本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù):
以往,在醫(yī)療領(lǐng)域或工業(yè)領(lǐng)域中,用于拍攝患者的體內(nèi)、設(shè)備或構(gòu)造物的內(nèi)部的內(nèi)窺鏡正在普及。關(guān)于這種內(nèi)窺鏡,在被插入到觀察對象的內(nèi)部的插入部中,通過物鏡系統(tǒng)使來自攝像部位的光成像于圖像傳感器的受光面。內(nèi)窺鏡將其成像光轉(zhuǎn)換為電信號,并作為影像信號而經(jīng)由信號線纜向外部的圖像處理裝置等發(fā)送。
例如在醫(yī)療領(lǐng)域使用的內(nèi)窺鏡中,為了減輕受術(shù)者的負擔(dān),對于被插入到受術(shù)者的體內(nèi)等的前端側(cè)的插入部的外徑,進一步的細徑化很重要。以往,通常直徑的經(jīng)口內(nèi)窺鏡的最大外徑為8mm~9mm左右。因此,存在以下情況:在插入時容易碰觸舌根部,使受術(shù)者隨之發(fā)生嘔吐、呼吸困難。因此,近年來,細徑的經(jīng)鼻內(nèi)窺鏡正快速普及。細徑的經(jīng)鼻內(nèi)窺鏡的最大外徑為以往的經(jīng)口內(nèi)窺鏡的大約一半即5mm~6mm左右。因此,細徑的經(jīng)鼻內(nèi)窺鏡能夠經(jīng)鼻插入,再結(jié)合細到5mm左右這一情況,從而多數(shù)情況下嘔吐反射少,也不太擔(dān)心插入。
例如圖33所示的專利文獻1的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)501主要包括內(nèi)窺鏡503、光源裝置505、視頻處理器507以及監(jiān)視器509。內(nèi)窺鏡503構(gòu)成為具有長條且細長的插入部511、操作部513以及作為電線纜的通用線纜515。內(nèi)窺鏡503的插入部511構(gòu)成為從被插入到受術(shù)者的前端側(cè)起依次具有前端部517、彎曲部519以及撓性管部521。操作部513構(gòu)成為具有操作部主體523以及使各種處置器具貫通于插入部511的處置器具通道貫通部525。在操作部主體523配設(shè)用于使彎曲部519進行彎曲操作的彎曲操作旋鈕527。彎曲操作旋鈕527包括用于使彎曲部519沿上下方向進行彎曲操作的UD彎曲操作旋鈕529和用于使彎曲部519沿左右方向進行彎曲操作的RL彎曲操作旋鈕531。
另外,圖34所示的專利文獻2的內(nèi)窺鏡533在前端部具備外筒535。在外筒535設(shè)置有被所填充的遮光性材料537覆蓋的攝像機構(gòu)539。攝像機構(gòu)539具備在一個表面具有受光部541的攝像元件543、覆蓋攝像元件543的設(shè)置有受光部541的表面的罩構(gòu)件545、以光學(xué)方式與攝像元件543的受光部541結(jié)合的透鏡部件547以及撓性印刷線路板549。透鏡部件547從物體側(cè)起具有物鏡罩構(gòu)件551、光圈553、平凸透鏡555、平凸透鏡557以及將它們固定的鏡筒559。平凸透鏡557與罩構(gòu)件545之間通過粘接劑561來固定。
專利文獻1:國際公開第2013/031276號
專利文獻2:國際公開第2013/146091號
發(fā)明要解決的問題
另外,對內(nèi)窺鏡要求外徑的更小型化(例如專利文獻1的前端側(cè)或?qū)@墨I2的物體側(cè)即插入部的外徑的細徑化)。這是基于如下的醫(yī)學(xué)要求:并不是上述的現(xiàn)有的細徑的經(jīng)鼻內(nèi)窺鏡,而想要插入到既有的細徑的經(jīng)鼻內(nèi)窺鏡也難以插入受術(shù)者的體內(nèi)的部位(例如血管那樣的直徑非常細的管、孔)來觀察其內(nèi)部的詳情。
然而,關(guān)于專利文獻1所公開的內(nèi)窺鏡503,從該文獻的圖1所示的外觀以及應(yīng)用例的記載(例如為了插入到生物體的上部或下部的消化器官而插入部511具有可撓性的所謂軟性鏡)可推測出主要是被插入到人體的消化管的內(nèi)窺鏡。因此,難以插入到例如人體的血管那樣的直徑非常細的管、孔來觀察其內(nèi)部。
另外,對于專利文獻2所公開的內(nèi)窺鏡533,在攝像機構(gòu)539中,攝像元件543和撓性印刷線路板549的外徑在半徑方向上大于鏡筒559的外徑。除此之外,內(nèi)窺鏡533形成為以下結(jié)構(gòu):將包括這些構(gòu)件的攝像機構(gòu)539收容于外筒535,通過填充于外筒535的遮光性材料537覆蓋攝像機構(gòu)539。因此,成為攝像元件543和撓性印刷線路板549從鏡筒559向半徑方向的外側(cè)超出的距離以及外筒535的厚度不利于小型化的結(jié)構(gòu)。另外,由于設(shè)為外筒535是必須的,因此零件件數(shù)多,成本也增大。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明是鑒于上述狀況而完成的,提供一種對于內(nèi)窺鏡能夠?qū)崿F(xiàn)小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)以及成本降低的內(nèi)窺鏡。
用于解決問題的方案
本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀同所述單透鏡的外形形狀相同;元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;以及粘接用樹脂,其用于將已使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃固定,其中,所述攝像元件的一條邊的長度為0.5mm以下,所述單透鏡形成為棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面且攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明,對于內(nèi)窺鏡能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、成本降低。
附圖說明
圖1是表示使用了各實施方式的內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示從前側(cè)觀察第一實施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的情形的立體圖。
圖3是表示第一實施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的一例的截面圖。
圖4是表示在第一實施方式的內(nèi)窺鏡的分離部填充有粘接用樹脂的結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。
圖5是表示從后側(cè)觀察在第一實施方式的內(nèi)窺鏡的導(dǎo)體連接部上連接有傳輸線纜的攝像元件的情形的立體圖。
圖6是表示表現(xiàn)作為照明單元的一例的光導(dǎo)件的配置例的前端部的一例的主視圖。
圖7是表示模制部的厚度與透過率的關(guān)系的一例的特性圖。
圖8的(A)是表示存在雜散光的情況下的攝像圖像的一例的圖,圖8的(B)是表示沒有雜散光的情況下的攝像圖像的一例的圖。
圖9是表示模制部中的添加物的添加量與拉伸強度的關(guān)系的一例的特性圖。
圖10是表示模制部中的添加物的添加量與電阻值、遮光率的關(guān)系的一例的圖。
圖11是表示薄壁的護套與前端部連接的結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。
圖12是表示從前側(cè)觀察第二實施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的情形的立體圖。
圖13是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的結(jié)構(gòu)例的截面圖。
圖14是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡與攝像元件經(jīng)由粘接用樹脂被直接連接的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)例的截面圖。
圖15是表示從后側(cè)觀察在第二實施方式的內(nèi)窺鏡的導(dǎo)體連接部上連接有傳輸線纜的攝像元件的情形的立體圖。
圖16是表示物鏡護罩玻璃、透鏡、元件護罩玻璃的尺寸的一例的側(cè)視圖。
圖17A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第一例的圖。
圖17B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第一例的圖。
圖17C是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第一例的圖。
圖18A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第二例的圖。
圖18B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第二例的圖。
圖18C是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第二例的圖。
圖19A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第三例的圖。
圖19B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第三例的圖。
圖19C是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第三例的圖。
圖19D是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡形狀的第三例的圖。
圖20是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡的透鏡的與元件護罩玻璃粘接的粘接面的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖21是說明第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡的焦距與元件護罩玻璃的厚度的關(guān)系的圖。
圖22A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第一例的圖。
圖22B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第一例的圖。
圖23A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第二例的圖。
圖23B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第二例的圖。
圖24A是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第三例的圖。
圖24B是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡中的攝像元件的第三例的圖。
圖25是本實施方式的內(nèi)窺鏡中的護套延伸到前端的側(cè)截面圖。
圖26是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡為四角形且攝像面為正方形的例子的立體圖。
圖27是圖26的側(cè)視圖。
圖28是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡為長方形且攝像元件為正方形的例子的立體圖。
圖29是本實施方式的內(nèi)窺鏡中的圖28所示的長方形的透鏡的立體圖。
圖30是本實施方式的內(nèi)窺鏡中的圖28所示的長方形的透鏡的主視圖。
圖31是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡為八角形且攝像元件為正方形的例子的立體圖。
圖32是圖31的側(cè)視圖。
圖33是具備現(xiàn)有例的內(nèi)窺鏡的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖34是表示以往的內(nèi)窺鏡端部結(jié)構(gòu)的一例的局部截面圖。
附圖標(biāo)記說明
11、111:內(nèi)窺鏡;15:前端部;17:模制樹脂;31:傳輸線纜;33、33A、33B、33C:攝像元件;35:透鏡部件;37:粘接用樹脂;41:攝像面;43、43A、43B、43C:元件護罩玻璃;45:電線;49:導(dǎo)體連接部;57:光導(dǎo)件;59:光纖;65:模制部;91:物鏡護罩玻璃;93、93A、93B、93C:透鏡;95:空氣層;97:凸曲面部;99、99A、99B、99C:電路;201:光學(xué)元件部;202:凸緣部;203:粘接面;204:傾斜面;Dmax:最大外徑。
具體實施方式
下面,適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D并詳細地說明具體公開了本發(fā)明所涉及的內(nèi)窺鏡的各實施方式。其中,存在省略不必要的詳細的說明的情況。例如存在省略已經(jīng)眾所周知的事項的詳細說明、針對實質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)的重復(fù)說明的情況。這是為了避免以下的說明變得過分冗長,以使本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解。此外,添附附圖和以下的說明是為了本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地理解本公開而提供的,并非想要通過這些來限定權(quán)利要求書所記載的主題。
首先,最初對于各實施方式的內(nèi)窺鏡中所共通的基本結(jié)構(gòu)例進行說明。此外,結(jié)構(gòu)例是指本發(fā)明所涉及的內(nèi)窺鏡能夠具備的結(jié)構(gòu)要件。本發(fā)明所涉及的內(nèi)窺鏡不排除相互重復(fù)地具備以下的各結(jié)構(gòu)例的情況。
(第一實施方式)
<基本結(jié)構(gòu)例>
圖1是表示使用各實施方式的內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。在圖1中,以立體圖示出了包括內(nèi)窺鏡11和視頻處理器19的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)13的整體結(jié)構(gòu)。
此外,關(guān)于在本說明書中進行說明所使用的方向,設(shè)為遵照各圖中的方向的記載。在此,“上”、“下”分別對應(yīng)被放置于水平面的視頻處理器19的上和下,“前(前部)”、“后”分別對應(yīng)內(nèi)窺鏡主體(以后稱為“內(nèi)窺鏡11”)的插入部21的前端側(cè)和插頭部23的基端側(cè)(換言之,視頻處理器19側(cè))。
如圖1所示,內(nèi)窺鏡系統(tǒng)13是包括作為例如醫(yī)療用的軟性鏡的內(nèi)窺鏡11以及對拍攝觀察對象(例如人體的血管)的內(nèi)部而得到的靜止圖像或運動圖像進行周知的圖像處理等的視頻處理器19的結(jié)構(gòu)。內(nèi)窺鏡11具備在大致前后方向上延伸并插入到觀察對象的內(nèi)部的插入部21以及連接插入部21的后部的插頭部23。
視頻處理器19具有在前壁25開口的插槽部27。內(nèi)窺鏡11的插頭部23的后部被插入到插槽部27,由此內(nèi)窺鏡11與視頻處理器19之間能夠進行電力和各種信號(影像信號、控制信號等)的發(fā)送和接收。
上述的電力和各種信號從插頭部23經(jīng)由貫通于撓性部29的內(nèi)部的傳輸線纜31(參照圖3或圖4)被引導(dǎo)至撓性部29。設(shè)置于前端部15的攝像元件33所輸出的圖像數(shù)據(jù)從插頭部23經(jīng)由傳輸線纜31被傳輸至視頻處理器19。視頻處理器19對從插頭部23傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)實施顏色校正、色調(diào)校正等周知的圖像處理,并將圖像處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示裝置(未圖示)。顯示裝置是具有例如液晶顯示面板等顯示設(shè)備的監(jiān)視器裝置,用于顯示由內(nèi)窺鏡11拍攝到的被攝體的圖像(例如表示作為被攝體的人物的血管內(nèi)的情形的圖像數(shù)據(jù))。
插入部21具有后端連接于插頭部23的可撓性的撓性部29以及與撓性部29的前端相連的前端部15。撓性部29具有與各種內(nèi)窺鏡檢查、內(nèi)窺鏡手術(shù)等的方式對應(yīng)的適當(dāng)?shù)拈L度。撓性部29通過在例如卷繞成螺旋狀的金屬薄板的外周覆蓋網(wǎng)狀物再在其外周覆蓋涂層而構(gòu)成,被形成為具有充分的可撓性。撓性部29將前端部15與插頭部23之間連接。
以下說明的各實施方式的內(nèi)窺鏡11、111被形成為細徑,由此能夠插入到細徑的體腔。細徑的體腔不限定于人體的血管,例如包含尿管、胰管、膽管、細支氣管等。也就是說,內(nèi)窺鏡11、111能夠設(shè)為可插入到人體的血管、尿管、胰管、膽管、細支氣管等。換言之,內(nèi)窺鏡11、111能夠在血管內(nèi)的病變觀察中使用。內(nèi)窺鏡11、111在動脈硬化性斑塊的識別中是有效的。另外,也能夠應(yīng)用于心臟導(dǎo)管檢查時的利用內(nèi)窺鏡的觀察。并且,內(nèi)窺鏡11、111對于血栓、動脈硬化性的黃色斑塊的檢測也是有效的。此外,如果是動脈硬化病變,則觀察色調(diào)(白色、淡黃色、黃色)、表面(平滑、不平整)。如果是血栓,則觀察色調(diào)(紅色、白色、暗紅色、黃色、褐色、混合色)。
另外,內(nèi)窺鏡11、111能夠在腎盂/尿管癌、特發(fā)性腎出血的診斷/治療中使用。在該情況下,內(nèi)窺鏡11、111從尿道被插入到膀胱內(nèi),再前進到尿管內(nèi),從而能夠?qū)δ蚬芎湍I盂中進行觀察。
另外,內(nèi)窺鏡11、111能夠插入到在十二指腸開口的壺腹乳頭。膽汁由肝臟制造并經(jīng)過膽管而從處于十二指腸的壺腹乳頭被排出,并且,胰液由胰臟制造并經(jīng)過胰管而從處于十二指腸的壺腹乳頭被排出。內(nèi)窺鏡11、111能夠設(shè)為從作為膽管和胰管的開口部的壺腹乳頭插入,從而能夠進行膽管或胰管的觀察。
并且,內(nèi)窺鏡11、111能夠插入到支氣管。內(nèi)窺鏡11、111從形成背臥位的檢查體(也就是受術(shù)者)的口腔或鼻腔被插入。內(nèi)窺鏡11、111經(jīng)過咽、喉,視覺識別聲帶并被插入到氣管。支氣管每一次分支都變細。根據(jù)例如最大外徑Dmax小于2mm的內(nèi)窺鏡11、111,甚至是亞段支氣管都能夠?qū)ζ鋬?nèi)腔進行確認。
接著,對于第一實施方式的內(nèi)窺鏡所具有的各種的結(jié)構(gòu)例進行說明。各實施方式的內(nèi)窺鏡11能夠具有第1結(jié)構(gòu)例至第24結(jié)構(gòu)例的各結(jié)構(gòu)。
圖2是表示從前側(cè)觀察第一實施方式的內(nèi)窺鏡11的前端部15的情形的立體圖。圖3是表示第一實施方式的內(nèi)窺鏡11的前端部15的一例的截面圖。圖4是表示在第一實施方式的內(nèi)窺鏡11的分離部47填充有粘接用樹脂37的結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。圖5是表示從后側(cè)觀察在第一實施方式的內(nèi)窺鏡11的導(dǎo)體連接部49連接有傳輸線纜31的攝像元件33的情形的立體圖。
在圖2中,示出了圖1所示的內(nèi)窺鏡11的前端部15的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖3中,示出了圖2所示的前端部15的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖4中,示出了圖2所示的前端部15中去除掉模制樹脂17后的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖5中,示出了從與透鏡部件35的相反側(cè)觀察圖4所示的攝像元件33的結(jié)構(gòu)的立體圖。
<第1結(jié)構(gòu)例>
第1結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11具備:透鏡部件35,其將透鏡收容于透鏡支承構(gòu)件39;攝像元件33,其攝像面被元件護罩玻璃43覆蓋;粘接用樹脂37,其用于將已使透鏡的光軸與攝像面的中心一致的透鏡部件35和元件護罩玻璃43固定;以及傳輸線纜31,其具有與4個導(dǎo)體連接部49分別連接的4條電線45,該4個導(dǎo)體連接部49設(shè)置在攝像元件33的與攝像面相反一側(cè)(即,后側(cè))的面。
多個(在圖示例子中為3個)透鏡L1~L3以及光圈51以在光軸的方向上相互靠近的狀態(tài)被嵌入于透鏡支承構(gòu)件39,其中,該多個透鏡L1~L3由光學(xué)材料(例如玻璃、樹脂等)形成,該光圈51以夾在透鏡L1與透鏡L2之間的方式形成。光圈51被設(shè)置為向透鏡L2或透鏡93入射的入射光量的調(diào)整,能夠僅使通過了光圈51的光入射至透鏡L2或透鏡93。此外,靠近是指為了避免由透鏡相互間的接觸所致的損傷而少許分離。透鏡L1~L3整周通過粘接劑被固定于透鏡支承構(gòu)件39的內(nèi)周面。
此外,在以后的說明中,關(guān)于“粘接劑”的用語,并非以為了將固體物的面與面粘接而使用的物質(zhì)這樣嚴格的含義來使用,而是以兩物的結(jié)合所能夠使用的物質(zhì)、或者在固化后的粘接劑針對氣體和液體具備高阻隔性的情況下具有作為密封材料的功能的物質(zhì)這樣的寬泛的含義來使用。
透鏡支承構(gòu)件39的前端由透鏡L1密閉(密封),透鏡支承構(gòu)件39的后端由透鏡L3密閉(密封),構(gòu)成為不使空氣或水分等侵入透鏡支承構(gòu)件39的內(nèi)部。因而,空氣等無法從透鏡支承構(gòu)件39的一端向另一端漏出。此外,在以后的說明中,將透鏡L1~L3合起來稱為光學(xué)透鏡組LNZ。
作為構(gòu)成透鏡支承構(gòu)件39的金屬材料,例如使用鎳。鎳的剛度比比較高且耐腐蝕性也高,適合作為構(gòu)成前端部15的材料。另外,為了在使用內(nèi)窺鏡11進行檢查或手術(shù)時構(gòu)成透鏡支承構(gòu)件39的鎳不從前端部15直接露出,優(yōu)選的是,在檢查前或手術(shù)前的時間點,通過模制樹脂17均勻地覆蓋透鏡支承構(gòu)件39的周圍,并且前端部15被實施生物體適合涂層。也可以使用例如銅鎳合金來代替鎳。銅鎳合金也具有高的耐腐蝕性,適合作為構(gòu)成前端部15的材料。另外,作為構(gòu)成透鏡支承構(gòu)件39的金屬材料,優(yōu)選的是選擇能夠通過電鑄(電鍍)制造的材料。在此,利用電鑄的理由是通過電鑄制造的構(gòu)件的尺寸精度非常高而達到小于1μm(所謂的亞微米精度),并且制造很多的構(gòu)件時的偏差也小。另外,作為構(gòu)成透鏡支承構(gòu)件39的金屬材料,也可以使用不銹鋼(例如SUS316)。不銹鋼(也被稱為SUS管)的生物體適合性高,被認為適合作為插入到例如人體的血管等細徑的部位的內(nèi)窺鏡。透鏡支承構(gòu)件39是極小的構(gòu)件,內(nèi)外徑尺寸的誤差影響內(nèi)窺鏡11的光學(xué)性能(即,拍攝到的圖像的圖像質(zhì)量)。通過例如鎳電鑄管來構(gòu)成透鏡支承構(gòu)件39,由此能夠獲得盡管是小徑但能夠確保高的尺寸精度來拍攝高圖像質(zhì)量的圖像的內(nèi)窺鏡11。
透鏡支承構(gòu)件39除了金屬以外也可以是片材等,透鏡支承構(gòu)件39只要能夠達成使透鏡部件35的各透鏡的光軸對準(zhǔn)時的定位即可。透鏡部件35一被模制樹脂17覆蓋,各透鏡相互的相對位置即被固定。因此,透鏡支承構(gòu)件39能夠使用相對于為了支承以往的多個透鏡而使用的鏡筒來說強度小、厚度薄、重量輕的材質(zhì)。由此,能夠有助于內(nèi)窺鏡11中的前端部15的細徑化。此外,透鏡支承構(gòu)件39并非排除使用與以往同樣的金屬制的鏡筒的情況。
如圖5所示,攝像元件33由例如從前后方向看呈正方形形狀的小型的CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導(dǎo)體)的攝像設(shè)備構(gòu)成。在攝像元件33中,從外部入射的光通過透鏡支承構(gòu)件39內(nèi)的光學(xué)透鏡組LNZ在攝像面41成像。另外,在攝像元件33中,攝像面41被元件護罩玻璃43覆蓋。
粘接用樹脂37由例如UV熱固化性樹脂構(gòu)成。粘接用樹脂37優(yōu)選為具有透光性、折射率接近空氣的樹脂。在使用UV熱固化性樹脂作為粘接用樹脂37的情況下,能夠通過紫外線照射使外表部分固化,并且能夠通過熱處理使無法照射到紫外線的填充粘接劑的內(nèi)部固化。粘接用樹脂37將已使透鏡的光軸與攝像面41的中心一致的透鏡部件35固定于元件護罩玻璃43。由此,透鏡部件35和攝像元件33通過粘接用樹脂37直接粘接來固定,也就是說,透鏡部件35和攝像元件33經(jīng)由粘接用樹脂37被直接連接。粘接用樹脂37是為了獲得例如最終的硬度而需要熱處理但也通過紫外線照射使固化進展到某種程度的硬度的類型的粘接劑。
此外,在內(nèi)窺鏡11中,在與元件護罩玻璃43相向的透鏡的光射出面為凹面的情況下,透鏡的周圍的圓環(huán)端面即凸緣部55被粘接在元件護罩玻璃43上。此時,透鏡的外周、透鏡支承構(gòu)件39的外周也可以同時通過粘接用樹脂37來固定。通過將透鏡的凸緣部55粘接在元件護罩玻璃43上,來在透鏡與攝像元件33之間設(shè)置空氣層。通過在透鏡與攝像元件33之間設(shè)置空氣層,能夠提高透鏡的光學(xué)性能。例如能夠使從透鏡向空氣層的射出光的折射率差變大,能夠獲得用于使光折射的焦度。由此,容易進行使分辨率提高并使視角增大等的光學(xué)設(shè)計。其結(jié)果,由內(nèi)窺鏡11拍攝到的圖像的圖像質(zhì)量提高。
在攝像元件33的背面?zhèn)鹊暮蟛吭O(shè)置4個導(dǎo)體連接部49。導(dǎo)體連接部49能夠通過例如LGA(Land grid array:格柵陣列封裝)形成。4個導(dǎo)體連接部49由一對電力連接部和一對信號連接部構(gòu)成。4個導(dǎo)體連接部49與傳輸線纜31的4條電線45電連接。傳輸線纜31由作為電線45的一對電力線和作為電線45的一對信號線構(gòu)成。即,對導(dǎo)體連接部49的一對電力連接部連接傳輸線纜31的一對電力線。對導(dǎo)體連接部49的一對信號連接部連接傳輸線纜31的一對信號線。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第1結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,透鏡部件35和攝像元件33通過粘接用樹脂37以保持規(guī)定距離的狀態(tài)固定。關(guān)于固定后的透鏡部件35與攝像元件33,透鏡部件35的光軸和攝像面41的中心被對位。另外,透鏡部件35與攝像元件33之間的距離被對位為經(jīng)過透鏡部件35的來自被攝體的入射光聚焦于攝像元件33的攝像面41的距離。透鏡部件35和攝像元件33在對位之后被固定。
在被固定的透鏡部件35與攝像元件33之間形成分離部47(參照圖4)。透鏡部件35與攝像元件33被相對地對位并相互通過粘接用樹脂37被固定,由此分離部47的形狀確定。即,分離部47為透鏡部件35與攝像元件33的對位用的調(diào)整間隙。該調(diào)整間隙即使填充粘接用樹脂37也不會消失。在上述的尺寸的具體例中,至少在從30μm左右到100μm左右之間進行調(diào)整。此時的公差為±20μm。因而,該情況下的最小的調(diào)整間隙殘留為10μm。
在內(nèi)窺鏡11中,在以分離部47為調(diào)整間隙而完成透鏡部件35與攝像元件33的對位之后,分離部47被利用為粘接用樹脂37的固定空間。由此,能夠?qū)⑼哥R部件35與攝像元件33直接固定。由此,以往必要的、用于將透鏡部件35固定于攝像元件33的框架或保持架等插入安裝構(gòu)件就變得不需要了。另外,由于能夠省略框架或保持架等,因此部件件數(shù)被削減而固定結(jié)構(gòu)變得簡單。由此,能夠使內(nèi)窺鏡11的前端部15小徑化,即使在實現(xiàn)更小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)的情況下,也能夠以最小限度的尺寸來構(gòu)成。另外,能夠削減部件成本。并且,由于將透鏡部件35與攝像元件33固定時的插入部件少,因此能夠削減與對位和固定有關(guān)的作業(yè)所需要的作業(yè)工時,并且能夠容易地進行高精度的對位。另外,能夠降低制造成本,并且能夠提高生產(chǎn)率。
另外,根據(jù)該內(nèi)窺鏡11,在攝像元件33上連接包括4條電線45的傳輸線纜31。內(nèi)窺鏡11通過將傳輸線纜31設(shè)為4條電線45,能夠同時實現(xiàn)小型化、成本降低。在針對攝像元件33的背面?zhèn)鹊暮蟛颗渲脤?dǎo)體連接部49的配置空間的關(guān)系上,例如能夠?qū)鬏斁€纜31的電線45設(shè)為4條以下(例如3條),但是在該情況下,例如如果廢除1條信號線,則必須將攝像圖像的信號或從視頻處理器19發(fā)送的控制用的信號與經(jīng)過電力線的電力的波形疊加。于是,為了進行信號疊加而需要調(diào)制電路、解調(diào)電路等,部件件數(shù)增大而導(dǎo)致總成本增大。另外,如果將專用的信號線用于發(fā)送和接收各種信號(攝像圖像的信號、控制用的信號等),則電路結(jié)構(gòu)變得簡單,但不利于內(nèi)窺鏡的細徑化。另一方面,如果將傳輸線纜31的電線45設(shè)為多于4條(例如5條),則針對攝像元件33的背面?zhèn)鹊暮蟛颗渲酶鱾€導(dǎo)體連接部49的配置空間變窄,在如后述那樣制造將前端部15的最大外徑設(shè)為1.8mm以下的內(nèi)窺鏡11的情況下,很難通過焊接來進行連接作業(yè),內(nèi)窺鏡11的制造變得困難。根據(jù)以上內(nèi)容,在內(nèi)窺鏡11中,傳輸線纜31設(shè)為4條電線45,由此在同時實現(xiàn)小型化、成本降低方面起到顯著的作用。
<第2結(jié)構(gòu)例>
第2結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11能夠?qū)⒈緦嵤┓绞降膬?nèi)窺鏡11中的前端部15的最大外徑Dmax形成在與能夠切割的攝像元件33的基板的外切圓的直徑相當(dāng)?shù)挠邢拗睆健?.8mm的范圍。
在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,作為與光軸垂直的方向上的截面為正方形形狀的攝像元件33,使用一條邊的尺寸為1.0mm的攝像元件。由此,關(guān)于內(nèi)窺鏡11,攝像元件33的對角尺寸為1.4mm左右,如果包括作為照明單元的光導(dǎo)件57(例如φ150μm),則最大外徑Dmax能夠為1.8mm以下。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第2結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,能夠設(shè)為通過使最大外徑Dmax小于1.8mm,能夠容易地進行向例如人體的血管的插入。
<第3結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第3結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,如圖5所示,攝像元件33的基板被形成為正方形,4個導(dǎo)體連接部49沿著攝像元件33的基板的一條邊并列配置。1個導(dǎo)體連接部49被形成為矩形形狀。4個導(dǎo)體連接部49被配置為長邊平行且相互分離。這4個導(dǎo)體連接部49被配置在攝像元件33的基板的中央部。因而,各個導(dǎo)體連接部49與攝像元件33的基板的周緣分離。
關(guān)于傳輸線纜31,作為電線45的電力線和信號線各自的導(dǎo)體被絕緣覆膜覆蓋。4條電線45被配置為左右2條、上下2層,且絕緣覆膜的外周再通過外罩捆束成為一條傳輸線纜31。各自的導(dǎo)體具有沿著導(dǎo)體連接部49的長邊方向被彎曲成U字狀的彎折部53。電線45的該彎折部53預(yù)先成形并被抵接于導(dǎo)體連接部49。電線45的該彎折部53的前端通過焊料來與導(dǎo)體連接部49連接。攝像元件33與傳輸線纜31被模制樹脂17覆蓋。因而,導(dǎo)體連接部49、彎折部53、電線45以及傳輸線纜31的外罩被埋入到模制樹脂17中。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第3結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,能夠?qū)?個導(dǎo)體連接部49平行地配置在攝像元件33的基板的中央部,因此導(dǎo)體連接部49的形成變得容易。由于將電線45的導(dǎo)體通過焊料與在一個方向上分離的4個導(dǎo)體連接部49分別連接,因此能夠容易地進行連接作業(yè)。由于將導(dǎo)體連接部49配置在攝像元件33的基板的中央部,因此能夠在導(dǎo)體形成彎折部53。彎折部53通過模制部65被埋入來固定,因此能夠減輕作用于傳輸線纜31的張力作用于導(dǎo)體與導(dǎo)體連接部49的接合部(作為應(yīng)變消除件發(fā)揮作用)。由此,能夠提高電線45與導(dǎo)體連接部49的連接可靠性。
<第4結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第4結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中沿著透鏡部件設(shè)置有照明單元。即,第4結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11具有作為照明單元的一例的光導(dǎo)件57。以下,以照明單元為光導(dǎo)件57的情況為例進行說明,但是除此之外,照明單元也能夠設(shè)為直接安裝在前端部15的插入前端面的LED。在該情況下,不需要光導(dǎo)件57。
光導(dǎo)件57由1條光纖59構(gòu)成。對光纖59例如優(yōu)選使用塑料光纖(POF:Plastic Optical Fiber)。塑料光纖以硅樹脂、丙烯酸樹脂作為材料,從而芯體和包層均能夠由塑料形成。另外,光纖59也可以是例如將多條光纖線材捆束并在其兩端安裝終端配件得到的束纖維(bundle fiber)等。光纖59的前端在前端部15處成為射出端面,基端與插頭部23的管嘴連接。光源是設(shè)置于例如插槽部27等的LED。內(nèi)窺鏡11通過將插頭部23與插槽部27連接,由此來自LED的光經(jīng)光導(dǎo)件57的光纖59傳輸從前端射出。根據(jù)該結(jié)構(gòu),能夠從光源到照明光的射出端為止由1條光纖構(gòu)成,能夠減小光損失。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第4結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,通過具備光導(dǎo)件57,能夠單獨地使用內(nèi)窺鏡11來進行暗部處的攝影。
<第5結(jié)構(gòu)例>
圖6是表示表現(xiàn)作為照明單元的一例的光導(dǎo)件57的配置例的前端部的一例的主視圖。關(guān)于第5結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,是作為照明單元的一例的光導(dǎo)件57在透鏡部件35的圓周方向上設(shè)置多個的結(jié)構(gòu)。光導(dǎo)件57能夠在透鏡部件35的圓周方向上等間隔地設(shè)置4條。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第5結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,由于在透鏡部件35的圓周方向上等間隔地設(shè)置4條光導(dǎo)件57,因此不易在被攝體的上下左右產(chǎn)生影子。由此,與光導(dǎo)件57為1條的結(jié)構(gòu)、2條的結(jié)構(gòu)相比,內(nèi)窺鏡11能夠獲得更清晰的攝像圖像。
<第6結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第6結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,攝像元件33被形成為方形形狀。4個光導(dǎo)件57的光纖59在夾在攝像元件33的基板與攝像元件33的基板的外切圓之間的空間被配設(shè)在攝像元件33的基板的各邊部的大致中央。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第6結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,能夠有效地利用夾在正方形的攝像元件33與大致外切于攝像元件33的圓形的模制部65之間的空間,不使前端部15的外徑變大就能夠容易地配設(shè)多條(特別是4條)光纖59。由此,內(nèi)窺鏡11不使前端部15的外徑變大就能夠容易地制造并獲得清晰的圖像。
<第7結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第7結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,透鏡部件的至少一部分、攝像元件、傳輸線纜的一部分以及照明單元的一部分被模制樹脂覆蓋并固定,由模制樹脂構(gòu)成的模制部65由含有添加物的樹脂材料構(gòu)成,光的透過率能夠設(shè)為10%以下。
圖7是表示模制部65的厚度與透過率的關(guān)系的一例的特性圖。圖7示出了將炭黑作為添加物添加到模制樹脂材料(環(huán)氧系樹脂)的情況下的透過率的測定例。在圖7中,黑色圓和虛線表示將炭黑添加5重量%(wt%)的情況,黑色菱形和點劃線表示將炭黑添加1重量%(wt%)的情況。
在將炭黑添加5重量%的情況下,幾乎不依賴于模制部65的厚度的大小,即使厚度為30μm以下也能夠獲得高到光的透過率0.5%左右(遮光率99.5%)的遮光性能。在將炭黑添加1重量%的情況下,隨著模制部65的厚度變小而透過率上升。在添加1重量%的情況下,如果模制部65的厚度為30μm以上,則能夠抑制為透過率8.0%以下。因此,模制部65通過將厚度T設(shè)定為30μm以上,能夠充分地滿足透過率10%以下的條件。例如當(dāng)將模制部65的厚度設(shè)為50μm以上時,添加1重量%而透過率4.5%以下,添加5重量%而透過率0.5%以下,從而能夠更可靠地遮擋光。
如果模制部65的透過率為10%以下,則包括透鏡部件35和攝像元件33的攝像部件能夠獲得雜散光的影響少的良好的攝像圖像。當(dāng)模制部65的透過率為6%以下時,即使攝像元件33的靈敏度高也能夠充分地抑制雜散光的影響。當(dāng)透過率大于10%時,產(chǎn)生雜散光的影響,作為攝像圖像而言是不好的。
圖8的(A)是表示存在雜散光的情況下的攝像圖像的一例的圖。圖8的(B)是表示沒有雜散光的情況下的攝像圖像的一例的圖。在如圖8的(A)那樣產(chǎn)生了雜散光的情況下,在攝像圖像中產(chǎn)生例如環(huán)狀的因雜散光所導(dǎo)致的過曝光,無法獲得清晰的圖像。在正使用內(nèi)窺鏡11的攝像部件中,需要設(shè)為如圖8的(B)那樣不產(chǎn)生雜散光的狀態(tài)。
在向模制部65添加添加物的情況下,如圖7所示的例子那樣具有如下的性質(zhì):隨著增加添加物的添加量(含有量)而遮光性能提高,但是相反地,模制部65的粘接強度下降。因此,需要根據(jù)添加物的粘接強度特性來向模制樹脂材料適量添加。
圖9是表示模制部65中的添加物的添加量與拉伸強度的關(guān)系的一例的特性圖。圖9示出了將炭黑作為添加物添加到模制樹脂材料(環(huán)氧系樹脂)中的情況下的拉伸強度的測定例。在此,拉伸強度對應(yīng)模制部65的粘接強度。如圖9所示,在添加量為1重量%的情況下,拉伸強度僅下降2.5%左右。另外,在添加量為5重量%的情況下,拉伸強度下降12%左右。當(dāng)拉伸強度下降20%左右時,存在無法充分地獲得作為模制構(gòu)件的粘接強度的情況,因此在添加炭黑的情況下,優(yōu)選將添加量設(shè)為5重量%以下。
另外,在使用如炭黑那樣的導(dǎo)電性材料作為添加物的情況下,隨著使添加量增加而電阻下降,被附加導(dǎo)電性。
圖10是表示模制部65中的添加物的添加量與電阻值、遮光率的關(guān)系的一例的圖。圖10示出了將炭黑作為添加物添加到模制樹脂材料(環(huán)氧系樹脂)中的情況下的電阻值和遮光率的測定例。對作為炭黑的添加量而言無添加(添加0重量%)、添加1重量%、添加5重量%這三個情況進行了測定。遮光率是將模制部65的厚度設(shè)為50μm的情況下的例子。在無添加的情況下,電阻值為1.8×1013~5.0×1013。在添加1重量%的情況下,電阻值為2.5×1013~3.0×1013,遮光率為95%以上,在添加5重量%的情況下,電阻值為3.5×1010~5.0×1010,遮光率為99%以上。在添加5重量%的情況下,與添加1重量%的情況相比,電阻的值下降1000倍以上。因此,需要根據(jù)添加物的導(dǎo)電特性以及作為密封對象的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)要素(電子電路等)所要求的絕緣特性,向模制樹脂材料適量添加。
在模制部65中的電阻小的情況下,存在與攝像元件33連接的導(dǎo)體連接部49和傳輸線纜31中產(chǎn)生漏電流等、攝像部件的信號處理部周邊的電特性惡化的情況。另一方面,通過使模制部65具有適度的導(dǎo)電性,由此在攝像部件中產(chǎn)生靜電的情況下,能夠降低靜電放電的沖擊并抑制向攝像元件33的過大電流,從而能夠抑制攝像元件33的靜電破壞。即,能夠應(yīng)對攝像部件的浪涌。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第7結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,通過使模制部65的樹脂材料(模制樹脂17)含有添加物,能夠?qū)⒛V撇?5中光的透過率減小為10%以下,并且能夠使模制部65的厚度減小。由此,能夠使內(nèi)窺鏡11的攝像部件具有充分的遮光特性并實現(xiàn)小型化。
<第8結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,如圖3所示那樣能夠具備:透鏡部件35,其將透鏡收容于透鏡支承構(gòu)件39;攝像元件33,其攝像面41被元件護罩玻璃43覆蓋;粘接用樹脂37,其用于將已使透鏡的光軸與攝像面41的中心一致的透鏡部件35和元件護罩玻璃43固定;前端部15,其最大外徑Dmax形成在與能夠切割的攝像元件33的基板的外切圓的直徑相當(dāng)?shù)挠邢拗睆健?.8mm的范圍;模制部65,其通過模制樹脂17將透鏡部件35的至少一部分和攝像元件33覆蓋并固定;以及管狀的護套61,其以與前端部15相同的外徑形成,覆蓋并連接模制部65的至少一部分。
在以下的說明中,對于相同的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記并簡化或省略說明。另外,在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11(參照圖3)的說明中,適當(dāng)?shù)嘏c第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11(參照圖11)對比的同時進行說明。
護套61由具有可撓性的樹脂材料構(gòu)成。護套61為了賦予強度而能夠在內(nèi)周側(cè)具備單線、多線、編織的抗張力線。作為抗張力線,能夠列舉聚對苯二甲酰對苯二胺纖維等芳綸纖維、聚芳酯纖維、聚對苯撐苯并雙惡唑纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維等聚酯系纖維、尼龍纖維、鎢細線、或不銹鋼細線等作為一例。
在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,與后述的第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11(參照圖11)同樣地,攝像元件33整體、透鏡部件35的攝像元件33側(cè)的至少一部分、傳輸線纜31的一部分以及光導(dǎo)件57的一部分被模制樹脂17覆蓋并固定?!爸辽佟笔且舶V茦渲?7覆蓋透鏡支承構(gòu)件39的外周整體的概念。模制樹脂17由于覆蓋攝像元件33和透鏡部件35,也連續(xù)地覆蓋兩者之間的分離部47。此外,也可以在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11的前端部15內(nèi)部包括不透X射線標(biāo)記。由此,第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11容易地確認X射線透視下的前端位置。
另外,第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11與后述的第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11(參照圖11)同樣地在前端部15具備前端凸緣部63。前端凸緣部63能夠由例如不銹鋼形成。前端凸緣部63靠前端側(cè)形成為大徑部與小徑部相連而成的圓筒狀。前端凸緣部63的大徑部的外徑形成為最大外徑Dmax(1.8mm),在大徑部設(shè)置有用于插入4個光纖59的插入用孔(未圖示),從該插入用孔插入各個光纖59。在小徑部設(shè)置有用于插入透鏡部件35的插入用孔(未圖示),從該插入用孔插入透鏡部件35。前端凸緣部63將透鏡部件35保持為同軸。在前端凸緣部63的大徑部的比小徑部靠外側(cè)的位置貫穿設(shè)置有用于保持光纖59的前端側(cè)的光纖保持孔67。光纖保持孔67在圓周方向上等間隔地設(shè)置4個。前端側(cè)被插入到光纖保持孔67的光纖59沿著小徑部向后方被引導(dǎo)出。
在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,比前端凸緣部63靠后方的光纖59被配置在罩管69的內(nèi)側(cè)(參照圖3)。罩管69形成為與前端凸緣部63相同的外徑。罩管69以金屬、樹脂等為原材料形成。罩管69的前端抵接前端凸緣部63的大徑部,罩管69至少具有后端到達傳輸線纜31的總長。在罩管69的內(nèi)側(cè)填充模制樹脂17。也就是說,在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,模制部65被罩管69覆蓋。此外,在后述的第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,罩管69被省略,如果刨除護套61的前端抵接前端凸緣部63的后端并通過粘接劑等粘接(參照圖11),則是與第1結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11同等的結(jié)構(gòu)。
罩管69中所填充的模制部65具有從罩管69的后端向后方延伸出的小徑延伸部71(參照圖3)。小徑延伸部71形成為圓柱狀,埋入了4條光纖59。小徑延伸部71在4條光纖59的內(nèi)側(cè)埋入了傳輸線纜31。關(guān)于護套61,內(nèi)徑側(cè)通過粘接劑等被固定于該小徑延伸部71的外周。也就是說,在圖3所示的第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,前端凸緣部63、罩管69以及護套61以1.8mm的同軸的最大外徑Dmax相連。此外,在圖11所示的第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,前端凸緣部63和護套61以1.8mm的同軸的最大外徑Dmax相連。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第8結(jié)構(gòu)例以及第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,透鏡部件35的至少一部分、攝像元件33和傳輸線纜31的一部分被模制樹脂17覆蓋并固定,因此將透鏡部件35與攝像元件33固定時的插入部件少。由此,能夠使內(nèi)窺鏡11的前端部15小徑化,在實現(xiàn)進一步的細徑化的情況下,也能夠以最小限度的尺寸來構(gòu)成。另外,能夠削減部件成本。能夠?qū)崿F(xiàn)能夠應(yīng)用于能夠拍攝例如人體的血管那樣的直徑非常細的患部的內(nèi)窺鏡11。其結(jié)果,能夠?qū)τ趦?nèi)窺鏡11實現(xiàn)小型化、成本降低。
另外,模制樹脂17通過遍及攝像元件33和透鏡部件35連續(xù)地形成,由此有助于攝像元件33與透鏡部件35的固定強度的增大。另外,模制樹脂17也能夠提高分離部47的氣密性(即,微細的間隙少)、水密性、遮光性。并且,模制樹脂17還能夠提高光導(dǎo)件57用的光纖59被埋入時的遮光性。
另外,內(nèi)窺鏡11在前端部15通過模制樹脂17對光導(dǎo)件57進行模制,因此使光導(dǎo)件57作為結(jié)構(gòu)材料發(fā)揮作用,在細徑的內(nèi)窺鏡11中也能夠使撓性部29與前端部15的連接強度提高。并且,在內(nèi)窺鏡11中,在從前端凸緣部63的插入側(cè)最表面(參照圖6)觀察前端部15的情況下,在前端凸緣部63預(yù)先設(shè)置的透鏡部件35的插入用孔(未圖示)與透鏡部件35之間、并且在與各光纖59對應(yīng)地在前端凸緣部63預(yù)先設(shè)置的4個光纖保持孔67與各個光纖59之間分別通過粘接用樹脂37填充。因此,在內(nèi)窺鏡11中,上述的各插入孔或光纖保持孔67與各部件(也就是說,透鏡支承構(gòu)件39、光纖59)之間的間隙消失。另外,在內(nèi)窺鏡11中,前端凸緣部63與罩管69之間以及罩管69與護套61之間、或前端凸緣部63與護套61之間分別通過粘接用樹脂37粘接,它們之間的間隙消失。因而,內(nèi)窺鏡11當(dāng)在檢查、手術(shù)時使用之后被實施滅菌作用(也就是說,被清洗)時,能夠減輕不必要的液體等清洗殘余附著于內(nèi)窺鏡11,從而在接下來的檢查或手術(shù)中使用時的衛(wèi)生方面能夠具有高度的便利性。
另外,關(guān)于專利文獻2所示的以往的內(nèi)窺鏡533,前端部的軸線與透鏡部件547的光軸形成偏心。因此,由于前端部的旋轉(zhuǎn)角度而到被攝體為止的距離容易改變,難以穩(wěn)定地獲得良好的圖像。并且,當(dāng)前端部的軸線與透鏡部件547的光軸形成偏心時,由于前端部的旋轉(zhuǎn)角度而管內(nèi)壁與前端部的干擾程度改變,特別是在進入直徑細的孔時操作性下降。與此相對地,根據(jù)第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,前端凸緣部63、罩管69以及護套61以同軸相連,根據(jù)第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,前端凸緣部63和護套61以同軸相連,因此均容易進行細徑化,且能夠穩(wěn)定地獲得良好的圖像,能夠提高插入操作性。
<第9結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第9結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,能夠?qū)⒆o套61的厚度設(shè)為0.1mm~0.3mm的范圍。護套61的厚度同罩管69與小徑延伸部71之間的臺階部的高度差尺寸一致。小徑延伸部71為隔著攝像元件33地向透鏡部件35的相反側(cè)突出的部分。即,小徑延伸部71僅形成為在中心配置1條傳輸線纜31并在其外側(cè)配置4條光纖59。因而,小徑延伸部71與埋入有攝像元件33的部分的模制部65相比,能夠容易地實現(xiàn)小徑化。也就是說,護套61的外徑與罩管69相同,因此壁厚的設(shè)計自由度提高。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第9結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,能夠使護套61的厚度加厚到0.3mm,因此易于提高護套61的拉伸強度。
<第10結(jié)構(gòu)例>
圖11是表示薄壁的護套與前端部連接的結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。
關(guān)于第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在本實施方式的內(nèi)窺鏡11中,能夠?qū)⒆o套61的厚度設(shè)為0.1mm。內(nèi)窺鏡11在將護套61的厚度設(shè)為0.1mm的情況下,能夠不需要在第8結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中所說明的罩管69。即,第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11通過將護套61設(shè)為與罩管69的壁厚大致同等的壁厚(0.1mm),能夠覆蓋埋入有攝像元件33和透鏡部件35的部分的模制部65。在第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11中,護套61的前端抵接前端凸緣部63的后端面并通過粘接劑等來固定。護套61能夠通過上述的抗張力線等來補償由于形成得薄所導(dǎo)致的拉伸強度的下降。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第10結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,省略罩管69,能夠?qū)⒆o套61直接與前端凸緣部63連接,因此能夠減少部件件數(shù)。
<第11結(jié)構(gòu)例>
圖12是表示透鏡部件中的光學(xué)透鏡組LNZ的結(jié)構(gòu)的一例的截面圖。
圖12是表示從前側(cè)觀察第二實施方式的內(nèi)窺鏡111的前端部的情形的立體圖。圖13是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡111的前端部的結(jié)構(gòu)例的截面圖。圖14是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡111中的透鏡與攝像元件經(jīng)由粘接用樹脂被直接連接的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)例的截面圖。圖15是從與透鏡部件相反的一側(cè)觀察在第二實施方式的內(nèi)窺鏡的導(dǎo)體連接部上連接有傳輸線纜的攝像元件的立體圖。此外,在第二實施方式中,對與在第一實施方式中說明的構(gòu)件相同的構(gòu)件附加相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。
<第11結(jié)構(gòu)例>
圖12所示的內(nèi)窺鏡111能夠?qū)D13所示的前端部15的最大外徑Dmax形成在與能夠切割的攝像元件33的基板的外切圓的直徑相當(dāng)?shù)挠邢拗睆健?.0mm的范圍。
在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,作為與光軸的方向垂直的方向上的截面為正方形形狀的攝像元件33,使用一條邊的尺寸為0.5mm以下的元件。由此,內(nèi)窺鏡111能夠設(shè)為,攝像元件33的對角尺寸為0.7mm左右,如果包括作為照明單元的光導(dǎo)件57(例如φ50μm),則最大外徑Dmax為1.0mm以下。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第11結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,能夠設(shè)為,通過將最大外徑Dmax設(shè)為小于1.0mm,能夠更容易地進行向例如人體的血管的插入。
<第12結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第12結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,如圖15所示,攝像元件33的基板被形成為正方形,導(dǎo)體連接部49配置在攝像元件33的基板的四角。1個導(dǎo)體連接部49被形成為例如圓形形狀。4個導(dǎo)體連接部49通過被配置在正方形的四角,能夠進行相互以最大距離分離的配置。
關(guān)于傳輸線纜31,作為電線45的電力線和信號線各自的導(dǎo)體被絕緣覆膜覆蓋。4條電線45被配置為左右2條、上下2層,且絕緣覆膜的外周再通過外罩捆束成為一條傳輸線纜31。各自的導(dǎo)體在絕緣覆膜被剝開的狀態(tài)下被形成為4條平行的直線狀。關(guān)于電線45,該導(dǎo)體的前端通過焊料與導(dǎo)體連接部49連接。攝像元件33和傳輸線纜31如圖13所示那樣被模制樹脂17覆蓋。因而,導(dǎo)體連接部49、導(dǎo)體、電線45的絕緣覆膜以及傳輸線纜31的外罩被埋入模制樹脂17。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第12結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,由于能夠?qū)?個導(dǎo)體連接部49配置在攝像元件33的基板的四角,因此能夠使4個導(dǎo)體連接部49如圖15所示那樣相互以最大距離均等分離地配置在正方形的攝像元件33的基板上。由此,在焊接的工序中相鄰的兩個導(dǎo)體連接部49不會因焊料而被連接,容易確保絕緣距離,從而能夠容易地進行前端部15的細徑化。此外,在第一實施方式的內(nèi)窺鏡11中,也可以如圖15所示那樣將4個導(dǎo)體連接部49配置在攝像元件33的基板的四角。
<第13結(jié)構(gòu)例>
如圖14所示,第13結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111具備:物鏡護罩玻璃91;元件護罩玻璃43;攝像元件33,其攝像面41被元件護罩玻璃43覆蓋;透鏡93,其被夾在物鏡護罩玻璃91與元件護罩玻璃43之間,透鏡93的光軸與攝像面41的中心一致;光圈51,其設(shè)置在物鏡護罩玻璃91與透鏡93之間;粘接用樹脂37,其用于將透鏡93與元件護罩玻璃43固定;以及空氣層95,其設(shè)置在透鏡93與元件護罩玻璃43之間。
在第一實施方式的內(nèi)窺鏡11中,通過在具有3個透鏡中的最終的透鏡L3與元件護罩玻璃43之間的有限的寬度的分離部47涂布粘接用樹脂37,由此透鏡L3與元件護罩玻璃43被直接連接。另一方面,在第二實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93與元件護罩玻璃43經(jīng)由粘接用樹脂37被直接連接。其結(jié)果,在內(nèi)窺鏡111中,粘接用樹脂37在側(cè)視時大致呈線狀(參照圖15)。另外,在第二實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93與元件護罩玻璃43在透鏡93的兩端側(cè)的凸緣部通過粘接用樹脂37被直接連接,粘接用樹脂37僅被涂布于凸緣部。
透鏡93例如是單透鏡,外形形狀形成為與攝像元件33相同的棱柱狀,且與光軸的方向垂直的方向上的截面為正方形形狀。透鏡93使經(jīng)過了物鏡護罩玻璃91的來自被攝體的入射光經(jīng)由元件護罩玻璃43成像于攝像元件33的攝像面41。在透鏡93的元件護罩玻璃43側(cè)的面形成凹部。在凹部的底面形成隆起為大致球面狀的凸曲面部97。透鏡93具有作為通過凸曲面部97進行光的會聚的光學(xué)元件的功能。凸曲面部97的隆起前端與元件護罩玻璃43之間分離少許。另一方面,透鏡93的包圍凹部的四角環(huán)狀的端面經(jīng)由粘接用樹脂37被粘接在元件護罩玻璃43上。由此,成為在透鏡93與元件護罩玻璃43之間的凹部被封入空氣的狀態(tài)。被封入該成為密閉空間的凹部的空氣優(yōu)選的是干燥空氣。另外,在該凹部也可以封入氮氣。這樣,在透鏡93與元件護罩玻璃43之間形成將凹部設(shè)為內(nèi)容積的空氣層95。在該空氣層95配置凸曲面部97。也就是說,透鏡93的凸曲面部97的光射出面與空氣接觸。
在最大外徑Dmax為1.0mm的內(nèi)窺鏡111中,透鏡個數(shù)是否減少成為細徑化的重要要求。因而,在內(nèi)窺鏡111中設(shè)置有作為單透鏡的透鏡93的情況下,重要的是在與光軸方向平行的寬度方向上的微小區(qū)域,與透鏡93之間具有怎樣的折射率差,在第13結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111中,其特征在于在光學(xué)元件面設(shè)置有與透鏡93之間能夠獲得大的折射率差的空氣層。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第13結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,在透鏡93形成凹部,在該凹部的底面形成凸曲面部97,將四角環(huán)狀的端面粘接在元件護罩玻璃43上,因此在微小的區(qū)域能夠確保用于使與透鏡93的折射率差增大的空氣層95。同時,透鏡93能夠容易地進行與攝像面41的光軸對準(zhǔn)。由于透鏡93能夠確??諝鈱?5,由此與透鏡93之間能夠獲得大的透鏡焦度。由此,在內(nèi)窺鏡111中,能夠使透鏡個數(shù)減少為1個。其結(jié)果,對于內(nèi)窺鏡111能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、成本降低。
<第14結(jié)構(gòu)例>
圖16是表示物鏡護罩玻璃、透鏡、元件護罩玻璃的尺寸的一例的側(cè)視圖。關(guān)于第14結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,物鏡護罩玻璃91的沿著光軸的方向的厚度TGt、透鏡93的厚度SRt以及元件護罩玻璃43的厚度SGt均形成在0.1mm~0.5mm的范圍。另外,物鏡護罩玻璃91、透鏡93、元件護罩玻璃43以及攝像元件33是與光軸方向垂直的截面為正方形的一條邊的長度SQL為0.5mm的正方形。此外,圖13~圖16所示的攝像元件33對電路99賦予厚度地進行了描繪。另外,對用于將元件護罩玻璃43與攝像元件33粘接的粘接用樹脂37賦予厚度地進行了描繪。
元件護罩玻璃43具有與透鏡93的焦距和光學(xué)特性相匹配地保持透鏡93與攝像面41的距離的功能。元件護罩玻璃43通過將厚度SGt設(shè)為0.1mm~0.5mm的范圍,來容易地進行該調(diào)整。
透鏡93通過將厚度SRt設(shè)為0.1mm~0.5mm的范圍,能夠發(fā)揮作為光學(xué)元件的功能,實現(xiàn)空氣層95的確保。
物鏡護罩玻璃91通過將厚度TGt設(shè)為0.1mm~0.5mm的范圍,能夠不使用其它加強構(gòu)件而僅使用該物鏡護罩玻璃91單個。另外,能夠抑制因由厚度不必要地增加所致的光線的陰影而引起的視角的減少。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第14結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,將透鏡93與攝像元件33保持為適當(dāng)距離,容易地確??諝鈱?5,并抑制視角的減少,并且能夠抑制從物鏡護罩玻璃91到攝像元件33為止的沿著光軸的方向的尺寸的肥大化。
<第15結(jié)構(gòu)例>
關(guān)于第15結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,如圖13.所示,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中具備:模制部65,其在將物鏡護罩玻璃91的除物鏡面以外的外周面、透鏡93的外周面以及攝像元件33通過模制樹脂17覆蓋并固定的同時,形成前端部15的外殼,且露出于外部;以及管狀的護套61,其被形成為與前端部15相同的外徑,覆蓋并連接模制部65的至少一部分。
護套61如上述那樣由具有可撓性的樹脂材料形成。另外,護套61如上述那樣為了賦予強度而能夠在內(nèi)周側(cè)具備單線、多線、編織的抗張力線。抗張力線的材質(zhì)與上述相同。
內(nèi)窺鏡111的物鏡護罩玻璃91、透鏡93、元件護罩玻璃43、攝像元件33整體、傳輸線纜31的一部分以及光導(dǎo)件57的一部分被模制樹脂17覆蓋并固定,并且模制樹脂17露出于外部。此外,在內(nèi)窺鏡111的前端部15也可以內(nèi)部包括不透X射線標(biāo)記。由此,內(nèi)窺鏡111容易地確認X射線透視下的前端位置。
由于內(nèi)窺鏡111的物鏡護罩玻璃91、透鏡93、元件護罩玻璃43、攝像元件33、傳輸線纜31的一部分、光導(dǎo)件57的一部分(攝像部件)被模制樹脂17覆蓋并固定,因此將這些各構(gòu)件之間固定時的插入零件少。由此,能夠使內(nèi)窺鏡111的前端部15小徑化,在實現(xiàn)更細徑化的情況下,也能夠以最小限度的尺寸來構(gòu)成。另外,能夠削減部件成本。能夠?qū)崿F(xiàn)能夠應(yīng)用于能夠拍攝例如人體的血管那樣的直徑非常細的患部的內(nèi)窺鏡11。其結(jié)果,對于內(nèi)窺鏡111能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、成本降低。
另外,模制樹脂17對從攝像元件33到物鏡護罩玻璃91為止進行覆蓋而成形,因此有助于這些攝像部件的固定強度的增大。另外,模制樹脂17也能夠提高空氣層95的氣密性(即,不存在細微的間隙)、水密性、遮光性。并且,模制樹脂17還能夠提高光導(dǎo)件57用的光纖59被埋入時的遮光性。
另外,內(nèi)窺鏡111在前端部15通過模制樹脂17對光導(dǎo)件57進行模制,因此能夠使光導(dǎo)件57作為結(jié)構(gòu)材料發(fā)揮作用,對于細徑的內(nèi)窺鏡111,也能夠使撓性部29與前端部15的連接強度提高。另外,在內(nèi)窺鏡111中,在從插入側(cè)最表面(例如參照圖12)觀察前端部15的情況下,模制樹脂17將前端部15的物鏡護罩玻璃91以及4個光纖59包含在內(nèi)地進行覆蓋,因此不存在物鏡護罩玻璃91以及4個光纖59各自周圍的空隙(即,各自周圍的間隙)。因而,內(nèi)窺鏡111當(dāng)在檢查、手術(shù)時使用之后被實施滅菌作用(也就是說,被清洗)時,能夠減輕不必要的液體等清洗殘余附著于內(nèi)窺鏡111,從而與第一實施方式的內(nèi)窺鏡11相比,在接下來的檢查或手術(shù)中使用時的衛(wèi)生方面能夠具有更高度的便利性。
另外,關(guān)于專利文獻2所示的以往的內(nèi)窺鏡533,前端部的軸線與透鏡部件547的光軸形成偏心。因此,由于前端部的旋轉(zhuǎn)角度而到被攝體為止的距離容易改變,難以穩(wěn)定地獲得良好的圖像。并且,當(dāng)前端部的軸線與透鏡部件547的光軸形成偏心時,由于前端部的旋轉(zhuǎn)角度而管內(nèi)壁與前端部的干擾程度改變,特別是在進入直徑細的孔時操作性下降。與此相對,根據(jù)內(nèi)窺鏡111,物鏡護罩玻璃91、透鏡93、元件護罩玻璃43、攝像元件33以同軸相連。也就是說,以與前端部15的同心圓來配置物鏡護罩玻璃91。其結(jié)果,第15結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111容易細徑化,能夠穩(wěn)定地獲得良好的圖像,能夠提高插入操作性。
<第16結(jié)構(gòu)例>
第16結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111優(yōu)選的是將護套61的厚度設(shè)為0.1mm~0.3mm的范圍。
內(nèi)窺鏡111的模制部65具有從覆蓋攝像元件33的后端向后方延伸的圖13所示的小徑延伸部71。小徑延伸部71被形成為圓柱狀,埋入了4條光纖59。小徑延伸部71在4條光纖59的內(nèi)側(cè)埋入了傳輸線纜31。關(guān)于護套61,內(nèi)徑側(cè)通過粘接劑等被固定于小徑延伸部71的外周。也就是說,模制部65和護套61以1.0mm的同軸的最大外徑Dmax相連。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第16結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,由于能夠?qū)⒆o套61的厚度加厚至0.3mm,因此易于提高護套61的拉伸強度。另外,傳輸線纜31的最小外徑當(dāng)前為0.54mm左右。在將前端部15的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm的情況下,護套61的厚度為0.23mm。由此,內(nèi)窺鏡111能夠設(shè)為,通過將護套61的厚度設(shè)為上述的0.1mm~0.3mm的范圍,能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm。
<第17結(jié)構(gòu)例>
第17結(jié)構(gòu)例示出透鏡形狀的結(jié)構(gòu)例來作為內(nèi)窺鏡111中的透鏡93的結(jié)構(gòu)的具體例。圖17A、圖17B、圖17C是表示透鏡形狀的第一例的圖。
第一例的透鏡93A由被攝體側(cè)的第一面LR1具有平面、攝像側(cè)的第二面LR2具有凸面的單透鏡構(gòu)成。在透鏡93A的攝像側(cè),中央部形成具有構(gòu)成凸面的第二面LR2的透鏡面的、隆起為大致球面狀的圓型罩形狀的凸曲面部97的光學(xué)元件部201,周緣部一體地形成端面為平面的具有粘接面203的成為框體的凸緣部202。凸緣部202成為厚度方向(光軸方向)的尺寸比光學(xué)元件部201的凸曲面部97的中心部大且凸緣部202的粘接面203與凸曲面部97相比更突出的形狀,該凸緣部202成為通過在粘接面203附著粘接用樹脂37而與元件護罩玻璃43被固定的部分。凸緣部202的粘接面203是外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為圓角正方形形狀的大致方形形狀,除去角部的四邊形成為大致等寬。在凸緣部202的粘接面203,四邊的等寬部分的粘接寬度Wa例如為50μm以上。在凸緣部202的內(nèi)側(cè),在成為第二面LR2的透鏡面的凸曲面部97與元件護罩玻璃43之間形成空氣層95。
透鏡93A的厚度方向的尺寸(厚度SRt)例如為100μm~500μm。在圖示例子中,凸緣部202的厚度TE為200μm,光學(xué)元件部201的凸曲面部97(第二面LR2)的外周部的直到第一面LR1為止的厚度TL為110μm~120μm。另外,從光學(xué)元件部201的凸曲面部97的外周部到凸緣部202的粘接面203的內(nèi)周部為止具有從透鏡中心向著外周擴展的傾斜面204。傾斜面204的角度θA當(dāng)設(shè)為從透鏡中心觀察的開口的角度θA時,例如為θA=60°。
圖18A、圖18B、圖18C是表示透鏡形狀的第二例的圖。關(guān)于第二例的透鏡93B,在透鏡93B的攝像側(cè),中央部形成具有構(gòu)成凸面的第二面LR2的透鏡面的、隆起為大致球面狀的圓型罩形狀的凸曲面部97的光學(xué)元件部201,周緣部一體地形成端面為平面的具有粘接面203的成為框體的凸緣部202。在此,以與第一例不同的部分的結(jié)構(gòu)為中心進行說明,對于與第一例相同的部分省略說明。凸緣部202的粘接面203是外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為與圓型罩形狀的凸曲面部97呈同心圓狀的圓形形狀,最小部分的粘接寬度Wa例如為50μm。另外,在光學(xué)元件部201的凸曲面部97(第二面LR2)的外周部形成的平面部205的寬度Wc例如為13μm。另外,從光學(xué)元件部201的外周部的平面部205到凸緣部202的粘接面203的內(nèi)周部為止具有從透鏡中心向著外周擴展的傾斜面204。傾斜面204的角度θA當(dāng)設(shè)為從透鏡中心觀察的開口的角度θA時,例如為θA=60°。
圖19A、圖19B、圖19C、圖19D是表示透鏡形狀的第三例的圖。關(guān)于第三例的透鏡93C,在透鏡93C的攝像側(cè),中央部形成具有構(gòu)成凸面的第二面LR2的透鏡面的、隆起為大致球面狀的圓型罩形狀的凸曲面部97的光學(xué)元件部201,周緣部一體地形成端面為平面的具有粘接面203的成為框體的凸緣部202。在此,以與第一例不同的部分的結(jié)構(gòu)為中心進行說明,對于與第一例相同的部分省略說明。中央部的光學(xué)元件部201在圓型罩形狀的凸曲面部97的外周部形成為對與透鏡外形為正方形的四邊對應(yīng)的圓周上的四個部分206局部切除得到的鼓型形狀。周緣部的凸緣部202從粘接面203的內(nèi)周部到鼓型形狀的光學(xué)元件部201的外周部為止形成有傾斜面204。如圖19D所示,第三例的透鏡93C為切割成像于相對于正方形的攝像元件33的攝像面211來說圓形的透鏡93C的成像圈212的不需要的部分、即攝像面211的四邊外側(cè)的區(qū)域213的光線所入射的四個外周區(qū)域214得到的形狀。凸緣部202的內(nèi)周部的傾斜面204的角度θA當(dāng)設(shè)為從透鏡中心觀察的開口的角度θA時,例如為θA=90°,與第一例和第二例相比能夠?qū)A斜度形成得平緩。另一方面,與第一例和第二例同樣地,當(dāng)將凸緣部202的內(nèi)周部的傾斜面204的角度θA設(shè)為θA=60°時,能夠?qū)⑼咕壊?02的粘接面203的粘接寬度Wa取得更大。
透鏡93通過例如納米壓印、注射成型等來制作。通過使用基于納米壓印的底版等的模具來形成將多個同一形狀的微小的透鏡排列而成的透鏡組,在將成型物的透鏡組脫模之后,通過切割等裁切成各個透鏡,由此來制作透鏡93。在制作透鏡93時,為了將透鏡93從模具剝離而需要設(shè)置脫模斜度,透鏡93的傾斜面204作為脫模斜度發(fā)揮作用。成型物的脫模斜度盡可能地大會使脫模性更好,因此從脫模性的點出發(fā),更期望透鏡93的傾斜面204相對于與透鏡93的光軸垂直的面平緩。另一方面,為了減小透鏡93的外形尺寸,使透鏡93的傾斜面204盡可能地直立更好。另外,在將透鏡93利用粘接用樹脂37與元件護罩玻璃43粘接的情況下,從粘接強度的點出發(fā),粘接用樹脂37所附著的凸緣部202的粘接面203更優(yōu)選為粘接面積盡可能地大。
因此,綜合考慮透鏡93的細徑化、脫模性、粘接強度各要素,為了能夠?qū)⑼哥R93與元件護罩玻璃43在凸緣部202可靠地粘接,而對凸緣部202的粘接面203的尺寸進行設(shè)定。例如作為外形形狀為四棱柱狀的透鏡93的大小的例子,在與光軸方向垂直的截面為正方形的一條邊的尺寸為0.5mm的情況下,凸緣部202的粘接面203將粘接寬度Wa設(shè)為例如50μm以上。在該情況下,在將前端部15的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的內(nèi)窺鏡111中,將透鏡93的外形的一條邊的尺寸設(shè)為0.5mm以下,能夠確保凸緣部202中的粘接面203的粘接寬度Wa為50μm以上。另外,為了同時實現(xiàn)透鏡93的小型化和脫模性,傾斜面204的角度θA當(dāng)設(shè)為從透鏡中心觀察的開口的角度θA時,設(shè)為例如60°≤θA≤90°。在該情況下,傾斜面204的角度相對于透鏡93的光軸方向(與脫模方向平行的方向)為30°以上、45°以下,相對于與透鏡93的光軸垂直的面為60°以下、45°以上。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第17結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的透鏡93。另外,在實現(xiàn)了細徑化的透鏡93中,通過將凸緣部202的粘接面203的粘接寬度Wa設(shè)為50μm以上,能夠?qū)⑼哥R93與元件護罩玻璃43可靠地粘接固定。另外,作為透鏡93中的中央部的光學(xué)元件部201與周緣部的凸緣部202之間的傾斜面204的角度,通過將從透鏡中心觀察的開口的角度θA設(shè)為60°≤θA≤90°,能夠提高透鏡制作時的脫模性。
<第18結(jié)構(gòu)例>
第18結(jié)構(gòu)例表示內(nèi)窺鏡111中的透鏡93與元件護罩玻璃43粘接的粘接面的結(jié)構(gòu)例。
圖20是表示透鏡93中的與元件護罩玻璃43粘接的粘接面的結(jié)構(gòu)例的圖。透鏡93通過使四棱柱狀的外形形狀與攝像元件33的元件護罩玻璃43一致并利用粘接用樹脂37進行粘接,能夠容易地進行與攝像元件33的攝像面41之間的光軸對準(zhǔn)并進行固定。透鏡93的凸緣部202的粘接面203在為了與元件護罩玻璃43粘接固定而與元件護罩玻璃43相向的狀態(tài)下,也可以具有以具有規(guī)定角度的方式傾斜的傾斜部207,而不是與元件護罩玻璃43的端面平行的平面。粘接面203的傾斜部207是從凸緣部202的內(nèi)周部向外周部的方向傾斜的錐形狀,外周部的厚度尺寸微小地變小。粘接面203的傾斜部207的傾斜角為例如0.5°以上。在為了將透鏡93與元件護罩玻璃43粘接而在凸緣部202的粘接面203微小地涂布粘接用樹脂37的情況下,由于粘接面203的傾斜部207,而粘接面上的粘接用樹脂37容易向外周側(cè)移動,且難以進入凸緣部202的內(nèi)側(cè),能夠抑制粘接用樹脂37干擾在光學(xué)元件部201形成的空氣層95。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第18結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,能夠抑制粘接用樹脂37侵入透鏡93與元件護罩玻璃43之間的空氣層95,并能夠確保空氣層95且能夠?qū)⑼哥R93與元件護罩玻璃43可靠地粘接固定。
<第19結(jié)構(gòu)例>
第19結(jié)構(gòu)例表示內(nèi)窺鏡111中的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的具體例。
以下表示包括物鏡護罩玻璃91、透鏡93、元件護罩玻璃43的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的具體例。
·物鏡護罩玻璃91
物鏡護罩玻璃91的厚度TGt:TGt=0.1mm~0.5mm
物鏡護罩玻璃91的材料的一例:BK7(Schott公司制)、nd=1.52、vd=64.2
物鏡護罩玻璃91的折射率ndF:1.3≤ndF
物鏡護罩玻璃91的阿貝數(shù)vdF:30≤vdF
·元件護罩玻璃43
元件護罩玻璃43的厚度SGt:SGt=0.1mm~0.5mm
元件護罩玻璃43的材料的一例:BK7(Schott公司制)、nd=1.52、vd=64.2
元件護罩玻璃43的折射率ndR:1.3≤ndR≤2.0、ndF≤ndR
元件護罩玻璃43的阿貝數(shù)vdR:40≤vdR、vdF≤vdR
·透鏡93
透鏡93的焦距f:0.1mm≤f≤1.0mm
透鏡93的光圈值FNO:1.4≤FNO≤8.0
圖21是說明透鏡93的焦距f與元件護罩玻璃43的厚度tg(=SGt)的關(guān)系的圖。在圖21中,f表示透鏡93的焦距,x表示透鏡93的焦距下的從攝像側(cè)的成像點到元件護罩玻璃43的被攝體側(cè)端面的距離,tg表示元件護罩玻璃43的厚度SGt。另外,θair為從只有空氣的狀態(tài)(透鏡單體的情況)的透鏡93向成像點射出的光線相對于光軸的最大角度(從透鏡的出射光瞳連結(jié)于空氣中的成像點的光線與光軸所成的角度),θgl是從包括元件護罩玻璃43的狀態(tài)(透鏡+元件護罩玻璃的情況)的透鏡93經(jīng)過元件護罩玻璃43向成像點射出的光線相對于光軸的最大角度(從透鏡的出射光瞳連結(jié)于包括空氣和元件護罩玻璃的狀態(tài)的成像點的光線與光軸所成的角度)。在此,x為0≤x≤f,從透鏡93的出射光瞳到元件護罩玻璃43的被攝體側(cè)端面的距離為f-x。
透鏡93的光圈值FNO與數(shù)值孔徑(numerical aperture)NA的關(guān)系為
FNO=1/(2·NA),
因此成為FNO=1/(2·sinθair)。
因而,導(dǎo)出下面的數(shù)式(1)的關(guān)系。
sinθair=1/(2·FNO)…(1)
θair=sin-1{1/(2·FNO)}
另外,基于斯涅耳定律,成為
l·sinθair=ngl·sinθgl。
因而,導(dǎo)出下面的數(shù)式(2)的關(guān)系。
sinθgl=(sinθair)/ngl
=1/(2·FNO·ngl)…(2)
θgl=sin-1{1/(2·FNO·ngl)}
在圖21中,透鏡93的出射光瞳的半徑為f·tanθair,在透鏡單體且只有空氣的狀態(tài)下,關(guān)于從透鏡93的出射光瞳連結(jié)于空氣中的成像點的光線,到元件護罩玻璃43的被攝體側(cè)端面的位置處的光軸的距離為x·tanθair。另外,在包括透鏡93和元件護罩玻璃43的狀態(tài)下,關(guān)于從透鏡93的出射光瞳連結(jié)于將空氣和元件護罩玻璃43組合的狀態(tài)的成像點的光線,到元件護罩玻璃43的被攝體側(cè)端面的光軸的距離為tg·tanθgl。在此,由于x·tanθair=tg·tanθgl,因此元件護罩玻璃43的厚度tg能夠通過下面的數(shù)式(3)求出。
tg=x·tanθair×(1/tanθgl)
=x·(tanθair)/(tanθgl)…(3)
因而,在將元件護罩玻璃43的厚度tg(=SGt)設(shè)為0.1mm≤tg≤0.5mm的情況下,將以x為參數(shù)并滿足下面的數(shù)式(4)的關(guān)系的、f、FNO、ngl(=ndR)的組合基于數(shù)式(1)、(2)求出并作為透鏡93和元件護罩玻璃43的光學(xué)特性的數(shù)值進行設(shè)定即可。
0.1≤x·(tanθair)/(tanθgl)≤0.5…(4)
在此,tanθair、tanθgl能夠基于sinθair、sinθgl求出,因此能夠通過FNO和ngl來表示。
接著,作為透鏡93和元件護罩玻璃43的光學(xué)特性,示出將元件護罩玻璃43的厚度tg(=SGt)設(shè)為tg=0.40mm的情況下的f、FNO、ngl(=ndR)的組合的具體例。此外,在以下的例子中,BF表示后焦點(從透鏡的中心(出射光瞳的位置)到成像點(攝像元件的攝像面)的距離),通過透鏡93與元件護罩玻璃43之間的距離來調(diào)整。
(1)空中遠距離
(f、FNO、ndR)=(0.306、4.01、1.5168)、BF=0.0125
空中遠距離相當(dāng)于內(nèi)窺鏡中對例如人體內(nèi)的氣管、喉部等的觀察。在人體的肺、呼吸器官的上呼吸道等的診斷中使用。
(2)空中近距離
(f、FNO、ndR)=(0.306、4.50、1.5168)、BF=0.0375
空中近距離相當(dāng)于內(nèi)窺鏡中對例如人體內(nèi)的區(qū)域支氣管、細支氣管等的觀察。在人體的肺、呼吸器官的下11平吸道等的診斷中使用。
(3)水中遠距離
(f、FNO、ndR)=(0.306、4.02、1.5168)、BF=0.0125
水中遠距離相當(dāng)于內(nèi)窺鏡中對例如人體內(nèi)的子宮內(nèi)、胃等的觀察。
(4)水中近距離
(f、FNO、ndR)=(0.306、4.47、1.5168)、BF=0.0375
水中近距離相當(dāng)于內(nèi)窺鏡中對例如人體內(nèi)的膀胱、冠狀動脈內(nèi)、膝關(guān)節(jié)、股關(guān)節(jié)等的觀察。在人體的血管內(nèi)等的診斷中使用。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第19結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的透鏡93。另外,在細徑的透鏡93中能夠獲得期望的光學(xué)性能。
<第20結(jié)構(gòu)例>
第20結(jié)構(gòu)例表示內(nèi)窺鏡111中的攝像元件33A的結(jié)構(gòu)的具體例。圖22A、圖22B是表示攝像元件的第一例的圖。
第一例的攝像元件33A以相對于透鏡93的光軸垂直的平面切割出的截面的形狀形成為四角形狀。在該情況下,元件護罩玻璃43A側(cè)的攝像面和傳輸線纜31側(cè)的端子面的外形的形狀為四角形狀,攝像元件33A和元件護罩玻璃43A的外形形狀形成為四棱柱狀。另外,攝像元件33A和元件護罩玻璃43A與未圖示的透鏡93形成為外形形狀相同的四棱柱狀。
在設(shè)置于攝像元件33A的后端側(cè)的基板(端子面)設(shè)置基于電路圖案的電路99A,并且在4個角部分別設(shè)置導(dǎo)體連接部(連接盤)49,4條電線45所形成的傳輸線纜31通過焊接等被連接。即,在攝像元件33A的端子面的4個角部連接4條電線45。4條電線45在端部分別形成為曲柄狀的狀態(tài)下位于攝像元件33A的端子面的4個角部來進行連接。在此,攝像元件33A的外形的寬度(四角形截面的一條邊的長度)SQL為例如0.5mm以下,4條電線45的相鄰的電線間的間距PC為例如0.3mm以上。
圖23A、圖23B是表示攝像元件的第二例的圖。第二例的攝像元件33B以相對于透鏡93的光軸垂直的平面切割出的截面的形狀形成為八角形狀,攝像元件33B和元件護罩玻璃43B的外形形狀形成為八棱柱狀。另外,攝像元件33B、元件護罩玻璃43B和電路99B以及未圖示的透鏡93形成為外形形狀相同的八棱柱狀。在此,以與第一例不同的部分的結(jié)構(gòu)為中心進行說明,對于與第一例相同的部分省略說明。
第二例是具有在攝像元件33B的截面形狀下將四角形的4個角部(四角)各以一個切割面221B切割得到的(形成倒角的)八角形的形狀的例子。關(guān)于攝像元件33B的外形的切割部分的尺寸,四角形的頂點到切割面221B的端部的尺寸CS為例如20μm~50μm。通過像這樣以切割面221B對攝像元件33B的外形的4個角部進行切割,能夠使4條電線45的電線間的間距PC盡可能地分離,并且能夠減小攝像元件33B的對角方向的外形尺寸,能夠有助于內(nèi)窺鏡的更細徑化。例如當(dāng)將切割部分的尺寸CS設(shè)為21.2μm時,攝像元件33B的對角方向的外形尺寸在一處減小15μm,對角方向的兩端變細30μm。當(dāng)將該切割面221B的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于在外形形狀為正方形的狀態(tài)下一條邊的外形尺寸SQL為0.5mm、對角方向的外形尺寸為0.705mm的攝像元件時,通過倒角而對角方向的外形尺寸減小為0.675mm,能夠?qū)崿F(xiàn)φ0.7mm以下的細徑內(nèi)窺鏡。
圖24A、圖24B是表示攝像元件的第三例的圖。第三例的攝像元件33C以相對于透鏡93的光軸垂直的平面切割出的截面的形狀形成為十二角形狀,攝像元件33C和元件護罩玻璃43C的外形形狀形成為十二棱柱狀。另外,攝像元件33C、元件護罩玻璃43C以及電路99C與未圖示的透鏡93形成為外形形狀相同的八棱柱狀。在此,以與第一例不同的部分的結(jié)構(gòu)為中心進行說明,對于與第一例相同的部分省略說明。第三例是在攝像元件33C的截面形狀下具有將四角形的4個角部各以兩個切割面221C切割得到的十二角形的形狀的例子。關(guān)于攝像元件33C的外形的切割部分的尺寸,通過以兩個面進行切割,能夠使四角形的頂點到切割面的端部的尺寸CS相比于第二例變大。因而,能夠使攝像元件更細徑化。
此外,攝像元件33的在與透鏡光軸垂直的方向上的截面形狀不限于四角形、八角形、十二角形,只要設(shè)為十六角形等4×n角形(n為自然數(shù))即可。通過像這樣將攝像元件33的截面形狀構(gòu)成為4×n角形,能夠連接4條電線45所形成的傳輸線纜31,并且能夠使攝像元件和內(nèi)窺鏡更細徑化。另外,通過設(shè)為攝像元件33的4×n角形的截面形狀的四角被取倒角后的形狀,能夠使攝像元件33的對角方向的尺寸進一步減小,能夠有助于更細徑化。
基于以上內(nèi)容,根據(jù)第20結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡111,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的攝像元件33。
在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,具備:攝像元件33,其設(shè)置于插入部21的前端部15,攝像面41被元件護罩玻璃43覆蓋;透鏡93,其使來自被攝體的入射光成像于攝像面41;以及粘接用樹脂37,其用于將透鏡93與元件護罩玻璃43固定。透鏡93的外形形狀形成為棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面、攝像側(cè)的第二面具有凸面的單透鏡構(gòu)成。在透鏡93的攝像側(cè),中央部形成具有構(gòu)成凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面部97的光學(xué)元件部201,周緣部一體地形成端面為平面的具有粘接面203的凸緣部202。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的透鏡93。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93A的粘接面203是外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為圓角正方形形狀的大致方形形狀。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93B的粘接面203是外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為與圓型罩形狀的凸曲面部97呈同心圓狀的圓形形狀。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93C的光學(xué)元件部201是在圓型罩形狀的凸曲面部97的外周部對與透鏡外形的正方形的四邊對應(yīng)的圓周上的4個部分進行局部切除得到的鼓型形狀。由此,能夠?qū)⒐鈱W(xué)元件部201與凸緣部202之間的傾斜面204的傾斜度形成得平緩,從而能夠提高透鏡制作時的脫模性。另外,在傾斜面204的傾斜度相同的情況下,能夠?qū)⑼咕壊?02的粘接面203的粘接寬度Wa取得更大,從而能夠提高粘接強度。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93從凸曲面部97的外周部到粘接面203的內(nèi)周部為止具有從透鏡中心向著外周擴展的傾斜面204,傾斜面204的角度當(dāng)設(shè)為從透鏡中心觀察的開口的角度θA時,為60°≤θA≤90°,粘接面203的粘接寬度Wa為50μm以上。由此,在實現(xiàn)了細徑化的透鏡93中,能夠?qū)⑼哥R93與元件護罩玻璃43可靠地粘接固定。另外,通過充分地確保傾斜面204的角度,能夠提高透鏡制作時的脫模性。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,透鏡93的粘接面203具有從凸緣部202的內(nèi)周部向外周部的方向傾斜的錐形狀的傾斜部207。由此,涂布于粘接面203的粘接用樹脂37容易向外周側(cè)移動,并且難以進入凸緣部202的內(nèi)側(cè),從而能夠抑制粘接用樹脂37干擾形成于光學(xué)元件部201的空氣層95。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,具備攝像元件33、元件護罩玻璃43、粘接用樹脂37、透鏡93的同時具備用于覆蓋透鏡93的被攝體側(cè)的面的物鏡護罩玻璃91。物鏡護罩玻璃91由厚度TGt為0.1mm≤TGt≤0.5mm、折射率ndF為1.3≤ndF、阿貝數(shù)vdF為30≤vdF的光學(xué)材料構(gòu)成,元件護罩玻璃43由厚度SGt為0.1mm≤SGt≤0.5mm、折射率ndR為1.3≤ndR≤2.0、ndF≤ndR、阿貝數(shù)vdR為40≤vdR、vdF≤vdR的光學(xué)材料構(gòu)成,由單透鏡形成的透鏡93是焦距f為0.1mm≤f≤1.0mm、光圈值FNO為1.4≤FNO≤8.0。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的透鏡93。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,在將透鏡93的焦距下的從攝像側(cè)的成像點到元件護罩玻璃43的被攝體側(cè)端面的距離設(shè)為x(0≤x≤f)、將從只有空氣的狀態(tài)的透鏡93向成像點射出的光線相對于光軸的最大角度設(shè)為θair、將從包括元件護罩玻璃43的狀態(tài)的透鏡93經(jīng)由元件護罩玻璃43向成像點射出的光線相對于光軸的最大角度設(shè)為θgl時,透鏡93和元件護罩玻璃43由滿足0.1≤x·(tanθair)/(tanθgl)≤0.5的、焦距f、光圈值FNO、折射率ndR的組合形成。由此,在細徑的透鏡93中能夠獲得期望的光學(xué)性能。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,具備攝像元件33、元件護罩玻璃43、粘接用樹脂37、透鏡93的同時具備傳輸線纜31,該傳輸線纜31具有與設(shè)置在攝像元件33的與攝像面41相反側(cè)的面的4個導(dǎo)體連接部49分別連接的4條電線45。攝像元件33在與透鏡93的光軸垂直的方向上的截面形狀為4×n角形(n為自然數(shù)),4條電線45分別與配置在攝像元件33的4×n角形的后端面的四角的4個導(dǎo)體連接部49連接。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)⑶岸瞬?5的最大外徑Dmax設(shè)為1.0mm以下的細徑的攝像元件33。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,成為攝像元件33的4×n角形的截面形狀的四角被取倒角的形狀。由此,能夠使攝像元件33的對角方向的尺寸進一步減小,能夠有助于更細徑化。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,攝像元件33和元件護罩玻璃43與透鏡93是外形形狀相同的4×n角形的棱柱形狀。由此,能夠使從透鏡93經(jīng)由元件護罩玻璃43到攝像元件33為止的外徑更細徑化。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,攝像元件33在與光軸垂直的方向上的截面為4×n角形的一條邊的長度為0.5mm以下。由此,能夠使攝像元件33的對角方向的外形尺寸細徑化為0.7mm左右。
另外,在本實施方式的內(nèi)窺鏡111中,前端部15的最大外徑形成在與攝像元件33的基板的外切圓的直徑相當(dāng)?shù)挠邢拗睆健?.0mm的范圍。由此,通過將最大外徑Dmax設(shè)為小于1.0mm,能夠更容易地進行例如向人體的血管的插入。
<第21結(jié)構(gòu)例>
圖25是本實施方式的內(nèi)窺鏡11中的護套61延伸到前端的側(cè)截面圖。第21結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11的模制部65相比于圖13的形狀形成為更小徑。圖25所示的模制部65沒有小徑延伸部71,形成為圓柱形。護套61覆蓋在該模制部65的外周。即,第21結(jié)構(gòu)例使模制部65比圖13所示的更細,使薄的相同厚度的護套61延長到前端。護套61的與模制后端面131相比靠插頭部23側(cè)成為空洞133。光纖59、電線45在該空洞133通過。另外,透鏡93與攝像元件33被同軸配置。同軸是指透鏡93的光軸通過攝像面41的中心的、透鏡93與攝像元件33的相對位置關(guān)系。以上的第21結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)在以下的第19結(jié)構(gòu)例、第20結(jié)構(gòu)例、第21結(jié)構(gòu)例中也是共通的。
另外,第21結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11在與透鏡93的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀形成為四角為直角的四角形。四角為直角的四角形例如包含正方形、長方形。另外,正方形包含在與透鏡93的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀時與攝像元件33相同尺寸的正方形以及與攝像元件33相似形狀的正方形。也就是說,在與透鏡93的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀時,在是正方形的情況下,透鏡93能夠設(shè)為尺寸比攝像元件33小的正方形。
攝像元件33在與光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀為正方形。另外,攝像元件33的邊的長度比透鏡93的最長的邊更長或與透鏡93的最長的邊相同。因而,在透鏡93為長方形的情況下,攝像元件33的四條邊的長度與該長方形的長邊相等。此外,在透鏡93為正方形的情況下,透鏡93的“最長的邊”是指該正方形的一條邊。
根據(jù)第21結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述同樣的小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)以及成本降低以外,還能夠去掉將護套61與模制部65在端面彼此連接的連接部。其結(jié)果,能夠獲得在外周面不具有連接部的非常平滑的插入部21。另外,由于在插入部21的延伸方向上不存在護套61與模制部65的端面之間的連接部,因此不擔(dān)心連接部剝落,能夠提高內(nèi)窺鏡11的可靠性。
<第22結(jié)構(gòu)例>
圖26是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡11中的透鏡93D為四角形且攝像元件33為正方形的例子的立體圖。圖27是圖26的側(cè)視圖。關(guān)于第22結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,在與透鏡93D的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀是比在與攝像元件33的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀小的相似形。換言之,在與透鏡93的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀為正方形,透鏡93的外形形狀的一條邊的長度比攝像元件33的外形形狀的一條邊的長度小。在第22結(jié)構(gòu)例中,在透鏡93D被接合的攝像元件33的面上,包圍透鏡93D的框狀面135超出透鏡93D而露出。也就是說,在透鏡93D與攝像元件33之間形成臺階部。該框狀面135被模制部65覆蓋。物鏡護罩玻璃91D、光圈51D被形成為與透鏡93D相同的外形形狀和大小。
根據(jù)第22結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述同樣的小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)以及成本降低以外,還由于攝像元件33的框狀面135被模制部65覆蓋,因此透鏡93D與攝像元件33之間的臺階部埋入模制部65,與透鏡93的外形形狀的一條邊的長度和攝像元件33的外形形狀的一條邊的長度相同的情況相比,模制部65覆蓋的覆蓋量增大,這一點能夠更進一步提高模制部65與透鏡93D和攝像元件33之間的固定強度。
<第23結(jié)構(gòu)例>
圖28是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡11中的透鏡93E為長方形且攝像元件33為正方形的例子的立體圖。圖29是本實施方式的內(nèi)窺鏡11中的圖28所示的長方形的透鏡93E的立體圖。圖30是本實施方式的內(nèi)窺鏡11中的圖28所示的長方形的透鏡93E的主視圖。
第23結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11的在與透鏡93E的光軸或通過透鏡中心的軸方向垂直的方向上的外形形狀為長方形。長方形的透鏡93E的長邊137與攝像元件33的一條邊相同。關(guān)于長方形的透鏡93E,光軸或通過透鏡中心的軸通過一對對角線的交點。關(guān)于長方形的透鏡93E,光軸或通過透鏡中心的軸與攝像面41的中心一致。在第23結(jié)構(gòu)例中,在透鏡93E被接合的攝像元件33的面上,隔著透鏡93E的一對長框面139超出透鏡93E而露出。也就是說,在透鏡93E與攝像元件33之間形成臺階部。該長框面139被模制部65覆蓋。物鏡護罩玻璃91E、光圈51E形成為與透鏡93E相同的外形形狀。
根據(jù)第23結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述同樣的小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)以及成本降低以外,還由于攝像元件33的長框面139被模制部65覆蓋,因此透鏡93E與攝像元件33之間的臺階部埋入模制部65,與透鏡93的外形形狀的一條邊的長度和攝像元件33的外形形狀的一條邊的長度相同的情況相比,模制部65覆蓋的覆蓋量增大,這一點能夠更進一步提高模制部65與透鏡93E和攝像元件33之間的固定強度。
具體說明基于第23結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11的模制部65的固定強度。內(nèi)窺鏡11尤其是在最大外徑Dmax小于1.0mm的細徑的情況下,通過相對于正方形的攝像元件33而將透鏡93E設(shè)為長方形,能夠獲得較大的效果。即,前端部15由于護套61成為細徑而護套61的內(nèi)周面無限接近攝像元件33的角部(陽角)。當(dāng)成為這樣的結(jié)構(gòu)時,在透鏡93的外形形狀為與攝像元件33相同的正方形的情況下,同樣地護套61的內(nèi)周面也接近透鏡93的角部。其結(jié)果,透鏡93難以確保角部與護套61的接合強度。對于此,根據(jù)第23結(jié)構(gòu)例,通過相對于正方形的攝像元件33將透鏡93E設(shè)為長邊與攝像元件33的邊相同長度的長方形,能夠使透鏡93E的角部與護套61的內(nèi)周面分離。也就是說,在護套61的內(nèi)周面與透鏡93E的角部之間能夠確保護套用粘接劑的空間。其結(jié)果,在特別細徑的內(nèi)窺鏡11中也能夠確保護套61與透鏡93E的固定強度。
<第24結(jié)構(gòu)例>
圖31是表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中的透鏡93F為八角形且攝像元件33為正方形的例子的立體圖。圖32是圖31的側(cè)視圖。第24結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11的透鏡93F的外形形狀為八角形。換言之,透鏡93F為八棱柱狀。該八角形為將相同長度的4個短邊141與相同長度的4個長邊143交替地排列連接,從而使相向的短邊141彼此平行并使相向的長邊143彼此平行。換言之,成為將四角形的四角以45度的角度取倒角的形狀。透鏡93F取倒角的部分為短邊141。在該情況下,在圖31中例示了四角形為正方形的情況。攝像元件33的一條邊的長度與透鏡93F的相向的一對長邊間的距離相同。
在第24結(jié)構(gòu)例中,在透鏡93F被接合的攝像元件33的面上,4個陰角面145超出透鏡93F的短邊141而露出。也就是說,在透鏡93F與攝像元件33之間形成4個臺階部。該陰角面145被模制部65覆蓋。物鏡護罩玻璃91F、光圈51F形成為與透鏡93F相同的外形形狀。
根據(jù)第24結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述同樣的小型化(例如前端側(cè)的插入部位的外徑的細徑化)以及成本降低以外,還由于攝像元件33的陰角面145被模制部65覆蓋,因此透鏡93F與攝像元件33之間的臺階部埋入模制部65,與透鏡93的外形形狀的一條邊的長度和攝像元件33的外形形狀的一條邊的長度相同的情況相比,模制部65覆蓋的覆蓋量增大,這一點能夠提高模制部65與透鏡93F和攝像元件33之間的固定強度。另外,透鏡93F通過設(shè)為八角形,能夠確保與大致正方形的情況相同面積的凸曲面部97,不用為了確保固定強度而使光學(xué)特性降低。也就是說,八角形的透鏡93F與正方形的情況同樣地在能夠確保光學(xué)特性的同時提高固定強度。
另外,根據(jù)第24結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11,具有在透鏡93F的光軸或通過透鏡中心的軸方向的垂直方向上的外形形狀中相對于八角形的長邊而對短邊取倒角的結(jié)構(gòu)。由此,與第三結(jié)構(gòu)例的內(nèi)窺鏡11(例如參照圖15)相比,能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)窺鏡11的前端側(cè)(例如被插入體內(nèi)一側(cè))的更細徑化。
以上參照附圖說明了各種實施方式,但是本發(fā)明當(dāng)然不限定于所述的例子。只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員,顯然能夠在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)想到各種變更例或修正例,應(yīng)理解的是這些各種變更例或修正例當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護范圍。另外,也可以在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi),將上述實施方式中的各結(jié)構(gòu)要素任意地組合。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀同所述單透鏡的外形形狀相同;元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;以及粘接用樹脂,其用于將己使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃固定,其中,所述攝像元件的一條邊的長度為0.5mm以下,所述單透鏡形成為棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面且攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,所述粘接面的外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為圓角正方形形狀的大致方形形狀。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,所述粘接面的外周部為正方形形狀且內(nèi)周部為與圓型罩形狀的所述凸曲面呈同心圓狀的圓形形狀。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,圓型罩形狀的所述凸曲面的外周部是與所述單透鏡的外形的正方形的四邊對應(yīng)的圓周上的四個部分被局部切除得到的鼓型形狀。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,所述單透鏡從所述凸曲面的外周部到所述粘接面的內(nèi)周部為止具有從透鏡中心朝向著外周擴展的傾斜面,當(dāng)設(shè)所述傾斜面的角度為從所述單透鏡的中心觀察的開口的角度θA時,60°≤θA≤90°。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,所述粘接面具有從所述周緣部的內(nèi)周部向外周部的方向傾斜的錐形狀的傾斜部。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,所述粘接面具有50μm以上的粘接寬度。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:攝像元件,其設(shè)置于插入部的前端部,攝像面被元件護罩玻璃覆蓋;單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形;以及粘接用樹脂,其用于將所述單透鏡與所述元件護罩玻璃固定,其中,所述單透鏡形成為棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面且攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面,所述周緣部具有從所述端面朝向所述凸面的透鏡面傾斜的錐形狀的傾斜部。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;物鏡護罩玻璃,其覆蓋所述單透鏡的被攝體側(cè)的面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;以及粘接用樹脂,其用于將已使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃固定,其中,所述單透鏡由被攝體側(cè)的第一面具有平面且攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面,所述攝像元件的一條邊的長度為0.5mm以下。
另外,本發(fā)明還提供一種在所述物鏡護罩玻璃與所述單透鏡之間設(shè)置光圈的內(nèi)窺鏡。
另外,本發(fā)明還提供一種所述元件護罩玻璃由厚度SGt為0.1mm≤SGt≤0.5mm、折射率ndR為1.3≤ndR≤2.0的光學(xué)材料構(gòu)成的內(nèi)窺鏡。
另外,本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡,在將所述單透鏡的焦距下的從攝像側(cè)的成像點到所述元件護罩玻璃的被攝體側(cè)端面的距離設(shè)為x(0≤x≤f)、將從只有空氣的狀態(tài)的所述單透鏡向所述攝像側(cè)的成像點射出的光線相對于光軸的最大角度設(shè)為θair、將從包括所述元件護罩玻璃的狀態(tài)的所述單透鏡經(jīng)由所述元件護罩玻璃向所述攝像側(cè)的成像點射出的光線相對于光軸的最大角度設(shè)為θgl時,所述單透鏡和所述元件護罩玻璃由滿足0.1≤x·(tanθair)/(tanθgl)≤0.5的、焦距f、光圈值FNO、折射率ndR的組合形成。
另外,本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡,沿著所述單透鏡設(shè)置照明單元,包括所述單透鏡和所述照明單元的前端部的最大外徑為1.0mm。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;粘接用樹脂,其用于將已使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃固定;以及傳輸線纜,其具有4條電線,該4條電線與設(shè)置于所述攝像元件的4個導(dǎo)體連接部分別連接,其中,所述攝像元件的一條邊的長度為0.5mm以下,所述4條電線與配置在所述攝像元件的具有正方形形狀的后端面的四角的4個導(dǎo)體連接部分別連接,所述單透鏡的中央部在攝像側(cè)具有構(gòu)成凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為長邊與短邊交替排列的八角形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀同所述單透鏡的外形形狀相同;元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述單透鏡的外形形狀相同;粘接用樹脂,其用于將已使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃固定;以及傳輸線纜,其具有4條電線,該4條電線與設(shè)置于所述攝像元件的4個導(dǎo)體連接部分別連接,其中,所述攝像元件的一條邊的長度為0.5mm以下,所述4條電線與配置在所述攝像元件的具有八角形狀的后端面的所述短邊附近的四角的4個導(dǎo)體連接部分別連接,所述單透鏡的中央部在攝像側(cè)具有構(gòu)成凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為四角形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形,該攝像元件的一條邊的長度比所述單透鏡的最長邊的長度長或與所述單透鏡的最長邊的長度相同;以及元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述攝像元件的外形形狀相同,其中,己使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃通過粘接用樹脂而被固定,所述單透鏡形成為棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面、攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
另外,本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡,所述單透鏡的在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形,所述單透鏡的外形形狀的一條邊的長度比所述攝像元件的外形形狀的一條邊的長度小。
另外,本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡,所述單透鏡的在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀為長方形。
另外,本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡,具有:單透鏡,其在與光軸垂直的方向上的外形形狀為相向的長邊與相向的短邊交替排列的八角形;攝像元件,其在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀為正方形,該攝像元件的一條邊的長度與所述單透鏡的相向的一對長邊間的距離相同;以及元件護罩玻璃,其覆蓋所述攝像元件的攝像面,在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀與所述攝像元件的外形形狀相同,其中,已使所述單透鏡的光軸與所述攝像面的中心一致的所述單透鏡和所述元件護罩玻璃通過粘接用樹脂而被固定,所述單透鏡形成為八棱柱狀,由被攝體側(cè)的第一面具有平面、攝像側(cè)的第二面具有凸面的透鏡構(gòu)成,所述單透鏡的中央部在所述攝像側(cè)具有構(gòu)成所述凸面的透鏡面的隆起為大致球面狀的凸曲面,所述單透鏡的周緣部的端面為平面,并且所述單透鏡的周緣部在所述端面的整個區(qū)域具有與所述元件護罩玻璃粘接的粘接面。
另外,本發(fā)明還提供一種內(nèi)窺鏡,所述單透鏡具有在與所述光軸垂直的方向上的外形形狀中相對于所述長邊而對所述短邊取倒角的結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明具有對于內(nèi)窺鏡能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、成本降低的效果,作為例如在醫(yī)療手術(shù)等中使用的細徑的內(nèi)窺鏡等是有用的。