像装置５（図２）に対して、光学素子保持部材５２とは形状及び材料が異なる光学素子保持部材５２Ａを採用している。
【００４１】
具体的に、光学素子保持部材５２Ａでは、図６に示すように、上述した実施の形態１で説明した光学素子保持部材５２に対して、保持枠５２１と遊嵌部５２２との間に筒状（例えば、円筒状）の歪み吸収部５２４が介在した構成を有する。
歪み吸収部５２４は、ケーシング５１の歪みを吸収する部分である。この歪み吸収部５２４は、保持枠５２１における径方向の厚み寸法Ｄ１（図６）よりも小さい径寸法の厚み寸法Ｄ２（図６）を有する。すなわち、歪み吸収部５２４は、薄肉に構成されることにより、弾性変形可能とし、当該弾性変形によりケーシング５１の歪みを吸収する。
本実施の形態２では、光学素子保持部材５２Ａは、コバール合金（熱膨張率：４．９×１０−６／℃）、Ｆｅ−４２Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔｉ（熱膨張率：６．８×１０−６／℃）、Ｉｎｃｏｌｏｙ（登録商標）  Ａｌｌｏｙ  ９０９（熱膨張率：７〜８×１０−６／℃）、あるいは、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（熱膨張率：８．８×１０−６／℃）で構成されている。
すなわち、本実施の形態２においても上述した実施の形態１と同様に、光学素子保持部材５２Ａは、ケーシング５１の熱膨張率よりも光学素子５３の熱膨張率に近い熱膨張率を有する。
なお、光学素子保持部材５２Ａは、全体が金属材料で構成されている（全体が本発明に係る金属部となる）。このため、光学素子保持部材５２Ａでは、上述した実施の形態１で説明した金属層５２３が省略されている。
【００４２】
以上説明した本実施の形態２に係る内視鏡用撮像装置５Ａによれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施の形態２に係る光学素子保持部材５２Ａは、歪み吸収部５２４を備える。このため、高温の環境下でケーシング５１及び光学素子保持部材５２Ａのろう接を行った後、常温に戻った場合であっても、ケーシング５１から光学素子保持部材５２Ａを介して光学素子５３に作用し得る力を歪み吸収部５２４の弾性変形により吸収することができる。したがって、上述した実施の形態１と同様に、光学素子５３に生じる歪みを低減することができる。
【００４３】
（実施の形態２の変形例）
図７は、本発明の実施の形態２の変形例を示す図である。具体的に、図７は、図６に対応した断面図である。
上述した実施の形態２において、光学素子保持部材５２Ａが耐薬品性を持たない場合には、図７に示すように、光学素子保持部材５２Ａを覆うように、カバー部材５６を設けても構わない。
カバー部材５６は、図７に示すように、筒部５６１と、張出部５６２とを備える。
筒部５６１は、内視鏡用撮像装置５Ａの一端側が挿入される筒形状（例えば、円筒形状）を有する。この筒部５６１は、光学素子保持部材５２Ａにおける中心軸Ａｘ方向の長さ寸法よりも長い長さ寸法を有するとともに、ケーシング５１の外径寸法より若干大きい内径寸法を有する。また、筒部５６１において、他端側の内周面には、ＯリングＯＲが取り付けられている。
張出部５６２は、筒部５６１の一端の内周面から中心軸Ａｘに向けて張り出した環状に形成され、光学素子５３の外径寸法よりも小さい内径寸法を有する。この張出部５６２において、裏面（他端側の面）には、ＯリングＯＲが取り付けられている。
そして、カバー部材５６を内視鏡用撮像装置５Ａの一端側に取り付けた状態では、筒部５６１とケーシング５１との間がＯリングＯＲにて水密に封止され、張出部５６２と光学素子５３との間がＯリングＯＲにて水密に封止される。すなわち、光学素子保持部材５２Ａは、カバー部材５６にて水密に封止されるため、耐薬品性を持たない材料で構成することが可能となる。
【００４４】
図８は、本発明の実施の形態２の変形例を示す図である。具体的に、図８は、図６に対応した断面の一部を拡大した図である。
上述した実施の形態２では、歪み吸収部５２４は、筒状（例えば、円筒状）に形成されていたが、これに限られず、図８に示す歪み吸収部５２４Ｂを採用しても構わない。
歪み吸収部５２４Ｂは、図８に示すように、断面視波状に形成された所謂蛇腹で構成されている。すなわち、歪み吸収部５２４Ｂは、蛇腹で構成されることにより、変形可能とし、上述した実施の形態２で説明した歪み吸収部５２４と同様に、当該変形によりケーシング５１の歪みを吸収する。
【００４５】
上述した実施の形態２及び図８に示した変形例では、保持枠５２１、歪み吸収部５２４（５２４Ｂ）、及び遊嵌部５２２は、中心軸Ａｘに沿って並設されていたが、これに限られず、径方向に沿って内周側から保持枠５２１、歪み吸収部５２４（５２４Ｂ）、及び遊嵌部５２２の順に並設した構成を採用しても構わない。
【００４６】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１，２及びこれらの変形例によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１，２及びこれらの変形例では、内視鏡用撮像装置５（５Ａ）の外装は、ケーシング５１と、光学素子保持部材５２（５２Ａ）との２体で構成されていたが、これに限られない。すなわち、本発明に係る第１，第２の枠体を備えていれば、当該枠体の数は、３つ以上としても構わない。
【００４７】
上述した実施の形態１，２及びこれらの変形例において、ケーシング５１、光学素子保持部材５２（５２Ａ）、及び光学素子５３の材料は、「光学素子保持部材５２（５２Ａ）の熱膨張率は、ケーシング５１の熱膨張率よりも光学素子５３の熱膨張率に近い」という条件を満足していれば、上述した実施の形態１，２及びこれらの変形例で説明した材料以外の材料を用いても構わない。
【符号の説明】
【００４８】
１  内視鏡装置
２  挿入部
３  光源装置
４  ライトガイド
５，５Ａ  内視鏡用撮像装置
６  第１伝送ケーブル
７  表示装置
８  第２伝送ケーブル
９  制御装置
１０  第３伝送ケーブル
５１  ケーシング
５２，５２Ａ  光学素子保持部材
５３  光学素子
５４  レンズユニット
５５  撮像部
５６  カバー部材
１００  内視鏡用撮像装置
１０１  気密パッケージング
１０２  光学素子
５１１  第１凹部
５２１  保持枠
５２２  遊嵌部
５２３  金属層
５２４，５２４Ｂ  歪み吸収部
５３１  金属層
５５０  イメージセンサ部
５５１  撮像素子
５５２  保持ユニット
５５３  中間部材
５５４  基板
５５５，５５６  第１，第２はんだボール
５５７  アンダーフィル材
５６１  筒部
５６２  張出部
１０１１  凹部
１０２１  金属層
５２１１  第２凹部
５５０１，５５０１Ａ，５５３１，５５３１Ａ  はんだパッド
５５２１  保持部
５５２２  環状部
５５２３  蓋部
５５２４  レンズアダプタ
Ａｘ０，Ａｘ  中心軸
ＣＮ１，ＣＮ２  コネクタ
Ｄ１，Ｄ２  厚み寸法
ＯＲ  Ｏリング
ＳＤ  はんだ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018047182.tif 000009
【図８】
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【図９】
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