JP5877231B2 - 撮像モジュール - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子および光学部材を有する撮像モジュールに関するものである。

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、被検者の臓器内部を観察するための内視鏡装置、撮像機能を備えた携帯電話機など、各種態様の電子撮像装置が登場している。このうち、内視鏡装置は、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モジュールが内蔵されており、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うことができる。

この撮像モジュールは、ＣＣＤ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領域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。

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モジュール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モジュールが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−１０６０５５号公報

しかしながら、従来の撮像モジュールは、プリズムにカバーガラスを貼り付け、該部組をカバーガラスホルダの一端に嵌め込み、さらに、カバーガラスホルダの他端にレンズカバー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。

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モジュールを提供することを目的とする。

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モジュールは、両端が開口した中空のレンズホルダと、前記レンズホルダ内部に組みつけられ、前記レンズホルダの一端から入射した光を集光するレンズと、前記レンズから出射した光が入射する開口を有する中空の撮像ホルダと、前記撮像ホルダ内部に組みつけられ、前記撮像ホルダの一端から入射した光を透過または屈折させる光学部材と、前記撮像ホルダ内部に組みつけられ、前記光学部材によって透過または屈折された光を受光して光電変換する受光領域が表面に形成された撮像素子と、を備え、前記レンズホルダの光出射側端部と前記撮像ホルダとを嵌合することで、前記レンズの光軸中心と前記撮像素子の前記受光領域で受光する光の中心とが一致することを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記レンズホルダの光出射側端部は、前記撮像ホルダの外周面の少なくとも一部で位置規定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記レンズホルダの光出射側端部は、前記光学部材の周面の少なくとも一部で位置規定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記レンズホルダの光出射側端部は、前記光学部材の外周面の少なくとも一部で位置規定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記レンズホルダの光出射側端部は、前記光学部材の内周面の少なくとも一部で位置規定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記レンズホルダの外周面および前記撮像ホルダの外周面には、軸方向の各ホルダの位置を規定するマークがそれぞれ付されていることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、前記光学部材は、光入射面に、前記レンズホルダの光出射側端部の内周面または外周面と合致する大きさの突起部が形成され、前記レンズホルダの光出射側端部は、内周面または外周面が前記光学部材の突起部の周面に嵌まることによって前記レンズの光軸中心と前記撮像素子の前記受光領域で受光する光の中心とが一致するとともに、先端が前記光学部材の光入射面に当て付けられることによって軸方向の位置が規定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像モジュールは、当該撮像モジュールは、生体内に挿入される内視鏡装置の先端部に搭載されることを特徴とする。

本発明にかかる撮像モジュールは、レンズホルダと、レンズホルダに嵌合する撮像ホルダとをただ嵌め合わせるだけで、レンズの光軸中心と撮像素子の受光領域で受光する光の中心とを一致させた撮像モジュールを簡易に製造することができる。

図１は、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の分解斜視図である。 図３は、図２に示す撮像モジュールの断面図である。 図４は、実施の形態２にかかる撮像モジュールの分解斜視図である。 図５は、図４に示す撮像モジュールの断面図である。 図６は、実施の形態３にかかる撮像モジュールの分解斜視図である。 図７は、図６に示す撮像モジュールの断面図である。 図８は、実施の形態３の変形例にかかる撮像モジュールの分解斜視図である。 図９は、図８に示す撮像モジュールの断面図である。 図１０は、実施の形態３の変形例の撮像モジュールの他の例の断面図である。 図１１は、実施の形態３の変形例の撮像モジュールの他の例の断面図である。 図１２は、実施の形態３の変形例の撮像モジュールの他の例の断面図である。 図１３は、実施の形態３の変形例の撮像モジュールの他の例の断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる撮像モジュールとして、内視鏡装置の挿入具の先端部に内蔵される撮像モジュールを例に詳細に説明する。なお、これら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、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（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。

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。

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。

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。

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１の先端部５に搭載される撮像モジュールの分解斜視図であり、図３は、図２に示す撮像モジュールの断面図であり、撮像モジュールを構成する撮像素子の受光領域表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。

図２および図３に示すように、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３３を有する撮像ユニット３０とによって構成される。

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と、外部からの光を透過させる観察窓２４とによって構成される。

レンズホルダ２１の開口サイズは、レンズ２２，２３および観察窓２４の外周と合致する大きさであり、図３（１）および図３（２）に示すように、レンズ２２，２３および観察窓２４は、それぞれの中心が同一軸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および観察窓２４の中心、すなわちレンズ２２，２３および観察窓２４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。

レンズホルダ２１端部の開口部２１ａから観察窓２４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によって集光される。そして、レンズ２２，２３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。

撮像ユニット３０は、両端が開口した中空の円柱形の撮像ホルダ３１と、基板３２上に実装された撮像素子３３と、撮像素子３３上に載置されるプリズム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。

撮像素子３３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３３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領域３３ａが形成されている。撮像モジュール１５完成時にレンズユニット２０の光軸と受光領域３３ａ面とは略平行となるように撮像素子３３は配置される。

受光領域３３ａ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。受光領域３３ａの表面は長方形をなし、受光領域３３ａは撮像素子３３のチップ基板上の所定位置に形成される。また、撮像素子３３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。

撮像素子３３は、外部接続用電極と基板３２の外部接続用電極とがワイヤ３５で接続されることによって基板３２上に実装される。このとき、撮像素子３３は、受光領域３３ａが形成された面を上面として基板３２上に実装される。受光領域３３ａは、受光した光を光電変換処理し、駆動回路部は、受光領域３３ａ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３２に出力する。基板３２に出力された画像信号は、基板３２に接続された配線ケーブル３７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３２には、信号制御用の部品３６が実装される場合もある。

プリズム３４は、撮像素子３３の受光領域３３ａ上に載置され、外部からの光を屈折させる。プリズム３４によって屈折された光は、撮像素子３３の受光領域３３ａで受光される。プリズム３４の底面には、受光領域３３ａ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。プリズム３４は、光入射面３４ａが台形である角柱形状である。そして、図３（２）に示すように、プリズム３４は、プリズム３４の光入射面３４ａの点Ｃ２で示す位置を通った光が、プリズム３４の屈折面で屈折後に撮像素子３３の受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されている。この点Ｃ２は、プリズム３４の光入射面３４ａのうち、受光領域３３ａ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。

撮像ホルダ３１は、円柱から底面が台形である角柱をくり抜いた中空形状である。そして、開口部３１ａ，３１ｂの大きさは、基板３２、撮像素子３３およびプリズム３４がそれぞれ実装された状態で、開口部３１ｂから撮像ホルダ３１内部に組み付け可能なように設定されている。たとえば、開口部３１ａ，３１ｂの高さ方向の大きさは、基板３２の基板厚さ、撮像素子３３の基板厚さおよびプリズム３４の光入射面高さの和とほぼ合致し、開口部３１ａ，３１ｂの幅方向の大きさは、基板３２の短辺方向の大きさよりも大きい。基板３２、撮像素子３３およびプリズム３４は、それぞれ実装された状態で撮像ホルダ３１内に組み付けられる。

このとき、プリズム３４の光入射面３４ａの外周面の一部が撮像ホルダ３１の内周面に固定されることによって、撮像ホルダ３１内部に基板３２、撮像素子３３およびプリズム３４が組みつけられる。なお、撮像ホルダ３１の各光学部材の組み付け時には、撮像ホルダ３１の外径中心軸上にプリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２が位置するように、各光学部材および撮像ホルダ３１の形状が設計されていてもよい。

ここで、レンズホルダ２１の光出射側端部の内径と、撮像ホルダ３１の光入射側端部の外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の開口部２１ｂの内径Ｒ２１ｂと、撮像ホルダ３１の開口部３１ａの外径Ｒ３１ａとは、同径である。

このため、図３（１）の矢印のように、レンズホルダ２１の開口部２１ｂを介して、レンズホルダ２１内部に撮像ホルダ３１の光入射側端部が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の光入射側端部とは、図３（２）のように、直接、嵌合可能である。

前述したように、レンズホルダ２１の外径中心軸とレンズユニット２０の光軸中心とは一致しており、撮像ホルダ３１の外径中心軸上にプリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２が位置するため、レンズホルダ２１に撮像ホルダ３１を差し込んだ場合には、レンズ２２の中心Ｃ３を通るレンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２とが同一の軸Ｌ１上に位置することとなる。

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の光軸中心が、撮像ホルダ３１内部に固定されるプリズム３４の基準領域の中心である点Ｃ２を通るように、形状が設計されている。また、プリズム３４の光入射面の外周面の一部は撮像ホルダ３１の内周面に固定されるため、レンズホルダ２１の光出射側端部の内周面２１ｃは、レンズユニット２０の光軸中心と、プリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２とが同一の軸Ｌ１上に位置するように、撮像ホルダ３１の外周面３１ｃによって位置規定される。

そして、プリズム３４は、プリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２を通った光が受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子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による集光光は、光軸中心が撮像素子３３の受光領域３３ａの中心と一致する状態で、プリズム３４の光入射面３４ａ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３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とは一致することとなる。

さらに、図２に示すように、レンズホルダ２１の外周面のうち集光光出射側端部には、三角形のマークＭ２が付されており、撮像ホルダ３１の外周面３１ｃのうち光入射側端部には、三角形のマークＭ３が付されている。このマークＭ２およびマークＭ３は、軸Ｌ１方向および各ホルダの周方向（軸Ｌ１を中心とした周方向）における各ホルダの位置を規定できるように付されたものである。

組み立て時には、まず、レンズホルダ２１の出射側端部の内周面２１ｃ、あるいは、撮像ホルダ３１の入射側端部の外周面３１ｃの少なくも一方に接着剤を塗布する。次いで、上から見てレンズホルダ２１のマークＭ２の頂点と撮像ホルダ３１のマークＭ３の頂点とが同軸上となるように、レンズホルダ２１に撮像ホルダ３１を嵌め込む。そして、レンズホルダ２１のマークＭ２の頂点に撮像ホルダ３１のマークＭ３の頂点が到達するまで、レンズホルダ２１内に撮像ホルダ３１を差し込む。なお、接着剤の種類によっては接着剤硬化処理をさらに行う。

このように、実施の形態１にかかる撮像モジュール１５は、レンズ２２の中心Ｃ３を通る各光学部材の光軸中心と、プリズム３４の光入射面３４ａの中心である点Ｃ２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が、撮像ホルダ３１の外周面で位置規定される。言い換えると、撮像モジュール１５は、レンズ２２の中心Ｃ３を通る各光学部材の光軸中心と、撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心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が、撮像ホルダ３１の外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と撮像ホルダ３１の集光光入射側端部とをただ嵌め合わせる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３３の受光領域３３ａ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。

また、撮像モジュール１５においては、レンズホルダ２１の外周に付したマークＭ２と撮像ホルダ３１の外周に付したマークＭ３とが合うようにレンズホルダ２１の集光光出射側端部と撮像ホルダ３１の集光光入射側端部とを嵌め合わせるだけで、各ホルダの軸Ｌ１方向の位置および各ホルダの軸Ｌ１を中心とした周方向の位置を正確に規定することができる。

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と撮像ホルダ３１の集光光入射側端部とを他の部材を介さずに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。

（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。

図４は、実施の形態２にかかる撮像モジュールの分解斜視図であり、図５は、図４に示す撮像モジュールの断面図であり、撮像モジュールを構成する撮像素子の受光領域表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。図４および図５に示すように、実施の形態２にかかる撮像モジュール２１５は、レンズユニット２２０と、撮像素子３３を有する撮像ユニット２３０とによって構成される。

レンズユニット２２０は、両端が開口した中空の円柱形のレンズホルダ２２１と、外部からの光を集光するレンズ２２２，２２３と、外部からの光を透過させる観察窓２２４とによって構成される。

レンズホルダ２２１の開口部２２１ａは、レンズ２２２，２２３および観察窓２２４の外周と合致する大きさの円形であり、図５（１）および図５（２）に示すように、レンズ２２２，２２３および観察窓２２４は、それぞれの中心がレンズホルダ２２１の外径中心軸と同軸上に位置するようにレンズホルダ２２１内部に組みつけられる。レンズホルダ２２１端部の開口部２２１ａから観察窓２２４を介してレンズホルダ２２１内部に入射した外部からの光は、レンズ２２２，２２３によって集光され、この集光光は、レンズホルダ２２１他端の開口部２２１ｂから出射する。レンズホルダ２２１の開口部２２１ｂのうち少なくともプリズム３４の外周面と接触する部分（図５（１）に示す端部部分２３１ｊ）は、プリズム３４の光入射面３４ａと同形の台形の開口形状となっている。なお、レンズホルダ２２１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。

撮像ユニット２３０は、両端が開口した中空の撮像ホルダ２３１と、基板３２上に実装された撮像素子３３と、撮像素子３３上に載置されるプリズム３４とによって構成される。撮像ホルダ２３１は、たとえば耐食鋼で形成される。

撮像ホルダ２３１は、角柱の一側面から円柱が突出した形状を有する。撮像ホルダ２３１の円柱部分は略中空円筒形を有し、角柱部分は底面が台形である角柱をくり抜いた中空形状を有する。

撮像ホルダ２３１の角柱部分の開口部２３１ｂの大きさは、基板３２、撮像素子３３およびプリズム３４がそれぞれ実装された状態で、開口部２３１ｂを介して、撮像ホルダ２３１内部に組み付け可能なように設定される。基板３２、撮像素子３３およびプリズム３４は、基板３２の底面の一部が撮像ホルダ２３１の内周面に固定されることによって撮像ホルダ２３１内部に組みつけられる。たとえば、撮像ホルダ２３１の各光学部材の組み付け時には、撮像ホルダ２３１の外径中心軸上にプリズム３４の光入射面３４ａの基準領域の中心である点Ｃ２が位置するように、各光学部材および撮像ホルダ２３１の形状が設計されている。なお、実施の形態１と同様に、図５（２）に示すように、プリズム３４は、プリズム３４の光入射面３４ａの点Ｃ２を通った光が、撮像素子３３の受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されている。

そして、レンズユニット２２０から出射した集光光が入射する撮像ホルダ２３１の円柱部分の円形の開口部２３１ａの内径は、レンズホルダ２２１の外径よりも大きい。このため、図５（１）の矢印のように、撮像ホルダ２３１の円柱部分の開口部２３１ｂを介して、撮像ホルダ２３１内部にレンズホルダ２２１の光出射側端部が嵌め込まれることによって、レンズホルダ２２１の光出射側端部と撮像ホルダ２３１の光入射側端部とは、図５（２）のように、直接、嵌合可能である。

ここで、レンズホルダ２２１および撮像ホルダ２３１は、レンズホルダ２２１の光出射側端部と撮像ホルダ２３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット２２０の光軸中心が、撮像ホルダ２３１内部に固定されるプリズム３４の光入射面３４ａの点Ｃ２を通るように、形状が設計されている。さらに、レンズホルダ２２１の開口部２２１ｂの端部部分２３１ｊの開口形状と、撮像ホルダ２３１に組み付けられるプリズム３４の光入射面３４ａの形状とは同形となるように形成されており、レンズホルダ２２１の内周面２２１ｃがプリズム３４の外周面３４ｃに直接嵌まることで、図５（２）の図中上下方向のレンズホルダ２２１の位置が規定される。すなわち、レンズホルダ２２１の光出射側端部と撮像ホルダ２３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット２２０の光軸中心と、プリズム３４の光入射面３４ａの点Ｃ２とが同一の軸Ｌ２上に位置するように、レンズホルダ２２１の光出射側端部の内周面２２１ｃが、プリズム３４の外周面３４ｃで直接位置規定される。プリズム３４は光入射面３４ａの点Ｃ２を通った光が受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されているため、レンズユニット２２０の光学部材の光軸中心と、撮像ユニット２３０の撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とは一致することとなる。なお、レンズホルダ２２１の光出射側端部の外周面の一部も、撮像ホルダ２３１の内周面の一部で位置規定される。

そして、実施の形態１と同様に、図４のようにレンズホルダ２２１の集光光出射側端部外周面と、撮像ホルダ２３１の光入射側端部外周面とには、軸Ｌ２方向および各ホルダの周方向（軸Ｌ２を中心とした周方向）における各ホルダの位置規定用の三角形のマークＭ２２および三角形のマークＭ３２がそれぞれ付されている。

組み立て時には、まず、レンズホルダ２２１の出射側端部の内周面２２１ｃに接着剤を塗布する。次いで、上から見てレンズホルダ２２１のマークＭ２２の頂点と撮像ホルダ２３１のマークＭ３２の頂点とが同軸上となるように、撮像ホルダ２３１にレンズホルダ２２１を嵌め込む。そして、撮像ホルダ２３１のマークＭ３２の頂点にレンズホルダ２２１のマークＭ２２の頂点が到達するまで、レンズホルダ２２１へ撮像ホルダ２３１を差し込む。なお、接着剤の種類によっては接着剤硬化処理をさらに行う。

このように、レンズホルダ２２１の光出射側端部をプリズム３４の外周面３４ｃで位置規定した場合も、マークＭ２２とマークＭ３２とが合うようにレンズホルダ２２１の集光光出射側端部と撮像ホルダ２３１の集光光入射側端部とをただ嵌め合わせるだけで、レンズユニット２２０の光学部材の光軸中心と、撮像ユニット２３０の撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とを一致させ、さらに各ホルダの軸Ｌ２方向および軸Ｌ２を中心とした周方向の位置を正確に規定させることができる。

（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、プリズムの光入射面に形成された円柱状の突起部によって、レンズホルダの集光光出射側端部の位置を規定する場合について説明する。

図６は、実施の形態３にかかる撮像モジュールの分解斜視図であり、図７は、図６に示す撮像モジュールの断面図であり、撮像モジュールを構成する撮像素子の受光領域表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。図６および図７に示すように、実施の形態３にかかる撮像モジュール３１５は、レンズユニット３２０と、撮像素子３３を有する撮像ユニット３３０とによって構成される。

レンズユニット３２０は、両端が開口した中空円筒形のレンズホルダ３２１と、外部からの光を集光するレンズ２２２，２２３と、外部からの光を透過させる観察窓２２４とによって構成される。レンズホルダ３２１の開口サイズは、レンズ２２２，２２３および観察窓２２４の外周と合致する大きさであり、図７（１）および図７（２）に示すように、レンズ２２２，２２３および観察窓２２４は、それぞれの中心がレンズホルダ３２１の外径中心軸と同軸上に位置するように、レンズホルダ３２１内部に組みつけられる。レンズホルダ３２１端部の開口部３２１ａから観察窓２２４を介してレンズホルダ３２１内部に入射した外部からの光は、レンズ２２２，２２３によって集光され、この集光光は、レンズホルダ３２１他端の開口部３２１ｂから出射する。なお、レンズホルダ３２１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。

撮像ユニット３３０は、両端が開口した中空の撮像ホルダ３３１と、基板３２上に実装された撮像素子３３と、撮像素子３３上に載置されるプリズム３３４とによって構成される。撮像ホルダ３３１は、たとえば耐食鋼で形成される。

プリズム３３４は、三角柱の一側面である光入射面３３４ａに、円柱状の突起部３３４ｅが形成された形状を有する。この突起部３３４ｅの外径は、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂ側の集光光出射側端部の内径と一致するように設定されている。

撮像ホルダ３３１は、撮像ホルダ２３１と同様に、角柱の一側面から円柱が突出した形状を有し、円柱部分は略中空円筒形を有し、角柱部分は底面が台形である角柱をくり抜いた中空形状を有する。

撮像ホルダ３３１の角柱部分の開口部３３１ｂの大きさは、基板３２、撮像素子３３およびプリズム３３４がそれぞれ実装された状態で、開口部３３１ｂを介して、撮像ホルダ３３１内部に組み付け可能なように設定される。基板３２、撮像素子３３およびプリズム３３４は、基板３２の底面の一部が撮像ホルダ３３１の内周面に固定されることによって撮像ホルダ３３１内部に組みつけられる。たとえば、撮像ホルダ３３１の各光学部材の組み付け時には、撮像ホルダ３３１の外径中心軸上にプリズム３３４の点Ｃ２３が位置するように、各光学部材および撮像ホルダ３３１の形状が設計されている。この点Ｃ２３は、光入射面３３４ａの突起部３３４ｅの面３３４ｆのうち、撮像素子３３の受光領域３３ａ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。なお、実施の形態１と同様に、プリズム３３４は、図７（２）に示すように、プリズム３３４の点Ｃ２３を通った光が、撮像素子３３の受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されている。

そして、レンズユニット３２０から出射した集光光が入射する撮像ホルダ３３１の円柱部分の円形の開口部３３１ａの内径は、レンズホルダ３２１の外径よりも大きい。このため、図７（１）の矢印のように、撮像ホルダ３３１の円柱部分の開口部３３１ａを介して、撮像ホルダ３３１内部にレンズホルダ３２１の光出射側端部が嵌め込まれることによって、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１の光入射側端部とは、図７（２）のように、直接、嵌合可能である。

ここで、レンズホルダ３２１および撮像ホルダ３３１は、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット３２０の光軸中心が、撮像ホルダ３２１内部に固定されるプリズム３３４の点Ｃ２３を通るように、形状が設計されている。さらに、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂ内径と、プリズム３３４の光入射面３３４ａの突起部３２４ｅの外径とは一致するように形成されており、レンズホルダ３２１の内周面３２１ｃがプリズム３３４の突起部３２４ｅの外周面３３４ｃに直接嵌まることで、図７（２）の図中上下方向のレンズホルダ３２１の位置が規定される。レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット３２０の光軸中心と、プリズム３３４の点Ｃ２３とが同一の軸Ｌ３上に位置するように、レンズホルダ３２１の光出射側端部の内周面３２１ｃが、プリズム３３４の突起部３３４ｅの外周面３３４ｃで直接位置規定される。また、プリズム３３４は点Ｃ２３を通った光が受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されているため、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット３２０の光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３３０の撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とは一致することとなる。なお、レンズホルダ３２１の光出射側端部の外周面の一部も、撮像ホルダ３３１の内周面の一部で位置規定される。

そして、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部は、先端３２１ｆがプリズム３３４の光入射面３３４ａに当て付けられることによって軸Ｌ３方向の位置が規定される。さらに、実施の形態１と同様に、図６のようにレンズホルダ３２１の集光光出射側端部外周面と、撮像ホルダ３３１の光入射側端部外周面とには、軸Ｌ３方向および各ホルダの周方向（軸Ｌ３を中心とした周方向）における各ホルダの位置規定用の三角形のマークＭ２３および三角形のマークＭ３３がそれぞれ付されている。

組み立て時には、まず、レンズホルダ３２１の出射側端部の内周面３２１ｃに接着剤を塗布する。次いで、上から見てレンズホルダ３２１のマークＭ２３の頂点と撮像ホルダ３３１のマークＭ３３の頂点とが同軸上となるように、撮像ホルダ３３１にレンズホルダ３２１を嵌め込む。そして、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆがプリズム３３４の光入射面３３４ａに当て付くまで、レンズホルダ３２１へ撮像ホルダ３３１を差し込む。なお、接着剤の種類によっては接着剤硬化処理をさらに行う。

このように、レンズホルダ３２１の光出射側端部をプリズム３３４の突起部３３４ｅの外周面３３４ｃで位置規定した場合も、マークＭ２３とマークＭ３３とが合うようにレンズホルダ３２１の集光光出射側端部と撮像ホルダ３３１の集光光入射側端部とを嵌め合わせて、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆがプリズム３３４の光入射面３３４ａに当て付くまでレンズホルダ３２１を撮像ホルダ３３１に差し込むだけで、レンズユニット３２０の光学部材の光軸中心と撮像ユニット３３０の撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とを一致させ、さらに各ホルダの軸Ｌ３方向および軸Ｌ３を中心とした周方向の位置を正確かつ簡易に規定させることができる。

（実施の形態３の変形例）
次に、実施の形態３の変形例について説明する。実施の形態３の変形例においては、プリズムの光入射面に形成された枠状の突起部によって、レンズホルダの集光光出射側端部の位置を規定する場合について説明する。

図８は、実施の形態３の変形例にかかる撮像モジュールの分解斜視図であり、図９は、図８に示す撮像モジュールの断面図であり、撮像モジュールを構成する撮像素子の受光領域表面に対して鉛直な面で切断した場合の断面図である。図８および図９に示すように、実施の形態３にかかる撮像モジュール３１５１は、レンズユニット３２０と、撮像素子３３を有する撮像ユニット３３０１とによって構成される。

撮像ユニット３３０１は、両端が開口した中空の撮像ホルダ３３１１と、基板３２上に実装された撮像素子３３と、撮像素子３３上に載置されるプリズム３３４１とによって構成される。撮像ホルダ３３１１は、たとえば耐食鋼で形成される。

プリズム３３４１は、光入射面３３４１ａが台形である角柱形状を有し、この光入射面３３４１ａに、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂ側の集光光出射側端部の外径と一致する内径を有する枠状の突起部３２４１ｅが形成されている。プリズム３３４１は、集光光入射方向側から見た場合、プリズム３３４１の光入射面には、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂ側の集光光出射側端部の外径と一致する径を有する円状の開口が形成されるように見える。

撮像ホルダ３３１１は、撮像ホルダ２３１と同様に、角柱の一側面から円柱が突出した形状を有し、円柱部分は略中空円筒形を有し、角柱部分は底面が台形である角柱をくり抜いた中空形状を有する。

撮像ホルダ３３１１の角柱部分の開口部３３１１ｂの大きさは、基板３２、撮像素子３３およびプリズム３３４１がそれぞれ実装された状態で、開口部３３１１ｂを介して、撮像ホルダ３３１１内部に組み付け可能なように設定される。基板３２、撮像素子３３およびプリズム３３４１は、基板３２の底面の一部およびプリズム３３４１の光入射面３３４１ａに対する外周面の一部が撮像ホルダ３３１１の内周面に固定されることによって撮像ホルダ３３１１内部に組みつけられる。たとえば、撮像ホルダ３３１１の各光学部材の組み付け時には、撮像ホルダ３３１１の外径中心軸上にプリズム３３４１の光入射面３３４１ａの点Ｃ２３１が位置するように、各光学部材および撮像ホルダ３３１１の形状が設計されている。この点Ｃ２３１は、光入射面３３４１ａのうち、撮像素子３３の受光領域３３ａ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。なお、実施の形態１と同様に、プリズム３３４１は、図９（２）に示すように、プリズム３３４１の光入射面３３４１ａの中心Ｃ２３１を通った光が、撮像素子３３の受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されている。

そして、レンズユニット３２０から出射した集光光が入射する撮像ホルダ３３１１の円柱部分の開口部３３１１ａの内径は、レンズホルダ３２１の外径よりも大きい。このため、図９（１）の矢印のように、撮像ホルダ３３１１の円柱部分の開口部３３１１ａを介して、撮像ホルダ３３１１内部にレンズホルダ３２１の光出射側端部が嵌め込まれることによって、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１１の光入射側端部とは、図９（２）のように、直接、嵌合可能である。

レンズホルダ３２１および撮像ホルダ３３１１は、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット３２０の光軸中心が、撮像ホルダ３３１１内部に固定されるプリズム３３４１の点Ｃ２３１を通るように、形状が設計されている。さらに、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂの外径と、プリズム３３４１の光入射面３３４１ａの突起部３３４１ｅの内径とは一致するように形成されており、レンズホルダ３２１の外周面３２１ｇがプリズム３３４１の突起部３３４１ｅの内周面３３４１ｆに直接嵌まることで、図９（２）の図中上下方向のレンズホルダ３２１の位置が規定される。レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１１の光入射側端部との嵌合時には、レンズ２２２の中心Ｃ３２を通るレンズユニット３２０の光軸中心と、プリズム３３４１の点Ｃ２３１とが同一の軸Ｌ４上に位置するように、レンズホルダ３２１の光出射側端部の外周面３２１ｇが、プリズム３３４１の突起部３３４１ｅの内周面３３４１ｆで直接位置規定される。プリズム３３４１は点Ｃ２３１を通った光が受光領域３３ａの中心Ｃ１に到達するように撮像素子３３上に実装されているため、レンズホルダ３２１の光出射側端部と撮像ホルダ３３１１の光入射側端部との嵌合時には、レンズユニット３２０の光学部材の光軸中心と、撮像ユニット３３０１の撮像素子３３の受光領域３３ａで受光する光の中心とは一致することとなる。

そして、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部は、先端３２１ｆがプリズム３３４１の光入射面３３４１ａに当て付けられることによって軸Ｌ４方向の位置が規定される。なお、実施の形態１と同様に、図８のようにレンズホルダ３２１の集光光出射側端部外周面と、撮像ホルダ３３１１の光入射側端部外周面とには、各ホルダの軸Ｌ４を中心とした周方向における各ホルダの位置規定用の三角形のマークＭ２３１および三角形のマークＭ３３１がそれぞれ付されている。

組み立て時には、まず、レンズホルダ３２１の出射側端部の外周面３２１ｇに接着剤を塗布する。次いで、上から見てレンズホルダ３２１のマークＭ２３１の頂点と撮像ホルダ３３１１のマークＭ３３１の頂点とが同軸上となるように、撮像ホルダ３３１１にレンズホルダ３２１を嵌め込む。そして、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆがプリズム３３４１の光入射面３３４１ａに当て付くまで、レンズホルダ３２１へ撮像ホルダ３３１１を差し込む。なお、接着剤の種類によっては接着剤硬化処理をさらに行う。

このように、レンズホルダ３２１の光出射側端部をプリズム３３４１の突起部３３４１ｅの内周面３３４１ｆで位置規定した場合も、撮像モジュール３１５と同様に、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆがプリズム３３４１の光入射面３３４１ａに当て付くまでレンズホルダ３２１を撮像ホルダ３３１１に差し込むだけで撮像モジュール３１５１を簡易かつ正確に製造できる。

なお、図１０に示すプリズム３３４２のように、突起部３３４１ｅのさらに内周側に、さらに、レンズホルダ３２１の開口部３２１ｂ側の集光光出射側端部の内径と一致する外径を有する円柱状の突起部３３４２ｅを形成して、レンズホルダ３２１の光出射側端部の外周面３２１ｇおよび内周面３２１ｃを、プリズム３３４２の突起部３３４１ｅの内周面および突起部３３４２ｅの外周面で位置規定してもよい。この場合、図１０（１）の矢印のように、撮像ホルダ３３１１の光入射側端部内にレンズホルダ３２１の光出射側端部を嵌め込み、レンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆが、プリズム３３４２の突起部３３４１ｅと突起部３３４２ｅとの間の溝３３４２ｈの底に当て付くまでレンズホルダ３２１を撮像ホルダ３３１１に差し込むだけで、図１０（２）に示す撮像モジュール３１５２を簡易かつ正確に製造できる。

また、図１１の撮像モジュール３１５３のように、レンズユニット３２０のレンズホルダ３２１の集光光出射側端部の先端３２１ｆを、撮像ユニット３３０３の撮像ホルダ３３１３に組み付けられたプリズム３４の光入射面３４ａに直接接着させて、さらに撮像モジュールサイズを小型化させてもよい。また、図１２の撮像モジュール３１５４のように、プリズム３３４４の光入射面３３４４ａに対して、レンズホルダ３２１と同形状の中空円柱状の突起部３３４４ｉを一体的に形成し、この突起部３３４４ｉ内部にレンズ２２２，２２３および観察窓２２４を組み込んでもよい。

また、本実施の形態１〜３においては、撮像素子３３上に載置する光学部材として、プリズム３４，３３４，３３４１，３３４２，３３４４を例に説明したが、もちろんこれに限らない。たとえば、図１３に示す撮像モジュール４１５のように、撮像素子４３３に対しレンズホルダ２１から出射された集光光を透過させる板状ガラス４３４を用いてもよい。

この場合、撮像素子４３３が実装された基板４３２は、撮像モジュール４１５完成時にはレンズユニット２０の光軸と受光領域４３３ａ面とが直交するように撮像ユニット４３０の撮像ホルダ４３１内部に組み付けられる。そして、板状ガラス４３４は、板状ガラス４３４の光入射面４３４ａの中心Ｃ２´と撮像素子４３３の受光領域４３３ａの中心Ｃ１´とが同一軸上に位置するように、撮像素子４３３上に実装される。この中心Ｃ２´は、板状ガラス４３４の光入射面４３４ａのうち、受光領域４３３ａ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。また、板状ガラス４３４は、略円柱状であり、板状ガラス４３４の外径は、レンズホルダ２１の光出射側端部の内径と一致する。このため、レンズホルダ２１の内周面が板状ガラス４３４の外周面４３４ｊに嵌まることで、レンズ２２の中心Ｃ３を通るレンズユニット２０の光軸中心と、板状ガラス４３４の中心Ｃ２´と撮像素子４３３の受光領域４３３ａの中心Ｃ１´とが同一軸上に位置するようにレンズホルダ２１が位置決めされる。

また、本実施の形態１〜３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モジュールを例に説明したが、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装置に適用可能である。

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
１５，２１５，３１５，３１５１，３１５２，３１５３，３１５４，４１５ 撮像モジュール
２０，２２０，３２０ レンズユニット
２１，２２１，３２１ レンズホルダ
２２，２３，２２２，２２３ レンズ
２４，２２４ 観察窓
３０，２３０，３３０，３３０１，３３０３ 撮像ユニット
３１，２３１，３３１，３３１１，３３１３，４３１ 撮像ホルダ
３２，４３２ 基板
３３，４３３ 撮像素子
３３ａ，４３３ａ 受光領域
３４，３３４，３３４１，３３４２，３３４４ プリズム
３４ａ 光入射面
３５ ワイヤ
３６ 部品
３７ 配線ケーブル
４３４ 板状ガラス

Claims (3)

1. 両端が開口した中空のレンズホルダと、
   前記レンズホルダ内部に組みつけられ、前記レンズホルダの一端から入射した光を集光するレンズと、
   前記レンズから出射した光が入射する開口を有する中空の撮像ホルダと、
   前記撮像ホルダ内部に組みつけられ、前記撮像ホルダの一端から入射した光を透過または屈折させる光学部材であって、光入射面に前記レンズホルダの光出射側端部の内周面と合致する大きさの突起部が形成された光学部材と、
   前記撮像ホルダ内部に組みつけられ、前記光学部材によって透過または屈折された光を受光して光電変換する受光領域が表面に形成された撮像素子と、
   を備え、
   前記レンズホルダの光出射側端部の開口形状と、前記突起部の光入射面の形状とは同形であり、前記レンズホルダの光出射側端部は、内周面が前記突起部の周面に嵌まり、前記レンズホルダの光出射側端部の外周面の一部が、前記撮像ホルダの内周面の一部と接して位置が規定されることによって、前記レンズの光軸中心と前記撮像素子の前記受光領域で受光する光の中心とが一致するとともに、先端が前記光学部材の光入射面に当て付けられることによって軸方向の位置が規定されることを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記レンズホルダの外周面および前記撮像ホルダの外周面には、軸方向の各ホルダの位置を規定するマークがそれぞれ付されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 当該撮像モジュールは、生体内に挿入される内視鏡装置の先端部に搭載されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。

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