撮像ユニットおよび撮像モジュール
【課題】簡易に製造可能である撮像ユニットおよび撮像モジュールを提供すること。
【解決手段】光を入射する入射面３３ｂと、入射面３３ｂから入射した光を入射面３３ｂと異なる方向に反射する反射面３３ｃと、入射面３３ｂと直交する方向から入射し、反射面３３ｃで反射された光を直進させて外部に出射する出射面３３ｄとを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状のプリズム３３と、出射面３３ｄから出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子３２と、一端の少なくとも一部の外縁部からプリズム３３の側面形状に応じて突出し、入射面３３ｂの位置を規定してプリズム３３を保持する円筒状の撮像ホルダ３１と、を備えた。
【解決手段】光を入射する入射面３３ｂと、入射面３３ｂから入射した光を入射面３３ｂと異なる方向に反射する反射面３３ｃと、入射面３３ｂと直交する方向から入射し、反射面３３ｃで反射された光を直進させて外部に出射する出射面３３ｄとを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状のプリズム３３と、出射面３３ｄから出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子３２と、一端の少なくとも一部の外縁部からプリズム３３の側面形状に応じて突出し、入射面３３ｂの位置を規定してプリズム３３を保持する円筒状の撮像ホルダ３１と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および光学部材を有する撮像ユニットおよび撮像モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機、被検者の臓器内部を観察するための内視鏡システムなど、各種に対応した電子撮像モジュールが登場している。このうち、内視鏡システムは、可撓性を有する細長の挿入具の先端部に撮像素子を実装した撮像ユニットが内蔵されており、この挿入具を体腔内に挿入することによって、被検部位の観察等を行っている。
【０００３】
この撮像ユニットは、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を内蔵し、レンズ等の光学系によって撮像素子の受光部に被写体の光学像を結像し、この撮像素子の光電変換処理によって被写体の画像データを撮像する。
【０００４】
ここで、従来から、被験者の負担軽減などのために、内視鏡装置には挿入具先端部の細径化が求められている。近年では、この挿入具先端部の細径化によって撮像ユニット用に使用できる光軸に対する鉛直面の面積が狭くなった場合でも撮像素子上に十分な受光面積を確保できるように、対物レンズ系の光軸と略平行に配置した撮像素子上にプリズムを載置した撮像ユニットが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の撮像ユニットは、プリズムにカバーガラスを貼り付けた部組を撮像ホルダの一端に嵌め込み、さらに、撮像ホルダの他端にレンズユニットを取り付けるという複雑な製造工程によって製造されていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易に製造可能である撮像ユニットおよび撮像モジュール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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材と、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子と、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記撮像ホルダは、前記入射面の最大径に応じた円筒状の内部空間を形成する開口部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に平面状に延びる複数の光学部材側平面部を有し、前記開口部は、前記光学部材側平面部の位置に応じて設けられる平面状をなすホルダ側平面部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数の凹部を有し、前記開口部は、前記凹部の位置に応じて設けられ、前記凹状の内部空間に収容可能な平板状をなして突出する突出部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記撮像ホルダは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数の棒状部材を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダを有する撮像ユニットと、両端が開口し、一端から入射した光を集光するとともに、該集光した光を射出するレンズ、および該レンズを保持する中空のレンズホルダを有するレンズユニットと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子に連結し、光の入射方向からみて略円をなす柱状のプリズムと、少なくとも一部がプリズムの側面形状に応じて突出し、プリズムの光の入射面の位置を規定してプリズムを保持する円筒状の撮像ホルダとを嵌め合わせるのみで、撮像ユニットおよび撮像モジュールを簡易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図４】図４は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図５】図５は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図６】図６は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図７】図７は、図２に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図８】図８は、図２に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図９に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図１２】図１２は、図９に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図９に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３にかかる撮像モジュールを示す側面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図１６】図１６は、図１４に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図１７】図１７は、図１４に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図１８】図１８は、図１４に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図１９】図１９は、図１４に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態４にかかる撮像モジュールを示す側面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態４にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図２２】図２２は、図２０に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図２３】図２３は、図２０に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１における内視鏡装置について説明する。図１は、本実施の形態１における内視鏡装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１における内視鏡装置１は、細長な挿入部２と、この挿入部２の基端側であって内視鏡装置操作者が把持する操作部３と、この操作部３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード４とを備える。ユニバーサルコード４は、ライトガイドケーブルや電気系ケーブルなどを内蔵する。
【００１８】
挿入部２は、ＣＣＤなどの撮像素子を有する撮像モジュールを内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒によって構成され湾曲自在の湾曲部６と、この湾曲部６の基端側に設けられた長尺であって可撓性を有する可撓管部７とを備える。
【００１９】
ユニバーサルコード４の延伸側端部にはコネクタ部８が設けられており、コネクタ部８には、光源装置に着脱自在に接続されるライトガイドコネクタ９、ＣＣＤなどで光電変換した被写体像の電気信号を信号処理装置や制御装置に伝送するための電気接点部１０、先端部５のノズルに空気を送るための送気口金１１などが設けられている。なお、光源装置は、ハロゲンランプなどが内蔵されたものであり、ハロゲンランプからの光を、ライトガイドコネクタ９を介して接続された内視鏡装置１へ照明光として供給する。また、信号処理装置や制御装置は、撮像素子に電源を供給し、撮像素子から光電変換された電気信号が入力される装置であり、撮像素子によって撮像された電気信号を処理して接続する表示装置に画像を表示させるとともに、撮像素子のゲイン調整などの制御および駆動を行なう駆動信号の出力を行なう。
【００２０】
操作部３には湾曲部６を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ１２、体腔内に生検鉗子、レーザプローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部１３、信号処理装置や制御装置あるいは送気、送水、送ガス手段などの周辺機器の操作を行なう複数のスイッチ１４が設けられている。処置具挿入口に処置具が挿入された内視鏡装置１は、内部に設けられた処置具挿通用チャンネルを経て処置具の先端処置部を突出させ、たとえば生検鉗子によって患部組織を採取する生検などを行なう。
【００２１】
つぎに、内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュールの構成について説明する。図２は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。図３は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。図４は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す分解斜視図である。図３は、図２に示す撮像ユニットの断面図であり、撮像ユニットを構成する撮像素子の受光部表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。
【００２２】
図１に示す内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５は、複数の対物レンズを有するレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０とによって構成される（図４参照）。
【００２３】
レンズユニット２０は、遮光材料で形成された両端が開口した中空円筒形のレンズホルダ２１と、外部からの光を集光するレンズ２２，２３，２４と、外部からの光を透過させる観察窓２５とによって構成される。
【００２４】
レンズホルダ２１の開口サイズは、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５の外周と合致する大きさであり、図３に示すように、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５は、それぞれの中心が同一軸（軸Ｎ１）上に位置するように、レンズホルダ２１内部に組みつけられる。レンズホルダ２１の各光学部材の組み付け時には、レンズホルダ２１の外径中心軸と、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５の中心、すなわちレンズ２２，２３，２４および観察窓２５によって構成されるレンズユニット２０の光軸中心とは一致するように、各光学部材およびレンズホルダ２１の形状が設計されている。なお、レンズホルダ２１は、たとえば耐食鋼で形成されており、少なくとも外側は遮光されている。
【００２５】
レンズホルダ２１端部の開口部２１ａから観察窓２５を介してレンズホルダ２１内部に入射した外部からの光は、レンズ２２，２３，２４によって集光される。そして、レンズ２２，２３，２４によって集光された集光光は、レンズホルダ２１他端の開口部２１ｂから出射する。レンズホルダ２１の開口部２１ｂ側の出射側端部の厚さは、周方向のいずれもほぼ均一な厚さである。
【００２６】
撮像ユニット３０は、両端が開口した中空の撮像ホルダ３１と、撮像対象からの光を受光して光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム３３と、撮像素子３２およびプリズム３３上に載置され、撮像素子３２と電気的に接続する基板３４とによって構成される。撮像ホルダ３１は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００２７】
撮像素子３２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等に例示されるベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光して被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。図３に示すように、撮像素子３２には、チップ基板の上面に、被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する受光部３２ａが形成されている。撮像ユニット３０完成時にレンズユニット２０の光軸と受光部３２ａ面とは略平行となるように撮像素子３２は配置される。
【００２８】
受光部３２ａは、格子形状等の所定の形状に配置される画素群、および、光を効率よく集光するために画素群上に形成されるマイクロレンズ等を用いて実現される。受光部３２ａの表面は長方形をなし、受光部３２ａは撮像素子３２のチップ基板上の所定位置に形成される。また、撮像素子３２は、撮像動作を実行するための駆動回路が形成された駆動回路部（図示しない）と、外部接続用電極（図示しない）とを備える。
【００２９】
撮像素子３２は、外部接続用電極と基板３４の外部接続用電極とが導線３５で接続される。このとき、撮像素子３２は、受光部３２ａが形成された面に基板３４を載置する。受光部３２ａは、受光した光を光電変換処理し、駆動回路部は、受光部３２ａにおいて光電変換処理された信号をもとに被写体の画像信号を生成し、この生成した画像信号を、外部接続用電極を介して基板３４に出力する。基板３４に出力された画像信号は、基板３４に接続された導線３５を介して配線ケーブル３６によって画像信号が信号処理装置や制御装置に伝送される。なお、基板３４には、信号制御用の部品３４ａが実装される場合もある。
【００３０】
図５は、図２に示す撮像モジュール１５のプリズム３３を示す斜視図である。図６は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。プリズム３３は、撮像素子３２の受光部３２ａ上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３３は、図５，６に示すように、円柱状部材を用いて形成され、この円柱状の中心軸に垂直な断面が略円弧状をなす側面を形成する側面部３３ａと、側面部３３ａの一方の端部に設けられ、円柱の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面３３ｂと、側面部３３ａの他方の端部に設けられ、円柱の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面３３ｂに入射した光を反射する反射面３３ｃと、入射面３３ｂと反射面３３ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面３３ｂと直交する方向から入射し、反射面３３ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面３３ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面３３ｄと、を有する。側面部３３ａ（入射面３３ｂ）は、光の入射方向（入射面３３ｂを正面とした方向）からみて略円をなしている。
【００３１】
プリズム３３によって軸Ｎ２方向に屈折された光は、出射面３３ｄから出射され、撮像素子３２の受光部３２ａで受光される。また、プリズム３３の底面（出射面３３ｄ）には、受光部３２ａのマイクロレンズの直上にエアギャップを形成するための凹部（図示しない）が形成される。また、図３に示すように、プリズム３３は、プリズム３３の入射面３３ｂの点Ｃ１で示す位置を通った光が、プリズム３３の屈折面で屈折後に撮像素子３２の受光部３２ａの中心Ｃ２に到達するように撮像素子３２上に実装されている。この点Ｃ１は、プリズム３３の入射面３３ｂのうち、受光部３２ａで受光される光が入射する領域である基準領域の中心に該当する。
【００３２】
図７は、図２に示す撮像モジュール１５の撮像ホルダ３１を示す斜視図である。撮像ホルダ３１は、略円筒状をなし、内部にレンズホルダ２１およびプリズム３３の一部を収容するものであって、一方の端部側に設けられ、プリズム３３の入射面３３ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３１ａと、他方の端部側に設けられ、レンズホルダ２１の接続側端部の外周の径に応じた内部空間を形成するレンズ側開口部３１ｂ（図３参照）と、プリズム側開口部３１ａの内部側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部３１ｄと、を有する。また、プリズム側開口部３１ａは、円筒側面の一部が切り欠かれた切欠き形状をなす切欠部３１ｃを有する。平板部３１ｄには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔３１ｅが形成されている。
【００３３】
撮像ホルダ３１は、プリズム側開口部３１ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３３を収容して、プリズム３３を撮像ホルダ３１内に組み付けるとともに、レンズ側開口部３１ｂにおいて、レンズホルダ２１を撮像ホルダ３１内に組み付ける。組み付け時、プリズム３３の入射面３３ｂは、撮像ホルダ３１の平板部３１ｄに当て付けられ、面接触している。この際、プリズム３３の入射面３３ｂと撮像ホルダ３１の平面部３１ｄ間にフレア絞りを挿入、もしくはプリズム３３の入射面３３ｂにフレア絞りを蒸着してもよい（図示しない）。これにより、撮像ホルダ３１とプリズム３３との軸Ｎ１方向の位置が決められる。
【００３４】
このとき、図８に示すように、プリズム３３の入射面３３ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３１ａは、プリズム３３の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム３３が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ１が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム３３を保持する。すなわち、プリズム側開口部３１ａは、内周面によってプリズム３３を保持することによって、プリズム３３の光軸のずれを防止する。
【００３５】
ここで、レンズホルダ２１の光出射側端部の外径と、撮像ホルダ３１の光入射側端部の内径とは一致するように設定されている。すなわち、レンズホルダ２１の撮像ホルダ３１接続側の開口部の外径と、撮像ホルダ３１のレンズ側開口部３１ｂの内径とは、同径である。
【００３６】
このため、図４に示す矢印のように、レンズホルダ２１の光出射側端部が、撮像ホルダ３１内部に差し込まれることによって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部とを直接嵌合することが可能である。
【００３７】
このように、レンズホルダ２１および撮像ホルダ３１は、レンズユニット２０の各構成部材の大きさ、撮像ホルダ３１の各構成部材の大きさおよび各光学系の光軸などをもとに、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズホルダ２１に組み付けられたレンズ２２，２３，２４の光軸中心が、撮像ホルダ３１内部に固定されるプリズム３３の基準領域の中心である点Ｃ１を通るように、形状が設計されている。また、プリズム３３の側面部３３ａの一部が撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの基準領域の中心である点Ｃ１とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面によって位置規定される。
【００３８】
また、プリズム３３は、プリズム３３の入射面３３ｂの基準領域の中心である点Ｃ１を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム３３の入射面３３ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０の撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００３９】
上述した実施の形態１によれば、撮像モジュール１５において、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ１とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の外周が、撮像ホルダ３１の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３３の入射面３３ｂ側の端部と、撮像ホルダ３１の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０の撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００４０】
ここで、撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの外周形状は、プリズム３３の入射面３３ｂ側の外周に応じた円弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム３３を撮像ホルダ３１に嵌合させることができる。このため、プリズム３３の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００４１】
また、撮像モジュール１５は、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の入射面３３ｂ側端部と撮像ホルダ３１の各端部とが、他の部材を介さずにそれぞれ直接嵌合可能であるため、内視鏡装置の挿入具先端部の細径化を図ることができるとともに、部材介在による光量の損失も低減でき良好な画像を取得できる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００４３】
図９は、本実施の形態２にかかる撮像モジュール１５ａを示す分解斜視図である。図９に示すように、実施の形態２にかかる撮像モジュール１５ａは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ａとによって構成される。
【００４４】
撮像ユニット３０ａは、両端が開口した中空の撮像ホルダ３７と、撮像対象からの光を光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム３８とによって構成される。撮像ホルダ３７は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００４５】
図１０は、図９に示す撮像モジュール１５ａのプリズム３８を示す斜視図である。図１１は、図９に示す撮像モジュール１５ａのプリズム３８を示す側面図である。プリズム３８は、撮像素子３２の受光部３２ａ（図３参照）上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３８は、図１０，１１に示すように、円柱状部材を用いて形成され、この円柱状の中心軸に垂直な断面が略円弧状をなす側面を形成する３８ａと、側面部３８ａの一方の端部に設けられ、円筒の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面３８ｂと、側面部３８ａの他方の端部に設けられ、円筒の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面３８ｂに入射した光を反射する反射面３８ｃと、入射面３８ａと反射面３８ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面３８ｂと直交する方向から入射し、反射面３８ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面３８ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面３８ｄと、を有する。側面部３８ａ（入射面３８ｂ）は、光の入射方向（入射面３８ｂを正面とした方向）からみて略円をなしている。
【００４６】
また、プリズム３８は、側面部３８ａの出射面３８ｄと異なる箇所に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延びる複数（本実施の形態２では２つ）のプリズム側平面部３８ｅと、を有する。なお、プリズム側平面部３８ｅは、側面部３８ａの直径（最大径）上に位置する外周側に設けられることが好ましい。
【００４７】
図１２は、図９に示す撮像モジュール１５ａの撮像ホルダ３７を示す斜視図である。撮像ホルダ３７は、上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、プリズム側開口部３７ａに代えて、プリズム３８の入射面３８ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３７ａを有する。また、プリズム側開口部３７ａは、円筒側面の一部が切り欠かれた切欠き形状をなす切欠部３７ｂと、各平面部３８ｅの相対位置関係に応じてプリズム側開口部３７ａの内周面に設けられる複数（本実施の形態２では２つ）のホルダ側平面部３７ｃとを有する。
【００４８】
撮像ホルダ３７は、プリズム側開口部３７ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３８を収容して、プリズム３８を撮像ホルダ３７内に組み付ける。このとき、図１３に示すように、プリズム３８の側面部３８ａの一部が撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３７ａは、プリズム３８の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム３８が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ３が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム３８を保持する。すなわち、プリズム側開口部３７ａは、内周面によってプリズム３８を保持することによって、プリズム３８の光軸のずれを防止する。なお、ホルダ側平面部３７ｃ間の距離は、プリズム側平面部３８ｅ間の距離より大きく設計される。
【００４９】
ここで、プリズム３８の入射面３８ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３８の入射面３８ｂの基準領域の中心である点Ｃ３とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面によって位置規定される。また、プリズム３８が撮像ホルダ３７に嵌合された状態で中心軸まわりに自転した場合、プリズム側平面部３８ｅの端部がホルダ側平面部３７ｃに当接するため、プリズム３８のプリズム側開口部３７ａ内での回転量が規制される。
【００５０】
また、プリズム３８は、上述した実施の形態１と同様、プリズム３８の入射面３８ｂの基準領域の中心である点Ｃ３を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２（図３参照）に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム３８の入射面３８ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３７の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０ａの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００５１】
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ａにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ３とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３８の外周が、撮像ホルダ３７の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３８の入射面３８ｂ側の端部と、撮像ホルダ３７の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ａの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００５２】
ここで、撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの外周形状は、プリズム３８の入射面３８ｂ側の外周に応じた弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム３８を撮像ホルダ３７に嵌合させることができる。このため、プリズム３８の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００５３】
また、撮像ホルダ３７のホルダ側平面部３７ｃおよびプリズム３８のプリズム側平面部３８ｅによって、撮像ホルダ３７内におけるプリズム３８の回転量を規制することができるため、嵌合の容易性を実現するとともに、撮像ホルダ３７に対するプリズム３８の周方向における大まかな位置決めを行うことができる。
【００５４】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００５５】
図１４は、本実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂを示す側面図である。図１５は、本実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂを示す分解斜視図である。図１４，１５に示すように、実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ｂとによって構成される。
【００５６】
撮像ユニット３０ｂは、両端が開口した中空の撮像ホルダ３９と、撮像対象からの光を光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム４０とによって構成される。撮像ホルダ３９は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００５７】
図１６は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂのプリズム４０を示す斜視図である。図１７は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂのプリズム４０を示す側面図である。プリズム４０は、撮像素子３２の受光部３２ａ（図３参照）上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム４０は、図１６，１７に示すように、断面が略円をなす側面を形成する側面部４０ａと、側面部４０ａの一方の端部に設けられ、円筒の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面４０ｂと、側面部４０ａの他方の端部に設けられ、円筒の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面４０ｂに入射した光を反射する反射面４０ｃと、入射面４０ｂと反射面４０ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面４０ｂと直交する方向から入射し、反射面４０ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面４０ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面４０ｄと、を有する。
【００５８】
また、プリズム４０は、側面部４０ａの出射面４０ｄと異なる箇所に設けられ、円筒の中心軸方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数（本実施の形態３では２つ）の凹部４０ｅと、を有する。なお、凹部４０ｅは、側面部４０ａの直径（最大径）上に位置する外周側に設けられることが好ましい。
【００５９】
図１８は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂの撮像ホルダ３９を示す斜視図である。撮像ホルダ３９は、レンズユニット２１との連結側が上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、レンズユニット２１との連結側と異なる側の端部に設けられ、プリズム４０の入射面４０ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３９ａと、プリズム側開口部３９ａの内部側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部３９ｃと、を有する。また、プリズム側開口部３９ａは、各凹部４０ｅの相対位置関係に応じてプリズム側開口部３９ａの内周面に設けられ、平板部３９ｃからプリズム側開口部３９ａの内部壁面に沿って平板状に突出する複数（本実施の形態３では２つ）の突出部３９ｂを有する。平板部３９ｃには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔３９ｄが形成されている。
【００６０】
撮像ホルダ３９は、プリズム側開口部３９ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム４０を収容して、プリズム４０を撮像ホルダ３９内に組み付ける。このとき、図１９に示すように、プリズム４０の側面部４０ａの一部が撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３９ａは、プリズム４０の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム４０が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ４が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム４０を保持する。すなわち、プリズム側開口部３９ａは、内周面によってプリズム４０を保持することによって、プリズム４０の光軸のずれを防止する。なお、軸Ｎ１（図３参照）に直交する方向の断面において、凹部４０ｅの突出部３９ｂを収容する領域の面積は、突出部３９ｂの面積より大きく設計される。
【００６１】
ここで、プリズム４０の入射面４０ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム４０の入射面４０ｂの基準領域の中心である点Ｃ４とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面によって位置規定される。また、プリズム４０が撮像ホルダ３９に嵌合された状態で中心軸まわりに自転した場合、凹部４０ｅの内部壁面に突出部３９ｂが当接するため、プリズム４０のプリズム側開口部３９ａ内での回転量が規制される。
【００６２】
また、プリズム４０は、上述した実施の形態１と同様、プリズム４０の入射面４０ｂの基準領域の中心である点Ｃ４を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２（図３参照）に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム４０の入射面４０ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３９の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０ｂの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００６３】
上述した実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ｂにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム４０の入射面４０ｂの中心である点Ｃ４とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム４０の外周が、撮像ホルダ３９の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム４０の入射面４０ｂ側の端部と、撮像ホルダ３９の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ｂの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００６４】
ここで、撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの外周形状は、プリズム４０の入射面４０ｂ側の外周に応じた弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム４０を撮像ホルダ３９に嵌合させることができる。このため、プリズム４０の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００６５】
また、撮像ホルダ３９の突出部３９ｂおよびプリズム４０の凹部４０ｅによって、撮像ホルダ３９内におけるプリズム４０の回転量を規制することができるため、嵌合の容易性を実現するとともに、撮像ホルダ３９に対するプリズム４０の周方向における大まかな位置決めを行うことができる。
【００６６】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６７】
図２０は、本実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃを示す側面図である。図２１は、本実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃを示す分解斜視図である。図２０，２１に示すように、実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ｃとによって構成される。
【００６８】
撮像ユニット３０ｃは、両端が開口した中空の撮像ホルダ４１と、上述した撮像素子３２およびプリズム３３とによって構成される。撮像ホルダ４１は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００６９】
図２２は、図２０に示す撮像モジュール１５ｃの撮像ホルダ４１を示す斜視図である。撮像ホルダ４１は、プリズム３３の入射面３３ｂの直径（最大径）より大きい直径の円筒状をなし、レンズユニット２１との連結側が上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、レンズユニット２１との連結側と異なる側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部４１ａを有する。また、平板部４１ａは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数（本実施の形態４では２つ）の棒状部材４１ｂを有する。また、平板部４１ａには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔４１ｃが形成されている。
【００７０】
撮像ユニット３０ｃでは、撮像ホルダ４１の平板部４１ａにおいて撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３３の入射面３３ｂを面接触させるとともに、棒状部材４１ｂと側面部３３ａとを当接させた後、接触部分を固定する。このとき、図２３に示すように、プリズム３３の側面部３３ａの一部が撮像ホルダ４１の棒状部材４１ｂと接触して位置決めされることによって、接触部分を固定する前に、プリズム３３が棒状部材４１ｂに接触した状態を維持しながら回転した場合、点Ｃ５が軸Ｎ１（図３参照）上に位置する状態を維持するようにプリズム３３を保持する。すなわち、棒状部材４１ｂは、側面部３３ａと接触した状態を維持することによって、プリズム３３の光軸のずれを防止する。
【００７１】
ここで、棒状部材４１ｂの配設位置は、例えば平板部４１ａの中心が点Ｃ５である場合、各棒状部材４１ｂの中心と点Ｃ５とをそれぞれ結ぶ線分のなす角度θが、０°＜θ＜１８０°であることが好ましい（図２３参照）。
【００７２】
上述した実施の形態４によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ｃにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ５とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の外周が、撮像ホルダ４１の内周面および棒状部材４１ｂによって位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３３の入射面３３ｂ側の端部と、撮像ホルダ４１の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ｃの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００７３】
また、実施の形態４にかかる撮像ユニット４１によれば、平板部４１ａおよび棒状部材４１ｂに対してプリズム３３を当て付けるのみで光軸に対する位置決めを行うことができるため、上述した実施の形態１〜３と比して、一段と容易に撮像モジュールを製造することができる。
【００７４】
図２４は、本実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。図２５は、本実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す平面図である。変形例にかかる撮像ホルダ４２のように、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部４１ｄに対して、凸状をなし、入射面３３ｂと当接する当接部４１ｅを設けてもよい。これにより、棒状部材４１ｂによる側面部３３ａとの線接触と、当接部４１ｅおよび入射面３３ｂの点（面）接触とによって、プリズム３３の光軸に対する位置決めを行うことも可能である。なお、当接部４１ｅは、平板部４１ｄの中心点Ｃ６を通過する平面Ｐで区切られる領域に対して、２つの棒状部材４１ｂを含む領域と異なる側の領域に設けられることが好ましい。
【００７５】
また、本実施の形態１〜４においては、内視鏡装置の挿入具の先端部に搭載される撮像ユニットを例に説明したが、もちろん、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像モジュールに適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 内視鏡装置
２ 挿入部
３ 操作部
４ ユニバーサルコード
５ 先端部
６ 湾曲部
７ 可撓管部
８ コネクタ部
９ ライトガイドコネクタ
１０ 電気接点部
１１ 送気口金
１２ 湾曲ノブ
１３ 処置具挿入部
１４ スイッチ
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 撮像モジュール
２０ レンズユニット
２１ レンズホルダ
２２，２３，２４ レンズ
２５ 観察窓
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 撮像ユニット
３１，３７，３９，４１，４２ 撮像ホルダ
３１ａ，３７ａ，３９ａ プリズム側開口部
３１ｂ レンズ側開口部
３１ｃ，３７ｂ 切欠部
３１ｄ，３９ｃ，４１ａ 平板部
３１ｅ，３９ｄ，４１ｃ 孔
３２ 撮像素子
３２ａ 受光部
３３，３８，４０ プリズム
３３ａ，３８ａ，４０ａ 側面部
３３ｂ，３８ｂ，４０ｂ 入射面
３３ｃ，３８ｃ，４０ｃ 反射面
３３ｄ，３８ｄ，４０ｄ 出射面
３４ 基板
３４ａ 部品
３５ 導線
３６ 配線ケーブル
３７ｃ ホルダ側平面部
３８ｅ プリズム側平面部
３９ｂ 突出部
４０ｅ 凹部
４１ｂ 棒状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および光学部材を有する撮像ユニットおよび撮像モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機、被検者の臓器内部を観察するための内視鏡システムなど、各種に対応した電子撮像モジュールが登場している。このうち、内視鏡システムは、可撓性を有する細長の挿入具の先端部に撮像素子を実装した撮像ユニットが内蔵されており、この挿入具を体腔内に挿入することによって、被検部位の観察等を行っている。
【０００３】
この撮像ユニットは、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を内蔵し、レンズ等の光学系によって撮像素子の受光部に被写体の光学像を結像し、この撮像素子の光電変換処理によって被写体の画像データを撮像する。
【０００４】
ここで、従来から、被験者の負担軽減などのために、内視鏡装置には挿入具先端部の細径化が求められている。近年では、この挿入具先端部の細径化によって撮像ユニット用に使用できる光軸に対する鉛直面の面積が狭くなった場合でも撮像素子上に十分な受光面積を確保できるように、対物レンズ系の光軸と略平行に配置した撮像素子上にプリズムを載置した撮像ユニットが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の撮像ユニットは、プリズムにカバーガラスを貼り付けた部組を撮像ホルダの一端に嵌め込み、さらに、撮像ホルダの他端にレンズユニットを取り付けるという複雑な製造工程によって製造されていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易に製造可能である撮像ユニットおよび撮像モジュール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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材と、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子と、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記撮像ホルダは、前記入射面の最大径に応じた円筒状の内部空間を形成する開口部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に平面状に延びる複数の光学部材側平面部を有し、前記開口部は、前記光学部材側平面部の位置に応じて設けられる平面状をなすホルダ側平面部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数の凹部を有し、前記開口部は、前記凹部の位置に応じて設けられ、前記凹状の内部空間に収容可能な平板状をなして突出する突出部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記の発明において、前記撮像ホルダは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数の棒状部材を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる撮像モジュールは、光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダを有する撮像ユニットと、両端が開口し、一端から入射した光を集光するとともに、該集光した光を射出するレンズ、および該レンズを保持する中空のレンズホルダを有するレンズユニットと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子に連結し、光の入射方向からみて略円をなす柱状のプリズムと、少なくとも一部がプリズムの側面形状に応じて突出し、プリズムの光の入射面の位置を規定してプリズムを保持する円筒状の撮像ホルダとを嵌め合わせるのみで、撮像ユニットおよび撮像モジュールを簡易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図４】図４は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図５】図５は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図６】図６は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図７】図７は、図２に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図８】図８は、図２に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図９に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図１２】図１２は、図９に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図９に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３にかかる撮像モジュールを示す側面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図１６】図１６は、図１４に示す撮像モジュールのプリズムを示す斜視図である。
【図１７】図１７は、図１４に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。
【図１８】図１８は、図１４に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図１９】図１９は、図１４に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態４にかかる撮像モジュールを示す側面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態４にかかる撮像モジュールを示す分解斜視図である。
【図２２】図２２は、図２０に示す撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図２３】図２３は、図２０に示す撮像モジュールを示す部分断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１における内視鏡装置について説明する。図１は、本実施の形態１における内視鏡装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１における内視鏡装置１は、細長な挿入部２と、この挿入部２の基端側であって内視鏡装置操作者が把持する操作部３と、この操作部３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード４とを備える。ユニバーサルコード４は、ライトガイドケーブルや電気系ケーブルなどを内蔵する。
【００１８】
挿入部２は、ＣＣＤなどの撮像素子を有する撮像モジュールを内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒によって構成され湾曲自在の湾曲部６と、この湾曲部６の基端側に設けられた長尺であって可撓性を有する可撓管部７とを備える。
【００１９】
ユニバーサルコード４の延伸側端部にはコネクタ部８が設けられており、コネクタ部８には、光源装置に着脱自在に接続されるライトガイドコネクタ９、ＣＣＤなどで光電変換した被写体像の電気信号を信号処理装置や制御装置に伝送するための電気接点部１０、先端部５のノズルに空気を送るための送気口金１１などが設けられている。なお、光源装置は、ハロゲンランプなどが内蔵されたものであり、ハロゲンランプからの光を、ライトガイドコネクタ９を介して接続された内視鏡装置１へ照明光として供給する。また、信号処理装置や制御装置は、撮像素子に電源を供給し、撮像素子から光電変換された電気信号が入力される装置であり、撮像素子によって撮像された電気信号を処理して接続する表示装置に画像を表示させるとともに、撮像素子のゲイン調整などの制御および駆動を行なう駆動信号の出力を行なう。
【００２０】
操作部３には湾曲部６を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ１２、体腔内に生検鉗子、レーザプローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部１３、信号処理装置や制御装置あるいは送気、送水、送ガス手段などの周辺機器の操作を行なう複数のスイッチ１４が設けられている。処置具挿入口に処置具が挿入された内視鏡装置１は、内部に設けられた処置具挿通用チャンネルを経て処置具の先端処置部を突出させ、たとえば生検鉗子によって患部組織を採取する生検などを行なう。
【００２１】
つぎに、内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュールの構成について説明する。図２は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す斜視図である。図３は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す部分断面図である。図４は、図１に示す内視鏡装置の先端部に搭載される撮像モジュールを示す分解斜視図である。図３は、図２に示す撮像ユニットの断面図であり、撮像ユニットを構成する撮像素子の受光部表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。
【００２２】
図１に示す内視鏡装置１の先端部５に搭載される撮像モジュール１５は、複数の対物レンズを有するレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０とによって構成される（図４参照）。
【００２３】
レンズユニット２０は、遮光材料で形成された両端が開口した中空円筒形のレンズホルダ２１と、外部からの光を集光するレンズ２２，２３，２４と、外部からの光を透過させる観察窓２５とによって構成される。
【００２４】
レンズホルダ２１の開口サイズは、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５の外周と合致する大きさであり、図３に示すように、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５は、それぞれの中心が同一軸（軸Ｎ１）上に位置するように、レンズホルダ２１内部に組みつけられる。レンズホルダ２１の各光学部材の組み付け時には、レンズホルダ２１の外径中心軸と、レンズ２２，２３，２４および観察窓２５の中心、すなわちレンズ２２，２３，２４および観察窓２５によって構成されるレンズユニット２０の光軸中心とは一致するように、各光学部材およびレンズホルダ２１の形状が設計されている。なお、レンズホルダ２１は、たとえば耐食鋼で形成されており、少なくとも外側は遮光されている。
【００２５】
レンズホルダ２１端部の開口部２１ａから観察窓２５を介してレンズホルダ２１内部に入射した外部からの光は、レンズ２２，２３，２４によって集光される。そして、レンズ２２，２３，２４によって集光された集光光は、レンズホルダ２１他端の開口部２１ｂから出射する。レンズホルダ２１の開口部２１ｂ側の出射側端部の厚さは、周方向のいずれもほぼ均一な厚さである。
【００２６】
撮像ユニット３０は、両端が開口した中空の撮像ホルダ３１と、撮像対象からの光を受光して光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム３３と、撮像素子３２およびプリズム３３上に載置され、撮像素子３２と電気的に接続する基板３４とによって構成される。撮像ホルダ３１は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００２７】
撮像素子３２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ等に例示されるベアチップ状の半導体素子であり、被写体からの光を受光して被写体の画像を撮像する撮像機能を有する。図３に示すように、撮像素子３２には、チップ基板の上面に、被写体からの光を受光し、この受光した光を光電変換処理する受光部３２ａが形成されている。撮像ユニット３０完成時にレンズユニット２０の光軸と受光部３２ａ面とは略平行となるように撮像素子３２は配置される。
【００２８】
受光部３２ａは、格子形状等の所定の形状に配置される画素群、および、光を効率よく集光するために画素群上に形成されるマイクロレンズ等を用いて実現される。受光部３２ａの表面は長方形をなし、受光部３２ａは撮像素子３２のチップ基板上の所定位置に形成される。また、撮像素子３２は、撮像動作を実行するための駆動回路が形成された駆動回路部（図示しない）と、外部接続用電極（図示しない）とを備える。
【００２９】
撮像素子３２は、外部接続用電極と基板３４の外部接続用電極とが導線３５で接続される。このとき、撮像素子３２は、受光部３２ａが形成された面に基板３４を載置する。受光部３２ａは、受光した光を光電変換処理し、駆動回路部は、受光部３２ａにおいて光電変換処理された信号をもとに被写体の画像信号を生成し、この生成した画像信号を、外部接続用電極を介して基板３４に出力する。基板３４に出力された画像信号は、基板３４に接続された導線３５を介して配線ケーブル３６によって画像信号が信号処理装置や制御装置に伝送される。なお、基板３４には、信号制御用の部品３４ａが実装される場合もある。
【００３０】
図５は、図２に示す撮像モジュール１５のプリズム３３を示す斜視図である。図６は、図２に示す撮像モジュールのプリズムを示す側面図である。プリズム３３は、撮像素子３２の受光部３２ａ上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３３は、図５，６に示すように、円柱状部材を用いて形成され、この円柱状の中心軸に垂直な断面が略円弧状をなす側面を形成する側面部３３ａと、側面部３３ａの一方の端部に設けられ、円柱の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面３３ｂと、側面部３３ａの他方の端部に設けられ、円柱の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面３３ｂに入射した光を反射する反射面３３ｃと、入射面３３ｂと反射面３３ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面３３ｂと直交する方向から入射し、反射面３３ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面３３ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面３３ｄと、を有する。側面部３３ａ（入射面３３ｂ）は、光の入射方向（入射面３３ｂを正面とした方向）からみて略円をなしている。
【００３１】
プリズム３３によって軸Ｎ２方向に屈折された光は、出射面３３ｄから出射され、撮像素子３２の受光部３２ａで受光される。また、プリズム３３の底面（出射面３３ｄ）には、受光部３２ａのマイクロレンズの直上にエアギャップを形成するための凹部（図示しない）が形成される。また、図３に示すように、プリズム３３は、プリズム３３の入射面３３ｂの点Ｃ１で示す位置を通った光が、プリズム３３の屈折面で屈折後に撮像素子３２の受光部３２ａの中心Ｃ２に到達するように撮像素子３２上に実装されている。この点Ｃ１は、プリズム３３の入射面３３ｂのうち、受光部３２ａで受光される光が入射する領域である基準領域の中心に該当する。
【００３２】
図７は、図２に示す撮像モジュール１５の撮像ホルダ３１を示す斜視図である。撮像ホルダ３１は、略円筒状をなし、内部にレンズホルダ２１およびプリズム３３の一部を収容するものであって、一方の端部側に設けられ、プリズム３３の入射面３３ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３１ａと、他方の端部側に設けられ、レンズホルダ２１の接続側端部の外周の径に応じた内部空間を形成するレンズ側開口部３１ｂ（図３参照）と、プリズム側開口部３１ａの内部側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部３１ｄと、を有する。また、プリズム側開口部３１ａは、円筒側面の一部が切り欠かれた切欠き形状をなす切欠部３１ｃを有する。平板部３１ｄには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔３１ｅが形成されている。
【００３３】
撮像ホルダ３１は、プリズム側開口部３１ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３３を収容して、プリズム３３を撮像ホルダ３１内に組み付けるとともに、レンズ側開口部３１ｂにおいて、レンズホルダ２１を撮像ホルダ３１内に組み付ける。組み付け時、プリズム３３の入射面３３ｂは、撮像ホルダ３１の平板部３１ｄに当て付けられ、面接触している。この際、プリズム３３の入射面３３ｂと撮像ホルダ３１の平面部３１ｄ間にフレア絞りを挿入、もしくはプリズム３３の入射面３３ｂにフレア絞りを蒸着してもよい（図示しない）。これにより、撮像ホルダ３１とプリズム３３との軸Ｎ１方向の位置が決められる。
【００３４】
このとき、図８に示すように、プリズム３３の入射面３３ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３１ａは、プリズム３３の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム３３が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ１が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム３３を保持する。すなわち、プリズム側開口部３１ａは、内周面によってプリズム３３を保持することによって、プリズム３３の光軸のずれを防止する。
【００３５】
ここで、レンズホルダ２１の光出射側端部の外径と、撮像ホルダ３１の光入射側端部の内径とは一致するように設定されている。すなわち、レンズホルダ２１の撮像ホルダ３１接続側の開口部の外径と、撮像ホルダ３１のレンズ側開口部３１ｂの内径とは、同径である。
【００３６】
このため、図４に示す矢印のように、レンズホルダ２１の光出射側端部が、撮像ホルダ３１内部に差し込まれることによって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部とを直接嵌合することが可能である。
【００３７】
このように、レンズホルダ２１および撮像ホルダ３１は、レンズユニット２０の各構成部材の大きさ、撮像ホルダ３１の各構成部材の大きさおよび各光学系の光軸などをもとに、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズホルダ２１に組み付けられたレンズ２２，２３，２４の光軸中心が、撮像ホルダ３１内部に固定されるプリズム３３の基準領域の中心である点Ｃ１を通るように、形状が設計されている。また、プリズム３３の側面部３３ａの一部が撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの基準領域の中心である点Ｃ１とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの内周面によって位置規定される。
【００３８】
また、プリズム３３は、プリズム３３の入射面３３ｂの基準領域の中心である点Ｃ１を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム３３の入射面３３ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０の撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００３９】
上述した実施の形態１によれば、撮像モジュール１５において、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ１とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の外周が、撮像ホルダ３１の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３３の入射面３３ｂ側の端部と、撮像ホルダ３１の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０の撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００４０】
ここで、撮像ホルダ３１のプリズム側開口部３１ａの外周形状は、プリズム３３の入射面３３ｂ側の外周に応じた円弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム３３を撮像ホルダ３１に嵌合させることができる。このため、プリズム３３の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００４１】
また、撮像モジュール１５は、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の入射面３３ｂ側端部と撮像ホルダ３１の各端部とが、他の部材を介さずにそれぞれ直接嵌合可能であるため、内視鏡装置の挿入具先端部の細径化を図ることができるとともに、部材介在による光量の損失も低減でき良好な画像を取得できる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００４３】
図９は、本実施の形態２にかかる撮像モジュール１５ａを示す分解斜視図である。図９に示すように、実施の形態２にかかる撮像モジュール１５ａは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ａとによって構成される。
【００４４】
撮像ユニット３０ａは、両端が開口した中空の撮像ホルダ３７と、撮像対象からの光を光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム３８とによって構成される。撮像ホルダ３７は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００４５】
図１０は、図９に示す撮像モジュール１５ａのプリズム３８を示す斜視図である。図１１は、図９に示す撮像モジュール１５ａのプリズム３８を示す側面図である。プリズム３８は、撮像素子３２の受光部３２ａ（図３参照）上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３８は、図１０，１１に示すように、円柱状部材を用いて形成され、この円柱状の中心軸に垂直な断面が略円弧状をなす側面を形成する３８ａと、側面部３８ａの一方の端部に設けられ、円筒の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面３８ｂと、側面部３８ａの他方の端部に設けられ、円筒の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面３８ｂに入射した光を反射する反射面３８ｃと、入射面３８ａと反射面３８ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面３８ｂと直交する方向から入射し、反射面３８ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面３８ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面３８ｄと、を有する。側面部３８ａ（入射面３８ｂ）は、光の入射方向（入射面３８ｂを正面とした方向）からみて略円をなしている。
【００４６】
また、プリズム３８は、側面部３８ａの出射面３８ｄと異なる箇所に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延びる複数（本実施の形態２では２つ）のプリズム側平面部３８ｅと、を有する。なお、プリズム側平面部３８ｅは、側面部３８ａの直径（最大径）上に位置する外周側に設けられることが好ましい。
【００４７】
図１２は、図９に示す撮像モジュール１５ａの撮像ホルダ３７を示す斜視図である。撮像ホルダ３７は、上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、プリズム側開口部３７ａに代えて、プリズム３８の入射面３８ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３７ａを有する。また、プリズム側開口部３７ａは、円筒側面の一部が切り欠かれた切欠き形状をなす切欠部３７ｂと、各平面部３８ｅの相対位置関係に応じてプリズム側開口部３７ａの内周面に設けられる複数（本実施の形態２では２つ）のホルダ側平面部３７ｃとを有する。
【００４８】
撮像ホルダ３７は、プリズム側開口部３７ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３８を収容して、プリズム３８を撮像ホルダ３７内に組み付ける。このとき、図１３に示すように、プリズム３８の側面部３８ａの一部が撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３７ａは、プリズム３８の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム３８が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ３が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム３８を保持する。すなわち、プリズム側開口部３７ａは、内周面によってプリズム３８を保持することによって、プリズム３８の光軸のずれを防止する。なお、ホルダ側平面部３７ｃ間の距離は、プリズム側平面部３８ｅ間の距離より大きく設計される。
【００４９】
ここで、プリズム３８の入射面３８ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３８の入射面３８ｂの基準領域の中心である点Ｃ３とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの内周面によって位置規定される。また、プリズム３８が撮像ホルダ３７に嵌合された状態で中心軸まわりに自転した場合、プリズム側平面部３８ｅの端部がホルダ側平面部３７ｃに当接するため、プリズム３８のプリズム側開口部３７ａ内での回転量が規制される。
【００５０】
また、プリズム３８は、上述した実施の形態１と同様、プリズム３８の入射面３８ｂの基準領域の中心である点Ｃ３を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２（図３参照）に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム３８の入射面３８ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３７の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０ａの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００５１】
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ａにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ３とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３８の外周が、撮像ホルダ３７の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３８の入射面３８ｂ側の端部と、撮像ホルダ３７の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ａの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００５２】
ここで、撮像ホルダ３７のプリズム側開口部３７ａの外周形状は、プリズム３８の入射面３８ｂ側の外周に応じた弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム３８を撮像ホルダ３７に嵌合させることができる。このため、プリズム３８の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００５３】
また、撮像ホルダ３７のホルダ側平面部３７ｃおよびプリズム３８のプリズム側平面部３８ｅによって、撮像ホルダ３７内におけるプリズム３８の回転量を規制することができるため、嵌合の容易性を実現するとともに、撮像ホルダ３７に対するプリズム３８の周方向における大まかな位置決めを行うことができる。
【００５４】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００５５】
図１４は、本実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂを示す側面図である。図１５は、本実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂを示す分解斜視図である。図１４，１５に示すように、実施の形態３にかかる撮像モジュール１５ｂは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ｂとによって構成される。
【００５６】
撮像ユニット３０ｂは、両端が開口した中空の撮像ホルダ３９と、撮像対象からの光を光電変換する撮像素子３２と、撮像素子３２上に載置されるプリズム４０とによって構成される。撮像ホルダ３９は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００５７】
図１６は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂのプリズム４０を示す斜視図である。図１７は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂのプリズム４０を示す側面図である。プリズム４０は、撮像素子３２の受光部３２ａ（図３参照）上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム４０は、図１６，１７に示すように、断面が略円をなす側面を形成する側面部４０ａと、側面部４０ａの一方の端部に設けられ、円筒の中心軸と直交する平面からなり、レンズホルダ２１からの光を入射する入射面４０ｂと、側面部４０ａの他方の端部に設けられ、円筒の中心軸に対して傾斜した平面からなり、入射面４０ｂに入射した光を反射する反射面４０ｃと、入射面４０ｂと反射面４０ｃとの間の距離が拡大する側であって、入射面４０ｂと直交する方向から入射し、反射面４０ｃで反射された光の光軸が通過する側面に設けられ、円筒の中心軸方向に平面状に延び、反射面４０ｃが反射した光を直進させて外部に出射する出射面４０ｄと、を有する。
【００５８】
また、プリズム４０は、側面部４０ａの出射面４０ｄと異なる箇所に設けられ、円筒の中心軸方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数（本実施の形態３では２つ）の凹部４０ｅと、を有する。なお、凹部４０ｅは、側面部４０ａの直径（最大径）上に位置する外周側に設けられることが好ましい。
【００５９】
図１８は、図１４に示す撮像モジュール１５ｂの撮像ホルダ３９を示す斜視図である。撮像ホルダ３９は、レンズユニット２１との連結側が上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、レンズユニット２１との連結側と異なる側の端部に設けられ、プリズム４０の入射面４０ｂの直径（最大径）に応じた円筒状の内部空間を形成するプリズム側開口部３９ａと、プリズム側開口部３９ａの内部側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部３９ｃと、を有する。また、プリズム側開口部３９ａは、各凹部４０ｅの相対位置関係に応じてプリズム側開口部３９ａの内周面に設けられ、平板部３９ｃからプリズム側開口部３９ａの内部壁面に沿って平板状に突出する複数（本実施の形態３では２つ）の突出部３９ｂを有する。平板部３９ｃには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔３９ｄが形成されている。
【００６０】
撮像ホルダ３９は、プリズム側開口部３９ａにおいて、撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム４０を収容して、プリズム４０を撮像ホルダ３９内に組み付ける。このとき、図１９に示すように、プリズム４０の側面部４０ａの一部が撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面と接触して固定される。ここで、プリズム側開口部３９ａは、プリズム４０の外周に沿って内周面が接触することによって、プリズム４０が内周面に沿って回転した場合であっても点Ｃ４が軸Ｎ１上に位置するようにプリズム４０を保持する。すなわち、プリズム側開口部３９ａは、内周面によってプリズム４０を保持することによって、プリズム４０の光軸のずれを防止する。なお、軸Ｎ１（図３参照）に直交する方向の断面において、凹部４０ｅの突出部３９ｂを収容する領域の面積は、突出部３９ｂの面積より大きく設計される。
【００６１】
ここで、プリズム４０の入射面４０ｂの外周面の一部が撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面に沿って保持されるため、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム４０の入射面４０ｂの基準領域の中心である点Ｃ４とが同一の軸Ｎ１上に位置するように、撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの内周面によって位置規定される。また、プリズム４０が撮像ホルダ３９に嵌合された状態で中心軸まわりに自転した場合、凹部４０ｅの内部壁面に突出部３９ｂが当接するため、プリズム４０のプリズム側開口部３９ａ内での回転量が規制される。
【００６２】
また、プリズム４０は、上述した実施の形態１と同様、プリズム４０の入射面４０ｂの基準領域の中心である点Ｃ４を通った光が受光部３２ａの中心Ｃ２（図３参照）に到達するように撮像素子３２上に実装されている。このため、レンズホルダ２１の各レンズ２２，２３，２４による集光光は、光軸中心が撮像素子３２の受光部３２ａの中心と一致する状態で、プリズム４０の入射面４０ｂに入射する。したがって、レンズホルダ２１の光出射側端部と撮像ホルダ３９の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット２０の各レンズ２２，２３，２４を含む光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３０ｂの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とは一致することとなる。
【００６３】
上述した実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ｂにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム４０の入射面４０ｂの中心である点Ｃ４とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム４０の外周が、撮像ホルダ３９の内周面で位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム４０の入射面４０ｂ側の端部と、撮像ホルダ３９の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ｂの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００６４】
ここで、撮像ホルダ３９のプリズム側開口部３９ａの外周形状は、プリズム４０の入射面４０ｂ側の外周に応じた弧状をなしているため、周方向の相対位置に関わらず、プリズム４０を撮像ホルダ３９に嵌合させることができる。このため、プリズム４０の外周形状が角形の場合と比して容易に嵌合させることができる。
【００６５】
また、撮像ホルダ３９の突出部３９ｂおよびプリズム４０の凹部４０ｅによって、撮像ホルダ３９内におけるプリズム４０の回転量を規制することができるため、嵌合の容易性を実現するとともに、撮像ホルダ３９に対するプリズム４０の周方向における大まかな位置決めを行うことができる。
【００６６】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４においては、レンズホルダを撮像ホルダに差し込むことによって組み立てる撮像モジュールについて説明する。なお、図２等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６７】
図２０は、本実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃを示す側面図である。図２１は、本実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃを示す分解斜視図である。図２０，２１に示すように、実施の形態４にかかる撮像モジュール１５ｃは、上述したレンズユニット２０と、撮像素子３２を有する撮像ユニット３０ｃとによって構成される。
【００６８】
撮像ユニット３０ｃは、両端が開口した中空の撮像ホルダ４１と、上述した撮像素子３２およびプリズム３３とによって構成される。撮像ホルダ４１は、たとえば耐食鋼で形成される。
【００６９】
図２２は、図２０に示す撮像モジュール１５ｃの撮像ホルダ４１を示す斜視図である。撮像ホルダ４１は、プリズム３３の入射面３３ｂの直径（最大径）より大きい直径の円筒状をなし、レンズユニット２１との連結側が上述した撮像ホルダ３１と同様の構成からなり、レンズユニット２１との連結側と異なる側の端部に設けられ、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部４１ａを有する。また、平板部４１ａは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数（本実施の形態４では２つ）の棒状部材４１ｂを有する。また、平板部４１ａには、レンズホルダ２１からの光が通過するための孔４１ｃが形成されている。
【００７０】
撮像ユニット３０ｃでは、撮像ホルダ４１の平板部４１ａにおいて撮像素子３２および基板３４が実装されたプリズム３３の入射面３３ｂを面接触させるとともに、棒状部材４１ｂと側面部３３ａとを当接させた後、接触部分を固定する。このとき、図２３に示すように、プリズム３３の側面部３３ａの一部が撮像ホルダ４１の棒状部材４１ｂと接触して位置決めされることによって、接触部分を固定する前に、プリズム３３が棒状部材４１ｂに接触した状態を維持しながら回転した場合、点Ｃ５が軸Ｎ１（図３参照）上に位置する状態を維持するようにプリズム３３を保持する。すなわち、棒状部材４１ｂは、側面部３３ａと接触した状態を維持することによって、プリズム３３の光軸のずれを防止する。
【００７１】
ここで、棒状部材４１ｂの配設位置は、例えば平板部４１ａの中心が点Ｃ５である場合、各棒状部材４１ｂの中心と点Ｃ５とをそれぞれ結ぶ線分のなす角度θが、０°＜θ＜１８０°であることが好ましい（図２３参照）。
【００７２】
上述した実施の形態４によれば、実施の形態１と同様、撮像モジュール１５ｃにおいて、レンズ２２，２３，２４の中心を通過する光軸中心と、プリズム３３の入射面３３ｂの中心である点Ｃ５とが一致するように、レンズホルダ２１の集光光出射側端部およびプリズム３３の外周が、撮像ホルダ４１の内周面および棒状部材４１ｂによって位置規定される。このため、レンズホルダ２１の集光光出射側端部、およびプリズム３３の入射面３３ｂ側の端部と、撮像ホルダ４１の各端部の開口部とをそれぞれ嵌め合わせるのみという簡易な製造工程で、レンズユニット２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３０ｃの撮像素子３２の受光部３２ａで受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを製造することができる。
【００７３】
また、実施の形態４にかかる撮像ユニット４１によれば、平板部４１ａおよび棒状部材４１ｂに対してプリズム３３を当て付けるのみで光軸に対する位置決めを行うことができるため、上述した実施の形態１〜３と比して、一段と容易に撮像モジュールを製造することができる。
【００７４】
図２４は、本実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す斜視図である。図２５は、本実施の形態４の変形例にかかる撮像モジュールの撮像ホルダを示す平面図である。変形例にかかる撮像ホルダ４２のように、円筒の中心軸に直交する平板状をなす平板部４１ｄに対して、凸状をなし、入射面３３ｂと当接する当接部４１ｅを設けてもよい。これにより、棒状部材４１ｂによる側面部３３ａとの線接触と、当接部４１ｅおよび入射面３３ｂの点（面）接触とによって、プリズム３３の光軸に対する位置決めを行うことも可能である。なお、当接部４１ｅは、平板部４１ｄの中心点Ｃ６を通過する平面Ｐで区切られる領域に対して、２つの棒状部材４１ｂを含む領域と異なる側の領域に設けられることが好ましい。
【００７５】
また、本実施の形態１〜４においては、内視鏡装置の挿入具の先端部に搭載される撮像ユニットを例に説明したが、もちろん、デジタルカメラおよびデジタルビデオカメラを始め、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像モジュールに適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 内視鏡装置
２ 挿入部
３ 操作部
４ ユニバーサルコード
５ 先端部
６ 湾曲部
７ 可撓管部
８ コネクタ部
９ ライトガイドコネクタ
１０ 電気接点部
１１ 送気口金
１２ 湾曲ノブ
１３ 処置具挿入部
１４ スイッチ
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 撮像モジュール
２０ レンズユニット
２１ レンズホルダ
２２，２３，２４ レンズ
２５ 観察窓
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 撮像ユニット
３１，３７，３９，４１，４２ 撮像ホルダ
３１ａ，３７ａ，３９ａ プリズム側開口部
３１ｂ レンズ側開口部
３１ｃ，３７ｂ 切欠部
３１ｄ，３９ｃ，４１ａ 平板部
３１ｅ，３９ｄ，４１ｃ 孔
３２ 撮像素子
３２ａ 受光部
３３，３８，４０ プリズム
３３ａ，３８ａ，４０ａ 側面部
３３ｂ，３８ｂ，４０ｂ 入射面
３３ｃ，３８ｃ，４０ｃ 反射面
３３ｄ，３８ｄ，４０ｄ 出射面
３４ 基板
３４ａ 部品
３５ 導線
３６ 配線ケーブル
３７ｃ ホルダ側平面部
３８ｅ プリズム側平面部
３９ｂ 突出部
４０ｅ 凹部
４１ｂ 棒状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材と、
前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子と、
一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダと、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記撮像ホルダは、前記入射面の最大径に応じた円筒状の内部空間を形成する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に平面状に延びる複数の光学部材側平面部を有し、
前記開口部は、前記光学部材側平面部の位置に応じて設けられる平面状をなすホルダ側平面部を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数の凹部を有し、
前記開口部は、前記凹部の位置に応じて設けられ、前記凹状の内部空間に収容可能な平板状をなして突出する突出部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記撮像ホルダは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数の棒状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダを有する撮像ユニットと、
両端が開口し、一端から入射した光を集光するとともに、該集光した光を射出するレンズ、および該レンズを保持する中空のレンズホルダを有するレンズユニットと、
を備えたことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項１】
光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材と、
前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子と、
一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダと、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記撮像ホルダは、前記入射面の最大径に応じた円筒状の内部空間を形成する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に平面状に延びる複数の光学部材側平面部を有し、
前記開口部は、前記光学部材側平面部の位置に応じて設けられる平面状をなすホルダ側平面部を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記光学部材は、前記柱状をなす側面の前記出射面と異なる位置に設けられ、前記柱状に延びる方向に延び、外部に向けて開口した凹状をなす複数の凹部を有し、
前記開口部は、前記凹部の位置に応じて設けられ、前記凹状の内部空間に収容可能な平板状をなして突出する突出部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記撮像ホルダは、外縁から円筒の中心軸方向に棒状をなして突出する複数の棒状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
光を入射する入射面と、該入射面から入射した光を前記入射面と異なる方向に反射する反射面と、前記入射面と直交する方向から入射し、前記反射面で反射された光を直進させて外部に出射する出射面とを有し、光の入射方向からみて略円をなす柱状の光学部材、前記出射面から出射された光を受光して光電変換する受光部が表面に形成された撮像素子、一端の少なくとも一部の外縁部から前記光学部材の側面形状に応じて突出し、前記入射面の位置を規定して前記光学部材を保持する円筒状の撮像ホルダを有する撮像ユニットと、
両端が開口し、一端から入射した光を集光するとともに、該集光した光を射出するレンズ、および該レンズを保持する中空のレンズホルダを有するレンズユニットと、
を備えたことを特徴とする撮像モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１３−９９４７７（Ｐ２０１３−９９４７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５８５４（Ｐ２０１１−２４５８５４）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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