JP2000115594A

JP2000115594A - 固体撮像素子ユニット

Info

Publication number: JP2000115594A
Application number: JP11208129A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Futaki; 泰行二木; Yousuke Yoshimoto; 羊介吉本; Masaichi Higuma; 政一樋熊; Susumu Aono; 進青野; Hidetoshi Saito; 秀俊齋藤; Takao Yamaguchi; 貴夫山口; Yutaka Tatsuno; 裕龍野; Takeaki Nakamura; 剛明中村; Takahiro Kishi; 孝浩岸; Yasuto Kura; 康人倉
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズに曇りが発生せず、オートクレーブ滅
菌に対する耐性を有し、内視鏡に適用して場合、先端部
の外径が小さく、硬質部長を短くできる固体撮像素子ユ
ニットを提供する。【解決手段】レンズ枠２に対物レンズ系１３を構成す
る各レンズを取付け、レンズ枠２に平板レンズ４、ＣＣ
Ｄ５が取り付けられたＣＣＤ保持枠９を嵌合して接合部
１５でロウ付け等し、さらにＣＣＤ保持枠９とシールド
枠１１ともロウ付け等で接合する等して、固体撮像素子
ユニット１Ａの外部に臨む部材間の接続部を蒸気透過性
が低い溶融金属等で接合して、内部のレンズの曇りの発
生を防止すると共に、内視鏡の先端部２１に収納した場
合、先端部２１の外径を細く、かつ硬質長を短くする構
造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡等に組み
込まれ、撮像を行う固体撮像素子ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、被写体の像を結ぶ結像光学系とそ
の結像位置に固体撮像素子を配置した固体撮像素子ユニ
ットは電子内視鏡等の電子機器に広く採用されるように
なった。

【０００３】例えば、特開平９−２６５０４７号公報に
は、挿入部の先端に対物レンズと固体撮像素子とを有す
る撮像手段を設けた電子内視鏡であって、先端部に窓部
を有する外筒と映像信号取り出し部を有する操作部とを
気密封止した外装構造体の内部に、先端部に前記撮像手
段を設けた内筒と映像信号接続部とを気密に封じした内
部構造体を設けたことを特徴とする電子内視鏡が開示さ
れている。

【０００４】この電子内視鏡は、内部構造体と外部構造
体の両方で気密封止しているため、仮に一方の気密封止
が破損しても他方が気密封止されているため気密封止の
信頼性が高いという利点がある。

【０００５】また、実開昭６０−１０７８１９号公報に
は、固体撮像素子ユニットとして、鞘体の中に固体撮像
素子や駆動回路を組み込み、これらの部品の隙間部分に
合成樹脂を充填したものが開示されている。この構造の
場合、固体撮像素子や駆動回路が合成樹脂によって囲ま
れているため、液体が浸入してもこれらの電子部品が破
損することはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平９
−２６５０４７号公報のものでは、内部構造体と外部構
造体の両方を設ける必要があるため、内視鏡の外径が大
きくなるという欠点がある。また、この技術を先端部が
湾曲可能な内視鏡に適用すると先端部の硬質部長が長く
なり、生体への挿入性が著しく劣化するという欠点もあ
る。

【０００７】一方、実開昭６０−１０７８１９号公報の
固体撮像素子ユニットでは、合成樹脂を充填しただけで
特別な工夫が無いため、オートクレーブ滅菌器にこのよ
うな内視鏡を入れて滅菌すると高温高圧（温度１４０℃
程度、圧力２．５ｋｇ／ｃｍ2 程度）の水蒸気が合成樹
脂を劣化させるとともに湿気が電子部品に到達し、破損
させたり、レンズの曇りは発生させたりするという欠点
がある。

【０００８】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、レンズに曇りが発生せず、オート
クレーブ滅菌に対する耐性を有し、内視鏡に適用した場
合、先端部の外径が小さく、硬質部長を短くできる固体
撮像素子ユニットを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、固体撮像素子と、固体撮像素子に結像させる光学系
と、光学系を保持する枠とを有する固体撮像素子ユニッ
トにおいて、固体撮像素子ユニットの外表面に臨む部材
間を溶融金属による接合及び／または接着剤による接合
にて固定することにより、オートクレーブ滅菌に対して
光学系に曇りが発生しない耐性を有し、内視鏡に適用し
た場合、先端部の外径が小さく、硬質部長を短くできる
ようにしている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
の固体撮像素子ユニットを示す。本実施の形態の目的は
オートクレーブ滅菌に対する耐性を有する気密状態を実
現し、またこれを内視鏡の先端部に取り付けた場合に先
端部の外径が小さく、硬質部長を短くできる固体撮像素
子ユニットを提供することにある。

【００１１】なお、以降でオートクレーブ滅菌に対する
耐性のある固体撮像素子ユニットを説明するが、「オー
トクレーブ滅菌に対する耐性」とは、必ずしも固体撮像
素子ユニットに全く高温高圧蒸気が浸入しないというこ
とではなく、高温高圧蒸気がある程度浸入する場合も含
めて、レンズに曇りが発生せず、電子部品が損傷をうけ
ず、継続的に画像を再現可能な機能を有する固体撮像素
子ユニットを意味する。

【００１２】図１に示す第１の実施の形態の固体撮像素
子ユニット１Ａは、例えば挿入部が湾曲可能な電子内視
鏡（図示せず）の先端部２１に組み込まれて使用され
る。

【００１３】この固体撮像素子ユニット１Ａは被写体の
像を結ぶ結像光学系としての対物レンズ系１３を固定し
たレンズ枠２と、レンズ枠２の手元側に嵌合されて固定
されているＣＣＤ保持枠３と、ＣＣＤ保持枠３に平板レ
ンズ４と接合され、前記対物レンズ系１３の結像位置に
配置した固体撮像素子としての例えばＣＣＤ（電荷結合
素子）５と、ＣＣＤ５の手元側に設けてＣＣＤ５からの
電気信号を増幅する回路が設けられた第１基板６及び第
２基板７と、第２基板７に接続されて図示しない内視鏡
の内部に通されるケーブル８と、このケーブル８を覆う
網状シールド線９を半田や導電接着剤にて同電位化する
ケーブルホルダ１０と、ケーブルホルダ１０とＣＣＤ保
持枠３を接続するシールド枠１１とからなる。

【００１４】レンズ枠２は耐食性良好な材質、例えばス
テンレススチールからなり、このレンズ枠２の先端には
オートクレーブ滅菌に対する耐性が高いサファイアガラ
スからなる第１レンズ１２が接合されている。レンズ枠
２における第１レンズ１２との接合面２ａは金または金
合金でのメッキ処理が施されている。

【００１５】第１レンズ１２におけるレンズ枠２との接
合面１２ａにはＣｒ，Ｃｕ，Ｎｉ等からなるメタルコー
ティングが施されている。このメタルコーティングは、
Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｕ−Ｎｉの４層コーティングが望まし
い。このように形成された接合面２ａ，接合面１２ａは
溶融金属、具体的には半田またはロウ付けまたは溶接に
よって接合された接合部１４が形成され、この接合部１
４により高温高圧蒸気がその内部に侵入することを防止
している。

【００１６】レンズ枠２の第１レンズ１２より内部に配
置され、対物レンズ系１３を構成する各レンズは、第１
レンズ１２以外は接着剤による固定で良い。平板レンズ
４はＣＣＤ保持枠３に対して接着固定される。また、Ｃ
ＣＤ保持枠３はセラミックやＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）等の絶縁体にて形成し、レンズ枠２との
嵌合部３ａには第１レンズ１２の外周と同様にメタルコ
ーティングが施されている。

【００１７】また、レンズ枠２におけるＣＣＤ保持枠３
との嵌合部２ｂには接合面２ａと同様のメッキが施され
ている。更に嵌合部３ａと嵌合部２ｂは半田またはロウ
付けまたは溶接によって接合された接合部１５が形成さ
れ、高温高圧蒸気の侵入を防止する。

【００１８】また、ＣＣＤ保持枠３におけるシールド枠
１１との接合面３ｂにも前記メタルコーティングが施さ
れている。そしてシールド枠１１と半田またはロウ付け
または溶接によって接合された接合部１６が形成され、
高温高圧蒸気がその内部に侵入するのを防止している。

【００１９】ケーブルホルダ１０は半田またはロウ付け
または溶接が可能な金属或いは半田またはロウ付けまた
は溶接が可能な表面処理を施した金属からなり、例えば
真鍮にＮｉメッキを施したものが望ましい。

【００２０】シールド枠１１は薄肉のパイプにて形成さ
れ、材質は例えば耐食性の良いステンレススチールと
し、前端がＣＣＤ保持枠３と接合されると共に、後端も
ケーブルホルダ１０に半田またはロウ付けまたは溶接に
て接合するため、金または金合金にてメッキされてい
る。

【００２１】もちろん、半田やロウ付けしやすい材質で
形成すれば、メッキは不要である。前述のごとくシール
ド枠１１の両端はそれぞれＣＣＤ保持枠３とケーブルホ
ルダ１０に半田またはロウ付けまたは溶接によって接合
され、高温高圧蒸気の侵入を防止する。

【００２２】網状シールド線９はケーブルホルダ１０に
設けた貫通孔１０ａに半田で接合され、高温高圧蒸気の
侵入を防止する。さらにケーブル８の周りに耐熱性を有
する熱収縮チューブ１７で覆うように設けてケーブル８
及び網状シールド線９を高温高圧蒸気から保護してい
る。

【００２３】なお、ＣＣＤ５とその裏面側に設けた基板
６、７の周囲には電気絶縁性を有するとともに蒸気透過
性の少ないエポキシ樹脂等の絶縁性充填剤が充填され、
絶縁チューブ１８等で覆われている。

【００２４】ＣＣＤ保持枠３，平板レンズ４，ケーブル
ホルダ１０，シールド枠１１によって囲まれた空間１９
は電気絶縁性を有するとともに蒸気透過性の少ないエポ
キシ樹脂等の絶縁性充填剤２０が充填されている。

【００２５】このような構成の第１の実施の形態では、
固体撮像素子ユニット１Ａの外表面に臨む外装部材とな
るレンズ枠２、ＣＣＤ保持枠３、シールド枠１１、ケー
ブルホルダ１０、第１レンズ１２を金属部材等の蒸気を
実質的に透過しないか透過しににくい部材で構成すると
共に、これらの部材間の接続部を蒸気の透過が殆どない
溶融金属で接合していることが特徴となっている。そし
て、内部のレンズに曇りが発生するのを十分に抑制し、
内視鏡の先端部２１に収納した場合に先端部２１の外径
を細く、かつ硬質長を短くできるようにしている。

【００２６】このような構成の第１の実施の形態の作用
を説明する。上記構成により、固体撮像素子ユニット１
Ａの外表面に臨む外周部材はすべて半田またはロウ付け
または溶接による接合部１４、１５、１６等で接合した
構造になっているため、固体撮像素子ユニット１Ａを組
み込んだ内視鏡をオートクレーブ滅菌器にて滅菌する
際、高温高圧蒸気が固体撮像素子ユニット１Ａの内部に
侵入することが無い。

【００２７】本実施の形態は以下の効果を有する。オー
トクレーブ滅菌器に入れて滅菌した場合、固体撮像素子
ユニット１Ａの内部に高温高圧蒸気が侵入しないので、
内部のＣＣＤ５や他の電子部品が劣化したり、破損しな
い。また、水蒸気が侵入しないので、第１レンズ１２内
側のレンズが曇ることが無い。

【００２８】また、固体撮像素子ユニット１Ａの第１レ
ンズ１２、レンズ枠２、ＣＣＤ保持枠３、シールド枠１
１及びケーブルホルダ１０で高温高圧蒸気の侵入を防止
しているので、この固体撮像素子ユニット１Ａを組み込
んだ内視鏡の先端部２１の外径を著しく小さくできる。

【００２９】さらに、硬質部もレンズ部分及びＣＣＤ部
分及びケーブルの先端部にかぎられるので、その長さを
短くでき、様々な湾曲可能な内視鏡に組み込め、例えば
従来はオートクレーブ滅菌のできなかった消化器用電子
内視鏡や気管支用電子内視鏡にも採用可能である。ま
た、部品の接合を溶接等で行っているので、固体撮像素
子ユニット１Ａの耐強度が著しく向上し、非常に長寿命
になる。

【００３０】なお、上記実施の形態においてシールド枠
１１とケーブルホルダ１０の接合は半田またはロウ付け
または溶接にて行っているが、蒸気透過性の低いエポキ
シ接着剤やアルミナやジルコニアを主成分とするセラミ
ックス系接着剤を使用しても良い。

【００３１】この場合、シールド枠１１とケーブルホル
ダ１０は隙間が０．１ｍｍ程度の嵌合となるよう形成し
て接着剤が浸透を確実にすると良い。接着剤は半田また
はロウ付けまたは溶接のように完全に高温高圧蒸気を遮
断することはできないが、上記のごとくシールド枠１１
とケーブルホルダ１０を嵌合状態にして接着剤と蒸気と
の接触面積を減らし、隙間に確実に接着剤を浸透させる
ことで蒸気の透過を非常に少なくできる。

【００３２】しかもＣＣＤ５、第１基板６、第２基板７
の周りは上記実施の形態に述べたように蒸気透過性の低
いエポキシ樹脂等が充填されているので、電子部品に蒸
気が到達しにくく、以上のような工夫がされていない内
視鏡に比べて、非常に長寿命にできる。

【００３３】なお、上記実施の形態において、電気絶縁
や外表面の保護等を目的として、固体撮像素子ユニット
１Ａの外表面の一部又は全部に熱収縮チューブを被覆し
たり、コーティング剤や接着剤を塗布しても良い。

【００３４】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図２を参照して説明する。本実施の形態の
目的はオートクレーブ滅菌に対する耐性を確保し、長寿
命にできると共に、内視鏡の先端部に設けた場合に、先
端部の外径を小さく、しかも硬質部長を短くできる固体
撮像素子ユニットを提供することにある。

【００３５】図２に示す本発明の第２の実施の形態の固
体撮像素子ユニット１Ｂは、第１の実施の形態の固体撮
像素子ユニット１Ａにおいて、シールド枠１１の後端付
近よりも手元側の接合部分、すなわちケーブルホルダ１
０とシールド枠１１の接合、貫通孔１０ａと網状シール
ド線９の接合は蒸気透過性の低いエポキシ接着剤やアル
ミナやジルコニアを主成分とするセラミックス系接着剤
を使用する。

【００３６】さらにレンズ枠２、ＣＣＤ保持枠３、シー
ルド枠１１、ケーブルホルダ１０を覆う外装部材として
フッ素樹脂系或いはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）の熱収縮チューブ２２を設け、この熱収縮チューブ
２２の両端はそれぞれレンズ枠２，熱収縮チューブ１７
に密着させる。熱収縮チューブ２２はフッ素樹脂系ある
いはＰＥＴであるので、蒸気透過性が非常に低い。

【００３７】この熱収縮チューブ２２は半田またはロウ
付けまたは溶接のように完全に高温高圧蒸気を遮断する
ことはできないが、空間１９に充填した蒸気透過性の低
い充填剤２０と熱収縮チューブ２２との両方の効果で電
子部品やレンズ部分への蒸気の透過を極力、少なくでき
る。

【００３８】本実施の形態の作用は以下のようになる。
上記構成により、固体撮像素子ユニット１Ｂは蒸気透過
性が非常に少ないので、固体撮像素子ユニット１Ｂを組
み込んだ内視鏡の先端部をオートクレーブ滅菌器にて滅
菌する際、高温高圧蒸気が内部に侵入しにくく、特に電
子部品やレンズ部分への侵入がほとんど無い。

【００３９】本実施の形態は以下の効果を有する。オー
トクレーブ滅菌器に入れて滅菌した場合、固体撮像素子
ユニット１Ｂの内部に高温高圧蒸気がほとんど侵入しな
いので、ＣＣＤ５や他の電子部品が劣化したり破損しに
くく、長寿命にできる。また、内部のレンズが曇ること
も無い。

【００４０】また、固体撮像素子ユニット１Ｂのレンズ
部分及びＣＣＤ部分及びその枠体と薄い熱収縮チューブ
２２だけの工夫で高温高圧蒸気の侵入を防止しているの
で、この固体撮像素子ユニット１Ｂを組み込む内視鏡の
先端部２１の外径を著しく小さくできる。

【００４１】さらに、硬質部もレンズ部分及びＣＣＤ部
分及びケーブルの先端部にかぎられるので、硬質部長を
短くでき、様々な湾曲可能な内視鏡に組み込め、例えば
従来はオートクレーブ滅菌のできなかった消化器用電子
内視鏡や気管支用電子内視鏡にも採用可能である。な
お、本実施の形態において熱収縮チューブ２２のかわり
に鉛のパイプまたはシートを成形して被覆しても同様な
効果を得る。また、鉛以外の金属箔で覆うようにしても
良い。

【００４２】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態を図３を参照して説明する。本実施の形態の
目的はオートクレーブ滅菌に対する耐性を確保し、長寿
命にできると共に、内視鏡の先端部に設けた場合に、先
端部の外径を小さく、しかも硬質部長を短くできる固体
撮像素子ユニットを提供することにある。図３は本発明
の第３の実施の形態の固体撮像素子ユニット２８を設け
た内視鏡２９の挿入部３０の先端部３１付近の構成を示
す。

【００４３】先端部３１を構成する硬質の先端部材３２
の先端側外周には先端カバー３３が取り付けられ、後端
外周にはパイプ部材３４の先端が取り付けられ、その外
周を外装カバー３５で覆うようにしている。また、パイ
プ部材３４の後端はリベット３６を介してその後端に隣
接する湾曲駒３７に回動自在に連結され、この湾曲駒３
７はその後端側の湾曲駒３７とリベット３６で回動自在
に連結されるようにして湾曲部３８が形成されている。

【００４４】また、湾曲駒３７の内側には操作ワイヤ３
９が挿通され、該操作ワイヤ３９の後端側を挿入部３０
の後端の操作部に設けた図示しない湾曲ノブを操作して
操作ワイヤ３９を引っ張ることで複数の湾曲駒３７をリ
ベット３６を中心に回動して湾曲部３８を湾曲させ、こ
の湾曲部３８の先端に形成された先端部３１を所望の方
向に向け、この先端部３１に組み込んだ固体撮像素子ユ
ニット２８の視野方向を自在に変更可能にしている。

【００４５】先端部材３２に設けたユニット取付孔４１
には固体撮像素子ユニット２８がそのレンズ枠２及びＣ
ＣＤ保持枠３がほぼ嵌合するように挿入され、図示しな
いネジ等で先端部材３２に固定される。この固体撮像素
子ユニット２８はほぼ第２の実施の形態の固体撮像ユニ
ット１Ｂとほぼ同様の構成である。

【００４６】つまり、この固体撮像素子ユニット２８
は、対物レンズ系１３を取り付けたレンズ枠２、平板レ
ンズ４に接着されたＣＣＤ保持枠３、平板レンズ４にそ
の保護用カバーガラス４３が接着されたＣＣＤ５、この
ＣＣＤ５及びその裏面側に設けた基板４４を覆うシール
ド枠１１、このシールド枠１１をさらに覆う熱収縮チュ
ーブ２２等を有する。

【００４７】各部品間の接合方法は第２の実施の形態と
同じである。ただし、基板４４はシールド枠１１の端部
とケーブル８の間に配置し、基板４４の周りは蒸気透過
性の低いエポキシ接着剤４５はアルミナやジルコニアを
主成分とするセラミック系接着剤４６にて充填し、さら
にその周りに熱収縮チューブ２２で固定する。熱収縮チ
ューブ２２の両端はそれぞれケーブル８，シールド枠１
１に密着させる。先端部材３２にはユニット取付孔４１
に隣接して鉗子チャンネル４７と連通する貫通孔が設け
られている。

【００４８】次に本実施の形態の作用を説明する。上記
構成により、固体撮像素子ユニット２８は高温高圧蒸気
の侵入がまず熱収縮チューブ２２によって大部分遮断さ
れ、次にエポキシ接着剤４５またはセラミック系接着剤
４６によって僅かに侵入した蒸気も遮断される。この作
用により、固体撮像素子ユニット２８を組み込んだ内視
鏡２９をオートクレーブ滅菌器にて滅菌する際、高温高
圧蒸気が内部に侵入しにくく、特に電子部品やレンズ部
分への侵入がほとんど無い。

【００４９】従って、本実施の形態は前の実施の形態と
ほぼ同じ効果を有する。なお、本実施の形態において熱
収縮チューブ２２のかわりに鉛のパイプまたはシートを
成形して被覆しても同様な効果を得る。

【００５０】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態を図４を参照して説明する。本実施の形態の
目的は硬質部長が短く、しかもオートクレーブ滅菌に対
する耐性を確保でき、長寿命にでき、さらに内視鏡に適
用した場合、先端部の外径を小さくできる固体撮像素子
ユニットを提供することにある。図４は内視鏡２９の先
端部３１を示す。

【００５１】本実施の形態も第３の実施の形態と同様に
固体撮像素子ユニット５１を内視鏡２９の先端部３１に
組み込んだものである。この固体撮像素子ユニット５１
は第３の実施の形態までの固体撮像素子ユニット一部が
異なり、レンズ枠２とＣＣＤ保持枠３とを接続する接続
枠５２を設けている。

【００５２】また、この固体撮像素子ユニット５１では
ＣＣＤ５のリード５３にケーブル８を接続し、ケーブル
８とＣＣＤ保持枠３の端部を被覆すべく樹脂製の保護チ
ューブ５４を設けている。

【００５３】上記接続枠５２とＣＣＤ保持枠３の端部の
接合並びに接続枠５２とレンズ枠２の端部の接合は半田
またはロウ付けまたは溶接による接合を行っている。ま
た、、保護チューブ５４とＣＣＤ保持枠３は嵌合状態で
エポキシ接着剤またはセラミック系接着剤にて接着して
いる。

【００５４】この場合、保護チューブ５４は樹脂製ゆえ
に水密は確保できるが、高温高圧水蒸気はある程度侵入
する。そこで、保護チューブ５４の内部でＣＣＤ保持枠
３に極力近い位置に前述のエポキシ接着剤４５またはセ
ラミック系接着剤４６を充填し、保護チューブ５４の手
元側からＣＣＤ５側へ高温高圧水蒸気がほとんど透過し
ない構成としている。

【００５５】また、本実施の形態ではレンズ枠２の先端
には第２レンズ５５が取り付けられ、第１レンズ１２は
先端部材５６に取り付けられている。このため、第１レ
ンズ１２の側部外周面にメタライズ膜を形成し、先端部
材５６にロウ付け等の接合部５７で接合し、内部に蒸気
が侵入するのを防止している。また、接続枠５２も先端
部材５６と嵌合する部分でロウ付け等の接合部５８で接
合され、内部に蒸気が侵入するのを防止している。

【００５６】また、先端部材５６にはライトガイドファ
イバ６１の先端が口金を介して固定され、その先端面に
対向して照明レンズ６２が取り付けられ、この照明レン
ズ６２も先端部材５６にロウ付け等で接合されている。
その他は第３の実施の形態と同様である。

【００５７】次に本実施の形態の作用を説明する。保護
チューブ５４の内部でＣＣＤ保持枠３に極力近い位置に
エポキシ接着剤４５またはセラミックス系接着剤４６を
充填することで、オートクレーブ滅菌器にて滅菌する
際、高温高圧蒸気が内部に侵入しにくく、特に電子部品
やレンズ部分への侵入がほとんど無いようにできる。

【００５８】本実施の形態は前の実施の形態と同じ効果
を有する。なお、ＣＣＤ５とＣＣＤ保持枠３の隙間にエ
ポキシ接着剤またはセラミック系接着剤を充填するとさ
らに効果的である。

【００５９】（第５の実施の形態）次に本発明の第５の
実施の形態を図５及び図６を参照して説明する。本実施
の形態の目的は前実施の形態と同じである。図５は第５
の実施の形態の固体撮像素子ユニット６４を示す。

【００６０】固体撮像素子ユニット６４の各部品の接合
は、下記に記す部分以外は第２の実施の形態と同じであ
る。ただし、固体撮像素子ユニット６４を被覆する熱収
縮チューブ６５はＣＣＤ５よりも手元側のみである。

【００６１】また、平板レンズ４とＣＣＤ保持枠３の接
合は平板レンズ４の外周に前述のメタルコートを施し、
ＣＣＤ保持枠３の外側からレーザを照射して溶接する。
熱収縮チューブ６５の材質は蒸気を透過しにくいフッ素
樹脂系或いはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で
ある。

【００６２】また、保護チューブ５４と熱収縮チューブ
６５の間には隙間６６ができるが、隙間６６はできるだ
け小さくした方が望ましい。保護チューブ５４の先端側
端部にはエポキシ接着剤４５またはセラミック系接着剤
４６を充填し、前実施の形態と同様に保護チューブ５４
の手元側からＣＣＤ５側へ高温高圧水蒸気がほとんど透
過しない構成とする。

【００６３】さらに第２基板７と熱収縮チューブ６５と
によって囲まれた空間６７及び第１基板６と第２基板７
と熱収縮チューブ６５によって囲まれた空間６８にも同
様にエポキシ接着剤４５またはセラミック系接着剤４６
を充填して高温高圧水蒸気がほとんど透過しないように
している。

【００６４】次に本実施の形態の作用を説明する。保護
チューブ５４の内部で第２基板７に極力近い位置及び空
間６７にエポキシ接着剤４５またはセラミック系接着剤
４６を充填することでオートクレーブ滅菌器にて滅菌す
る際、高温高圧蒸気が内部に侵入しにくく、特に電子部
品やレンズ部分への侵入がほとんど無い。

【００６５】本実施の形態は第２の実施の形態と同じ効
果を有する。なお、図６に示すごとく図示しないカメラ
コントロールユニットに接続するコネクタ６９側でも保
護チューブ５４の端部付近の部分７０にエポキシ接着剤
４５またはセラミック系接着剤４６を充填するとより効
果的である。

【００６６】ところで、図７に示すごとく、以上の第１
〜第５の実施の形態の固体撮像素子ユニットを内蔵する
内視鏡７１はオートクレーブ滅菌に対する耐性を確保す
ると同時に、術者がより操作しやすいよう内視鏡７１の
重量をできるだけ軽くする必要がある。

【００６７】特に内視鏡７１のうち生体に挿入される柔
軟な挿入部７２、術者が把持する操作部７３、図示しな
いカメラコントロールユニットに固体撮像素子ユニット
７４のケーブルを導くコード７５は軽量化するために様
々な耐熱性樹脂を使用する。この時、耐熱性樹脂の中に
は、例えばポリサルフォンのごとく高温時にガスを発生
するものもある。

【００６８】このようなガスは固体撮像素子ユニット７
４や他の部品を損傷させるおそれがある。そこで、図７
のごとく操作部７３の内側に例えば塩化カルシウム等の
ガス吸収体７６を設ける。このガス吸収体７６により、
オートクレーブ滅菌時に内視鏡７１の内部にガスが発生
しても速やかに吸収され、固体撮像素子ユニット７４や
他の部品を破損するおそれが無いという効果がある。

【００６９】（第６の実施の形態）図８は本発明の第６
の実施の形態の固体撮像素子ユニット８０を示す。対物
レンズ系８１を構成するレンズ群を保持するレンズ枠８
２はその先端側端面がサファイヤによるカバーガラス８
３を保持するカバーガラス枠８４に突き当てられてい
る。

【００７０】カバーガラス枠８４はコバールが望ましい
が接合技術によってはステンレススチールでも良い。レ
ンズ枠８２はセラミックスによる絶縁枠８５に内嵌し、
接着固定され、さらにこの絶縁枠８５の前端側からカバ
ーガラス枠８４が外嵌し、絶縁枠８５の外周面に施され
たメタルコーティング部分とで金属による溶接或いはロ
ウ付け等で気密に固定されている。

【００７１】固体撮像素子８６が接着固定されるカバー
ガラス８７はサファイヤ又は比較的耐熱及び耐水性のあ
る多成分ガラスにて形成され、カバーガラス枠８８に金
属による融接で気密に固定されている。このカバーガラ
ス枠８８はコバールが望ましいが接合技術によってはス
テンレススチールでも良い。

【００７２】カバーガラス８７と絶縁枠８５とでレンズ
８９及び間隔管９０とを挟み込み、カバーガラス枠８８
と絶縁枠８５とが金属による融接にて気密に固定されて
いる。

【００７３】また、第１の実施の形態と同様に固体撮像
素子８６の裏面側には第１基板９１、第２基板９２が配
置され、ケーブル９３と接続されている。また、固体撮
像素子８６及び第１基板９１、第２基板９２はチューブ
９４で覆われ、その内部に絶縁性接着剤９５が充填され
ている。

【００７４】また、カバーガラス枠８８からケーブル９
３の前端付近を熱収縮チューブ９６で覆っている。この
熱収縮チューブ９６はフッ素系樹脂が望ましい。この熱
収縮チューブ９６と前記チューブ９４との間の空間には
エポキシ系樹脂による接着剤９７が充填されている。

【００７５】図９及び図１０を参照してこの固体撮像素
子ユニット８０の組み立て手順を説明する。図９（Ａ）
はカバーガラス８３とカバーガラス枠８４を組み付けた
状態を示す。また、図９（Ｂ）はカバーガラス８７とカ
バーガラス枠８８を組み付けた状態を示す。図９
（Ａ），（Ｂ）ともにそれぞれの耐熱温度まで上げて融
接できるため、半田やロウ付けができる。

【００７６】ロウ付けは、ロウ材接合とも言われ、サフ
ァイヤのカバーガラスの接合面にメタライズを行い、銀
ロウ等を用いて接合する。また、活性金属法と言われ、
ＴｉやＺｒをロウ材とした方法が一般に知られている。

【００７７】図９（Ｃ）は図９（Ｂ）で組み立てられた
カバーガラス８７とカバーガラス枠８８に、レンズ８９
と間隔管９０と絶縁枠８５を組み付けた状態を示す。セ
ラミックスの絶縁枠８５の接合面にメタライズを行い、
半田やロウ材接合を行う。

【００７８】ロウ材接合では超音波半田ごてを用いた低
融点金属法や、融点金属法等が一般に知られている。ま
た、金属のカバーガラス枠８８の接合面にＮｉメッキを
施すと接合し易くなる。

【００７９】この組み立ての後、固体撮像素子８６の組
み付けを行い、レンズ群とレンズ枠８２をピント出しを
行って接着固定する。図１０は図９（Ａ）で組み付けた
カバーガラス８３とカバーガラス枠８４を組み付けた状
態の断面を示す。セラミックスの絶縁枠８５とカバーガ
ラス枠８４を半田付け又はロウ材接合する。この時、内
部の接着剤や固体撮像素子８６の耐熱温度を考慮する必
要があり、他のロウ付け部が外れないように考慮する必
要がある。よって、融点の低いＰｂ−Ｓｎ系合金やＩｎ
系の半田等が有効である。

【００８０】本実施の形態の作用は第１の実施の形態と
同様である。また、本実施の形態は以下の効果を有す
る。本実施形態では、カバーガラス８３とカバーガラス
８７に挟まれたレンズユニット内部が完全に気密に保た
れており、オートクレーブ滅菌による水蒸気の侵入が無
いため、レンズやレンズに施したコーティング、レンズ
同士の接着固定部の劣化等が無く、長期間の使用に耐え
得る信頼性を有することができる。

【００８１】また、ＣＣＤより後端側（手元側）は、接
着剤による固定・充填で強固な水密状態を保ち、電子部
品の破損等を防いでいる。このような構成を有するた
め、ケーブルとの配線部を細くすることが可能であり、
ＣＣＤからケーブル配線部までの距離を短くすることが
できる。よって、内視鏡挿入部先端硬質部を短くするこ
とができる。その他は前記第１の実施の形態と同様であ
る。

【００８２】尚、本発明において述べた気密とは、基本
的にＪＩＳＺ２３３１などに示されるヘリウム漏れ検
出器によって、等価基準リーク量（試験体内空間容積
０．１〜０．４ｃｍ³）が、目安としては１×１０^-9
Ｐａ・ｍ³／S 以下である場合をいう。

【００８３】前記値１×１０^-9 Ｐａ・ｍ³／S を超え
る場合にはオートクレーブ滅菌を行った際蒸気が侵入
し、繰り返しオートクレーブ滅菌行う事で水蒸気が蓄積
してレンズに結露やくもりが発生したり、レンズやレン
ズ表面に施したコーティング、接着剤が劣化して観察画
像不良などの不具合が発生する可能性がある。

【００８４】接合方法の違いによる前記等価基準リーク
量の差と、蒸気侵入の有無の関係を表１に示す。

【００８５】溶接による気密構造、換言すれば上述した
実施形態で示した前記気密密閉対物レンズユニット部４
０の気密構造と、一般的なＯリングや接着剤を用いて構
成した水密構造とでは透過基準リーク量が異なることが
分かる。

【００８６】

【表１】オートクレーブ滅菌後の水蒸気侵入の有無のデータによ
り、ろう接、融接といった溶接に対し、高分子材料を使
用した接着又はシールでは、接着部、シール部材を通し
て蒸気が侵入することが分かる。これは、繰り返しオー
トクレーブ滅菌を行うことにより、より顕著な差として
表れる。

【００８７】なお、上述した各実施の形態を部分的等で
組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属す
る。

【００８８】［付記］（１）固体撮像素子と、固体撮像素子に結像させる光学
系と、光学系を保持する枠とを有する固体撮像素子ユニ
ットおいて、固体撮像素子ユニットの外表面に臨む部材
間を溶融金属による接合及び／または接着剤による接合
にて固定した特徴とする固体撮像素子ユニット。

【００８９】（２）前記溶融金属による接合は、溶接ま
たはロウ付けまたは半田を用いたことを特徴とする付記
１の固体撮像素子ユニット。（３）前記接着剤による接合は、エポキシ系樹脂または
セラミックス系接着剤を用いたことを特徴とする付記１
または２の固体撮像素子ユニット。

【００９０】（４）固体撮像素子よりも先端側の固体撮
像素子ユニットの外側部材の接合は溶融金属による接合
とし、固体撮像素子よりも手元側の固体撮像素子ユニッ
トの外側部材の接合は接着剤による接合としたことを特
徴とする付記１〜３の固体撮像素子ユニット。

【００９１】（５）前記外側部材のうち、非金属の部材
の接合面はメタルコートされたことを特徴とする付記１
〜４の固体撮像素子ユニット。（６）固体撮像素子と、固体撮像素子に接続された基板
と、固体撮像素子に結像させる光学系と、光学系を保持
する枠とを有する固体撮像素子ユニットにおいて、前記
固体撮像素子及び／または基板の周辺の空間にエポキシ
系接着剤またはセラミックス系接着剤を充填したことを
特徴とする固体撮像素子ユニット。

【００９２】（７）固体撮像素子または基板の周りに枠
またはチューブを設けたことを特徴とする付記６の固体
撮像素子ユニット。（８）前記チューブの材質はフッ素樹脂系またはポリエ
チレンテレフタレートであることを特徴とする付記７の
固体撮像素子ユニット。

【００９３】（９）固体撮像素子と、固体撮像素子に結
像させる光学系とを有する固体撮像素子ユニットにおい
て、固体撮像素子ユニットの外側の少なくとも一部に金
属またはチューブを被せたことを特徴とする固体撮像素
子ユニット。（１０）前記チューブの材質はフッ素樹脂系またはポリ
エチレンテレフタレートであることを特徴とする付記９
の固体撮像素子ユニット。

【００９４】（１１）前記金属は鉛であることを特徴と
する固体撮像素子ユニット。（１２）前記金属はパイプであることを特徴とする付記
９または１１の固体撮像素子ユニット。

【００９５】（１３）前記金属は金属箔を成形した枠と
したことを特徴とする付記９または１１の固体撮像素子
ユニット。（１４）固体撮像素子と、固体撮像素子に結像させる光
学系と、固体撮像素子から延出する信号線と、信号線を
保護するチューブとからなる固体撮像素子ユニットにお
いて、少なくともチューブの一部に接着剤を充填したこ
とを特徴とする固体撮像素子ユニット。

【００９６】（１５）前記接着剤は、チューブの先端側
及び／またはコネクター側端部に充填したことを特徴と
する付記１４の固体撮像素子ユニット。（１６）前記接着剤はエポキシ系樹脂またはセラミック
ス系接着剤であることを特徴とする付記１４または１５
の固体撮像素子ユニット。（１７）撮像ユニットの封止は前記接着剤の充填で行っ
たことを特徴とする付記１４〜１６の固体撮像素子ユニ
ット。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像素子ユニットの外部に臨む部材間の接合に溶融金
属又は接着剤による接合を利用しているので、オートク
レーブ滅菌時の高温高圧蒸気が固体撮像素子ユニットに
侵入することを防止できて、侵入した蒸気に起因するレ
ンズ曇りが発生しない固体撮像素子ユニットを提供でき
る。また、内視鏡の先端部に設けた場合には、外径を小
さく、硬質部長を短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子ユニ
ットの構成を示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子ユニ
ットの構成を示す断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態を備えた内視鏡の先
端部の構成を示す断面図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を備えた内視鏡の先
端部の構成を示す断面図。

【図５】本発明の第５の実施の形態の固体撮像素子ユニ
ットの構成を示す断面図。

【図６】図５におけるケーブルの端部のコネクタ付近の
構造を示す断面図。

【図７】第１ないし第５の実施の形態を備えた内視鏡の
概略の構成を示す図。

【図８】本発明の第６の実施の形態の固体撮像素子ユニ
ットの構成を示す断面図。

【図９】第６の実施の形態における組立手順の説明図。

【図１０】図９（Ｃ）の組立をした後に固体撮像素子等
を組み付けた状態を示す図。

【符号の説明】

１Ａ…固体撮像素子ユニット２…レンズ枠３…ＣＣＤ保持枠４…平板レンズ５…ＣＣＤ６…第１基板７…第２基板８…ケーブル９…網状シールド線１０…ケーブルホルダ１１…シールド枠１２…第１レンズ１４、１５、１６…接合部１７…熱収縮チューブ１８…絶縁チューブ１９…空間２０…絶縁性充填剤２１…先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樋熊政一東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者青野進東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者齋藤秀俊東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山口貴夫東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者龍野裕東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者中村剛明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者岸孝浩東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者倉康人東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者広谷純東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者中村一郎東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子と、固体撮像素子に結像さ
せる光学系と、光学系を保持する枠とを有する固体撮像
素子ユニットおいて、固体撮像素子ユニットの外表面に臨む部材間を溶融金属
による接合及び／または接着剤による接合にて固定した
特徴とする固体撮像素子ユニット。