(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを保持する対物レンズユニット枠と、
該対物レンズユニット枠に嵌合し、撮像素子を保持する撮像素子保持枠と、を備え、
前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが、それらの嵌合部分に塗布され、極性分子材料が配合された熱硬化性樹脂により接着されて固定され、
前記嵌合部分において外側に位置する前記対物レンズユニット枠または前記撮像素子保持枠が、マイクロ波を透過させる材料から構成されている内視鏡用撮像ユニット。
【請求項２】
以下の条件式（１）を満足する請求項１記載の内視鏡用撮像ユニット。
２．５×Ｐ［μｍ］×Ｆｎｏ＜０．０３      ・・・    （１）
但し、Ｐは撮像素子のピッチ、Ｆｎｏは対物光学系の有効Ｆナンバーである。
【請求項３】
以下の条件式（２）を満足する請求項１記載の内視鏡用撮像ユニット。
【数１】
0005711438.tif 000005
但し、εｃは前記熱硬化性樹脂に配合された極性分子材料のうち、もっとも誘電率の大きい材料の誘電率であり、εｓは対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、外側に位置する枠を構成する材料の誘電率であり、ｄｓは該外側になる枠において、接着面に垂直に測定した枠材料の厚みである。
【請求項４】
前記極性分子材料は、酸化チタン、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミ、カーボンブラック及びチタン酸バリウムの少なくとも何れか１つを含む請求項１記載の内視鏡用撮像ユニット。
【請求項５】
前記マイクロ波を透過させる材料は、ポリサルフォン、ＰＭＭＡ、ＰＥＥＫ、ポリアミド、ポリイミド及びセラッミクスの何れかである請求項１記載の内視鏡用撮像ユニット。
【請求項６】
請求項１記載の内視鏡用撮像ユニットを備えた内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に適用される撮像ユニット及び、この撮像ユニットを備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、経鼻内視鏡等の医療用内視鏡において、患者への負担低減等の観点から、挿入部先端の細径化が望まれている。これに伴い、内視鏡用の小型撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）が開発されており、その画素ピッチは年々縮小化している。この画素ピッチの縮小化に伴い、各レンズ間や撮像素子と対物レンズとの間など、許容される組立誤差も小さくなっており、数μｍの組立誤差が問題となってきている。【０００３】
ところで、特許文献１に開示されるように、内視鏡用撮像ユニットは、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠と、撮像素子を保持する撮像素子保持枠とが嵌合された構造となっている。より詳細には、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠との嵌合部に、熱硬化性樹脂を充填し、対物光学系と撮像素子の位置決めを行った後に、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを組立用の治具によって固定したまま、乾燥炉等に投入して加熱する。これにより、熱硬化性樹脂を硬化させて対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを接着し固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９２０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の内視鏡用撮像ユニットでは、熱硬化性樹脂を硬化させる際に、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを組立用の治具で固定した状態で乾燥炉において加熱するため、部品や治具が熱膨張する。この熱膨張により、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが所望の位置からずれて、許容量を超える製造誤差を生じる虞がある。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造誤差を抑制し、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠と、該対物レンズユニット枠に嵌合し、撮像素子を保持する撮像素子保持枠と、を備え、前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが、それらの嵌合部分に塗布され、極性分子材料が配合された熱硬化性樹脂により接着されて固定され、前記嵌合部分において外側に位置する前記対物レンズユニット枠または前記撮像素子保持枠が、マイクロ波を透過させる材料から構成されている内視鏡用撮像ユニットを提供する。【０００８】
本態様によれば、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠との嵌合部分に極性分子材料が配合された熱硬化性樹脂が塗布され、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、少なくとも外側に位置する枠が、マイクロ波を透過させる材料から構成されている。このため、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを位置決め、すなわち対物レンズと撮像素子とを位置決めした後に、マイクロ波又は電磁誘導等による加熱によって極性分子材料を振動させることにより、極性分子材料によって熱硬化性樹脂を徐々に加熱し、硬化させることができる。【０００９】
このように、熱硬化性樹脂を硬化させるに際して、熱硬化性樹脂に対してマイクロ波を照射したり誘導加熱を行ったりするのみでよく、組立用の治具が加熱されることがなく、また、少なくとも外側に位置する枠がマイクロ波によって加熱されることもない。
従って、治具や部品の熱膨張による位置ずれを考慮する必要がなく、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。【００１０】
上記態様において、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
２．５×Ｐ［μｍ］×Ｆｎｏ＜０．０３      ・・・    （１）
但し、Ｐは撮像素子のピッチ、Ｆｎｏは対物光学系の有効Ｆナンバーである。
【００１１】
上記条件式（１）を満足するような高精度な位置合わせが必要な光学系においても、位置決め精度を向上させることができる。【００１２】
上記態様において、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。【００１３】
【数１】
0005711438.tif 000002
【００１４】
但し、εｃは熱硬化性樹脂に配合された極性分子材料のうち、もっとも誘電率の大きい材料の誘電率であり、εｓは対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、外側に位置する枠を構成する材料の誘電率であり、ｄｓは該外側になる枠において、接着面に垂直に測定した枠材料の厚みである。【００１５】
このようにすることで、マイクロ波又は電磁誘導による加熱の際に、十分な加熱を行いつつ、加熱を行うための装置を大型化させることなく、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させることができる。【００１６】
上記態様において、前記極性分子材料は、酸化チタン、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミ、カーボンブラック及びチタン酸バリウムの少なくとも何れか１つを含むことが好ましい。【００１７】
このようにすることで、マイクロ波又は電磁誘導による加熱により熱硬化性樹脂を硬化させて、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させることができる。【００１８】
また、上記態様において、前記マイクロ波を透過させる材料は、ポリサルフォン、ＰＭＭＡ、ＰＥＥＫ、ポリアミド、ポリイミド及びセラッミクスの何れかであることが好ましい。
【００１９】
このようにすることで、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、少なくとも外側に位置する枠が加熱の際に膨張して位置ずれを生じさせることを防止するので、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させることができる。【００２０】
また、本発明の他の態様は、上記態様に係る内視鏡用撮像ユニットを備えた内視鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、製造誤差を抑制し、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡用撮像ユニットの全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内視鏡用撮像ユニットにおいて、対物レンズ、焦点距離、ピントずれ許容量の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の各実施例に係る条件式の値を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡用撮像ユニットについて図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る内視鏡用撮像ユニット１は、対物レンズを保持する対物レンズユニット枠２と、対物レンズユニット枠２に嵌合し、撮像素子を保持する撮像素子保持枠３とを備えている。
【００２４】
対物レンズユニット枠２は、複数の対物レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５からなるレンズ群Ｇ１を保持している。
撮像素子保持枠３は、撮像素子４及びカバーガラス５を保持している。また、撮像素子保持枠３は、ポリサルフォンから構成され、マイクロ波を透過するようになっている。なお、撮像素子保持枠３を構成する材料としては、ポリサルフォンに限られず、マイクロ波を透過する材料であればよい。従って、例えば、ＰＭＭＡ、ＰＥＥＫ、ポリアミド、ポリイミド、セラッミクス等を適用することもできる。
【００２５】
対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とは、対物レンズユニット枠２の像面側と撮像素子保持枠３の物体面側の所定範囲において嵌合するようになっており、この嵌合部分に接着剤としての熱硬化性樹脂（図示せず）が塗布され固定されている。
熱硬化性樹脂には、例えば、酸化チタン、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミ、カーボンブラック、チタン酸バリウム等の極性分子材料が少なくとも１種配合されている。以下、本実施形態においては、熱硬化性樹脂に、酸化チタンが配合されていることとして説明する。
【００２６】
また、内視鏡用撮像ユニット１は、下記の条件式（１）を満足するように構成されている。
２．５×Ｐ［μｍ］×Ｆｎｏ＜０．０３      ・・・    （１）
但し、Ｐは撮像素子のピッチ、Ｆｎｏは対物光学系の有効Ｆナンバーである。
【００２７】
これは、図２に示すように、内視鏡用撮像ユニット１のピントずれ許容量をΔＰｉｎｔｏとしたとき、
δ／Ｄ＝ΔＰｉｎｔｏ／ｆ
ΔＰｉｎｔｏ＝δ・ｆ／Ｄ
が成り立つので、
δ＝２．５Ｐとすると、
ΔＰｉｎｔｏ＝Ｆｎｏ×２．５×Ｐ
が得られるためである。
但し、Ｄは対物レンズの有効口径、ｆは焦点距離、δは像面上で許容されるボケの直径である。
【００２８】
なお、本実施形態において、δ＝２．５Ｐとしたのは以下の理由による。すなわち、撮像素子の一画素ごとに、対物光学系にて白黒のチャートが撮像素子に結像された場合は、ボケの基準量はδ＝２Ｐとなる。このような基準量を用いる撮像素子としては、輝度信号を使う撮像素子が挙げられる。また、撮像素子の各画素にカラーフィルターを備える撮像素子においては、カラーフィルターから輝度信号を作る必要があり、一般的にはボケ基準量はδ＝３Ｐレベルと考えられる。よって、すべての撮像素子に対応したボケ基準量として、その中間にあたるδ＝２．５Ｐを適用している。
【００２９】
また、内視鏡用撮像ユニット１は、以下の条件式（２）を満足するように構成されている。
【００３０】
【数２】
0005711438.tif 000003
【００３１】
但し、εｃは熱硬化性樹脂に配合された極性分子材料のうち、もっとも誘電率の大きい材料の誘電率であり、εｓは対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、外側に位置する撮像素子保持枠を構成する材料の誘電率であり、ｄｓは該外側になる撮像素子保持枠において、接着面に垂直に測定した枠材料の厚みである。
【００３２】
この条件式（２）の、上限値を超えると、マイクロ波による加熱あるいは電磁誘導による加熱を行う場合、加熱を行うための装置が大型化し、内視鏡用撮像ユニットを製造する際に使用する治具等に干渉してしまうため、内視鏡用撮像ユニットの小型化に悖ることとなる。
また、下限値を下回ると、加熱の際に、熱硬化性樹脂を硬化させるための温度まで、熱硬化性樹脂を加熱できない虞がある。
従って、条件式（２）を満たすことにより、加熱を行うための装置を大型化させることなく、マイクロ波又は電磁誘導による十分な加熱を行うことができる。
【００３３】
なお、ｄｓは０．０５〜１ｍｍの間の数値であることが好ましい。これは、加工の観点から考えると、薄すぎることは加工できないこととなり、また厚くすると内視鏡自体が太くなってしまうためである。本実施形態において、撮像素子保持枠３の接着面に垂直に測定した枠材料の厚みｄｓ＝０．２ｍｍであるとすると、極性分子材料である酸化チタンの誘電率εｃ＝８３、撮像素子保持枠を構成する材料であるポリサルフォンの誘電率εｓ＝３．１であるので、以下の条件式（３）となる。
【００３４】
【数３】
0005711438.tif 000004
【００３５】
図３に、対物レンズユニット枠２、撮像素子保持枠３及び極性分子材料を適宜選択して構成した内視鏡用撮像ユニットを実施例１〜実施例２７として列挙し、これら各実施例における上記条件式（１）、（２）の数値を示す。
【００３６】
なお、上記本実施形態及び図３における各実施例においては、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とが嵌合した場合に、撮像素子保持枠３が外側に位置する例を示しているが、これに限られず、対物レンズユニット枠２が外側に位置してもよい。
また、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３とが嵌合した場合に、外側に位置する枠の材料のみならず、内側に位置する枠の材料をもマイクロ波を透過する材料で構成してもよい。すなわち、対物レンズユニット枠及び撮像素子保持枠の双方をマイクロ波を透過する材料で構成してもよい。
【００３７】
本実施形態によれば、対物レンズユニット枠２と撮像素子保持枠３との嵌合部分に極性分子材料が配合された熱硬化性樹脂が塗布され、この熱硬化性樹脂により接着されて固定されている。
このため、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とを位置決め、すなわち対物レンズと撮像素子とを位置決めした後に、これらの嵌合部分に外部からマイクロ波又は電磁誘導等による加熱によって極性分子材料を振動させる。極性分子材料の振動により摩擦熱を生じさせ、これによって熱硬化性樹脂のみを加熱し、硬化させることができる。
【００３８】
このように、熱硬化性樹脂を硬化させるに際して、熱硬化性樹脂に対してマイクロ波を照射したり誘導加熱を行ったりするのみでよく、組立用の治具を取り付けたまま乾燥炉等に投入することなく熱硬化性樹脂を加熱することができるので、組立用の治具が加熱されることがない。
【００３９】
また、対物レンズユニット枠と撮像素子保持枠とが嵌合した際に、少なくとも外側に位置する枠が、マイクロ波を透過させる材料から構成されているので、この枠が加熱の際にマイクロ波によって加熱されることがなく、すなわち、枠が膨張して位置ずれを生じさせることがない。
従って、治具や部品の熱膨張による位置ずれを考慮する必要がなく、製造誤差を抑制して対物レンズと撮像素子との位置決め精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  内視鏡用撮像ユニット
２  対物レンズユニット枠
３  撮像素子保持枠
４  撮像素子
５  カバーガラス
Ｇ１  レンズ群
Ｌ１  対物レンズ
Ｌ２  対物レンズ
Ｌ３  対物レンズ
Ｌ４  対物レンズ
Ｌ５  対物レンズ
【要約】
製造誤差を抑制し、撮像素子と対物レンズとの位置決め精度を向上させる。
対物レンズを保持する対物レンズユニット枠２と、該対物レンズユニット枠に嵌合し、撮像素子４を保持する撮像素子保持枠３と、を備え、前記対物レンズユニット枠と前記撮像素子保持枠とが、それらの嵌合部分に塗布され、極性分子材料が配合された熱硬化性樹脂により接着されて固定され、前記嵌合部分において外側に位置する前記対物レンズユニット枠または前記撮像素子保持枠が、マイクロ波を透過させる材料から構成されている内視鏡用撮像ユニット１を提供する。【図１】
0005711438.tif 000006
【図２】
0005711438.tif 000007
【図３】
0005711438.tif 000008