特許 7682322 撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-15

(45)【発行日】2025-05-23

(54)【発明の名称】撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/04 20060101AFI20250516BHJP

【ＦＩ】

A61B1/04 530

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024033772

(22)【出願日】2024-03-06

【審査請求日】2024-03-06

(31)【優先権主張番号】63/599,284

(32)【優先日】2023-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】304050923

【氏名又は名称】オリンパスメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 遥

(72)【発明者】

【氏名】江口 陽亮

【審査官】渡戸 正義

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２２／２６９９０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０４９３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／０２１６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２３／２７６００６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０４７１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００ － １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板と、
前記凹部に配置されたカメラモジュールと、
前記側面及び前記底面と、前記カメラモジュールとの間に形成された隙間に充填された樹脂と、を備え、
前記カメラモジュールは、複数のレンズを有する積層レンズと、撮像素子と、を備え、
前記樹脂は、前記凹部の底面側に充填された第１の樹脂と、前記凹部の開口側に充填された第２の樹脂と、を含み、
前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きいことを特徴とする撮像ユニット。

【請求項2】

前記積層レンズは、絞りを有し、
前記第１の樹脂は、前記凹部の底面から前記絞りが設けられた位置または前記絞りよりも下面側まで充填され、
前記第２の樹脂は、前記絞りが設けられた位置または前記絞りよりも下面側から前記積層レンズの最表面の位置まで充填され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】

被検体に挿入される挿入部の先端に撮像ユニットを有し、
前記撮像ユニットは、
側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板と、
前記凹部に配置されたカメラモジュールと、
前記側面及び前記底面と、前記カメラモジュールとの間に形成された隙間に充填された樹脂と、を備え、
前記カメラモジュールは、複数のレンズと絞りとを有する積層レンズと、撮像素子と、を備え、
前記樹脂は、前記凹部の底面側に充填された第１の樹脂と、前記凹部の開口側に充填された第２の樹脂と、を含み、
前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きいことを特徴とする内視鏡。

【請求項4】

前記積層レンズは、絞りを有し、
前記第１の樹脂は、前記凹部の底面から前記絞りが設けられた位置または前記絞りよりも下面側まで充填され、
前記第２の樹脂は、前記絞りが設けられた位置または前記絞りよりも下面側から前記積層レンズの最表面の位置まで充填されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。

【請求項5】

立体配線板の凹部にカメラモジュールを収容し、立体配線板の配線とカメラモジュールを外部電極により接続する工程と、
前記立体配線板の前記凹部と前記カメラモジュールとの隙間の、前記凹部の底面側に第１の樹脂を充填する工程と、
前記立体配線板の前記凹部と前記カメラモジュールとの隙間の、前記凹部の開口側に第２の樹脂を充填する工程と、
を有し、前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きい樹脂である、ことを特徴とする撮像ユニットの製造方法。

【請求項6】

前記第１の樹脂を充填する工程は、前記凹部の底面から前記カメラモジュールの絞りの位置または前記絞りよりも下面側まで第１の樹脂を充填し、
前記第２の樹脂を充填する工程は、前記絞りの位置または前記絞りよりも下面側から前記カメラモジュールの積層レンズの最表面まで第２の樹脂を充填する、ことを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遮光性の樹脂を含む撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内視鏡の先端部には、撮像ユニットが配設される。撮像ユニットは、立体配線板に設けられた凹部内にカメラユニットを備える。凹部とカメラユニットとの間には、接合強度、水密性および遮光性の向上を目的として遮光樹脂が充填される。

【0003】

例えば、特許文献１（特開２０１２－１８９７８８号公報）には、カメラモジュール本体とシールドとの隙間に、カーボンブラックの黒色顔料を添加して黒色に形成した遮光性の樹脂を充填するカメラモジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１８９７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、カメラモジュール本体とシールドとの隙間に遮光性の樹脂を充填した場合でも、表面散乱光を低減させることができず、フレアが発生することがあった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、表面散乱光を低減させ、フレアの発生を抑制することができる撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法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】

【0007】

本発明の一態様の撮像ユニットは、側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板と、前記凹部に配置されたカメラモジュールと、前記側面及び前記底面と、前記カメラモジュールとの間に形成された隙間に充填された樹脂と、を備え、前記カメラモジュールは、複数のレンズを有する積層レンズと、撮像素子と、を備え、前記樹脂は、前記凹部の底面側に充填された第１の樹脂と、前記凹部の開口側に充填された第２の樹脂と、を含み、前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きい。

【0008】

また、本発明の一態様の内視鏡は、被検体に挿入される挿入部の先端に撮像ユニットを有し、前記撮像ユニットは、側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板と、前記凹部に配置されたカメラモジュールと、前記側面及び前記底面と、前記カメラモジュールとの間に形成された隙間に充填された樹脂と、を備え、 被検体に挿入される挿入部の先端に撮像ユニットを有し、前記撮像ユニットは、側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板と、前記凹部に配置されたカメラモジュールと、前記側面及び前記底面と、前記カメラモジュールとの間に形成された隙間に充填された樹脂と、を備え、前記カメラモジュールは、複数のレンズと絞りとを有する積層レンズと、撮像素子と、を備え、前記樹脂は、前記凹部の底面側に充填された第１の樹脂と、前記凹部の開口側に充填された第２の樹脂と、を含み、前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きい。

【0009】

また、本発明の一態様の撮像ユニットの製造方法は、立体配線板の凹部にカメラモジュールを収容し、立体配線板の配線とカメラモジュールを外部電極により接続する工程と、前記立体配線板の前記凹部と前記カメラモジュールとの隙間に、前記凹部の底面から前記カメラモジュールの絞りの位置まで第１の樹脂を充填する工程と、前記立体配線板の前記凹部と前記カメラモジュールとの隙間に、前記絞りから前記カメラモジュールの積層レンズの最表面まで第２の樹脂を充填する工程と、を有し、前記第１の樹脂は、前記第２の樹脂より絶縁破壊抵抗値が大きく、粘度の小さい樹脂である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法によれは、表面散乱光を低減させ、フレアの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係る内視鏡の全体構成の一例を示す全体構成図である。

【図2】第１の実施形態の撮像ユニットの構成を示す斜視図である。

【図3】図２のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】入射光と反射光の関係を説明するための図である。

【図5】第２の実施形態の撮像ユニットの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
なお、実施形態に基づく図面は、模式的であり、各部分の厚さと幅との関係、各々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実のものとは異なる。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。光が入射する方向を「上」という。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る内視鏡の全体構成の一例を示す全体構成図である。
図１に示すように、内視鏡１００は、挿入部１０１と、操作部１０２と、ユニバーサルコード１０３と、内視鏡コネクタ１０４と、を具備する。

【0014】

細長管形状の挿入部１０１は、生体の体腔内に挿入される。挿入部１０１は、先端側から順に先端部１０１Ａ、湾曲部１０１Ｂ、可撓管１０１Ｃが連設されており、全体として可撓性を備えている。

【0015】

先端部１０１Ａは、被検体の画像情報を取得するための撮像ユニット１を内部に備える。また、先端部１０１Ａは、撮像ユニット１の他に処置具挿通チャンネルおよび照明ユニット等を内部に備える。

【0016】

湾曲部１０１Ｂは、湾曲操作を行うための操作部１０２の湾曲ノブの回動操作に応じて、上下左右方向へと湾曲する。

【0017】

可撓管１０１Ｃは、受動的に可撓自在である柔軟性を有する管状部材である。可撓管１０１Ｃの内部には、処置具挿通チャンネル、各種の電気信号線、ライトガイドファイバー束等が挿通されている。電気信号線は、先端部１０１Ａに内蔵される撮像ユニット１から延出され操作部１０２を経てユニバーサルコード１０３へと延設される。ライトガイドファイバー束は、外部機器である光源装置からの光を先端部１０１Ａの先端面へと導光する。

【0018】

操作部１０２は、挿入部１０１の基端部に連設されており、複数の操作部材等を有する。操作部１０２は、湾曲部１０１Ｂを湾曲操作するための湾曲ノブが回動自在に配設されるとともに、吸引ボタン、送気送水ボタン、各種内視鏡機能のスイッチ類などが設けられている。

【0019】

ユニバーサルコード１０３は、可撓性を有し、操作部１０２から延出する管状部材である。内視鏡コネクタ１０４は、ユニバーサルコード１０３と、ビデオプロセッサ及び光源装置等の外部機器とを接続するための接続部材である。

【0020】

内視鏡は、挿入部が軟性の軟性鏡でも、挿入部が硬性の硬性鏡でもよい。また内視鏡の用途は、医療用でも工業用でもよい。

【0021】

次に、先端部１０１Ａの内部に設けられた撮像ユニット１の構成について説明する。図２は、第１の実施形態の撮像ユニットの構成を示す斜視図である。図３は、図２のIII－III線に沿った断面図である。

【0022】

図２及び図３に示すように、撮像ユニット１は、立体配線板１０と、樹脂２０と、カメラモジュール３０とを備える。

【0023】

立体配線板１０は、平板ではない配線板、例えば、成形回路部品（MID：Molded Interconnect Device）であり、上面１０ＳＡに開口のある有底の凹部（キャビティ）Ｈ１０を有する。凹部Ｈ１０には、カメラモジュール３０が収容される。

【0024】

立体配線板１０の母材は、非導電性樹脂、特に、モールド成形できるエンジニアリングプラスチックである。母材は、例えば、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ナイロン、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン）、または、これらの樹脂に無機充填剤を配合した複合樹脂からなる。

【0025】

樹脂２０は、凹部Ｈ１０とカメラモジュール３０との間に形成された隙間に充填される。より具体的には、樹脂２０は、凹部Ｈ１０の側面および底面とカメラモジュール３０との間に形成された隙間に充填される。樹脂２０は、例えば、黒色のカーボンスラリーが添加されたエポキシ樹脂であり、遮光性を有する。なお、樹脂２０に添加される黒色材は、カーボンスラリーに限定されるものではなく、カーボン粉末であってもよい。

【0026】

樹脂２０は、凹部Ｈ１０の底面から、撮像ユニット１の全長Ｄ１の９５％～１００％の範囲に充填されることが好ましい。

【0027】

カメラモジュール３０は、複数のレンズ３３及び３４と、絞り３５とを有する積層レンズ３１と、撮像素子３２とを備える。なお、断面図では、複数のレンズ３３及び３４を平板として図示する。また、光学系の構成、すなわち、複数のレンズ３３及び３４、絞り３５の構成（厚さ、形状）、種類、数、および積層順序は、仕様に応じて種々の変形が可能である。

【0028】

撮像ユニット１の光軸Ｏに沿った方向における、積層レンズ３１の最表面（前面）から絞り３５までの距離Ｄ２は、撮像ユニット１の全長Ｄ１の３０％～６０％であることが好ましい。また、絞り３５の開口径Ｗ１は、撮像ユニット１の光軸Ｏと垂直な方向における積層レンズ３１の最大寸法Ｗ２の６％～９％であることが好ましい。

【0029】

撮像素子３２は、ＣＣＤ等からなる受光部を有する。撮像素子３２は、例えば半田ボール等の外部電極３６を介して、立体配線板１０の配線１９に接続される。撮像素子３２は、外部電極３６及び配線１９を介して、外部から駆動信号を受信し、外部へ撮像信号を送信する。

【0030】

なお、カメラモジュール３０は、撮像素子３２の下面に撮像信号を処理する半導体素子が積層されていてもよいし、撮像素子３２の上面にカバーガラスが配設されていてもよい。

【0031】

本実施形態の樹脂２０は、エポキシ系樹脂が１００ｇに対し、カーボンスラリーが０．２ｇ～０．４ｇ含有されることにより、以下の光学特性を有する。これにより、樹脂２０は表面散乱光を低減し、フレアを抑制することができる。

【0032】

図４は、入射光と反射光の関係を説明するための図である。
図４に示すように、光源４１からある物体の表面Ｓ１へ出射された光（入射光）の極角をθｉとする。また、表面Ｓ１により反射された光（反射光）の入射面Ｓ２からの方位角をΦｒとする。また、表面Ｓ１により反射された光（反射光）の極角をθｒとする。

【0033】

樹脂２０は、エポキシ系樹脂が１００ｇに対し、カーボンスラリーが０．２～０．４ｇ含有されることにより、波長が３８０～７８０ｎｍの光（可視光線）の透過率が０．５％以下、反射率が５％以下の特性を有する。

【0034】

さらに、樹脂２０は、θｉが４５～７５度、Φｒが－６０～６０度、θｒが－８５～８５度の場合に、検出器４２により検出される反射光の双方向反射率分布関数（Bidirectional Reflectance Distribution Function：ＢＲＤＦ）の値が、入射光の０．１以下の特性を有する。ただし、Φｒ≠０及びθｉ≠θｒである。

【0035】

入射方向の極角θｉを４５～７５度とした根拠は、範囲外の光はフレアに影響しないためである。例えば、入射方向の極角θｉが７５度以上の場合、複数回の反射が必要となり、フレアとして検出されることがない。また、入射面からの方位角Φｒを－６０～６０度とした根拠は、範囲外の光は絞り３５で遮蔽されるためである。また、入射面からの極角θｒを－８５～８５度とした根拠は、範囲外の光はフレアに影響しないためである。また、Φｒ≠０及びθｉ≠θｒとした根拠は、正反射を除くためである。

【0036】

本実施形態の撮像ユニット１は、立体配線板１０とカメラモジュール３０との間に、上記光学特性を有する樹脂２０を充填する。これにより、本実施形態の撮像ユニット１は、単に遮光性の樹脂を充填した場合に比べて、表面散乱光を低減させることができ、フレアを抑制することができる。

【0037】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態の撮像ユニットの構成を示す断面図である。なお、図５において、図３と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0038】

図５に示すように、撮像ユニット１Ａは、立体配線板１０の凹部Ｈ１０とカメラモジュール３０との間に形成された隙間に、第１の樹脂２０Ａ及び第２の樹脂２０Ｂが充填されている。

【0039】

第１の樹脂２０Ａは、凹部Ｈ１０の底面から絞り３５または絞り３５よりも下面側まで充填される。第１の樹脂２０Ａは、第２の樹脂２０Ｂよりも絶縁破壊抵抗値が大きく、粘度の小さい樹脂である。

【0040】

第２の樹脂２０Ｂは、１００μｍ当たりの絶縁破壊電圧が１５ｋＶ未満である。一方、第１の樹脂２０Ａは、１００μｍ当たりの絶縁破壊電圧が１５ｋＶ以上である。このように、複数の外部電極３６の隙間に充填される第１の樹脂２０Ａの絶縁破壊抵抗値を大きくすることで、耐静電能を向上させることができる。

【0041】

また、第１の樹脂２０Ａは、第２の樹脂２０Ｂよりも粘度を小さくすることで、凹部Ｈ１０とカメラユニット３０の底面との間に配設された複数の外部電極３６の隙間に充填し易くなる。

【0042】

第２の樹脂２０Ｂは、第１の実施形態の樹脂２０と同じ樹脂、すなわち、エポキシ系樹脂が１００ｇに対し、カーボンスラリーが０．２～０．４ｇ含有されている。第２の樹脂２０Ｂは、絞り３５または絞り３５よりも下面側から、積層レンズ３１の最表面、より具体的には、撮像ユニット１の全長Ｄ１の９５％～１００％の範囲に充填される。第２の樹脂２０Ｂは、第１の実施形態の樹脂２０と同じ樹脂であるため、表面散乱光を低減させ、フレアを抑制することができる。

【0043】

本実施形態の撮像ユニット１Ａは、立体配線板１０の凹部Ｈ１０にカメラモジュール３０を収容し、立体配線板１０の配線１９とカメラモジュール３０を外部電極３６により接続する。

【0044】

その後、立体配線板１０の凹部Ｈ１０とカメラモジュール３０との隙間に、凹部Ｈ１０の底面から絞り３５（あるいは、絞り３５より下面側）の位置まで第１の樹脂２０Ａを充填する。

【0045】

最後に、立体配線板１０の凹部Ｈ１０とカメラモジュール３０との隙間に、絞り３５（あるいは、絞り３５より下面側）から、積層レンズ３１の最表面まで第２の樹脂２０Ｂを充填することで、撮像ユニット１Ａを組み立てることができる。

【0046】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

【符号の説明】

【0047】

１、１Ａ…撮像ユニット、１０…立体配線板、２０…樹脂、２０Ａ…第１の樹脂、２０Ｂ…第２の樹脂、３０…カメラモジュール、３１…積層レンズ、３２…撮像素子、３３，３４…レンズ、３５…絞り、３６…外部電極、４１…光源、４２…検出器、１００…内視鏡、１０１…挿入部、１０１Ａ…先端部、１０１Ｂ…湾曲部、１０１Ｃ…可撓管、１０２…操作部、１０３…ユニバーサルコード、１０４…内視鏡コネクタ。

【要約】

【課題】表面散乱光を低減させ、フレアの発生を抑制することができる撮像ユニットを提供する。
【解決手段】撮像ユニット１は、側面及び底面を有する凹部を備えた立体配線板１０と、凹部に配置されたカメラモジュール３０と、側面及び底面と、カメラモジュール３０との間に形成された隙間に充填された遮光性の樹脂２０と、を備え、樹脂２０は、波長が３８０から７８０ｎｍの光における、透過率が０．５％以下であり、光反射率が５％以下であり、入射方向の極角がθｉであるときの、入射面からの方位角がΦｒで、極角がθｒの方向における双方向反射率分布関数の値をＢＲＤＦ（θｉ、Φｒ、θｒ）としたとき、双方向反射率分布関数の値が、θｉが４５～７５度、Φｒが－６０～６０度、θｒが－８５～８５度の場合に入射光の０．１以下である。（ただし、Φｒ≠０、かつ、θｉ≠θｒ）
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】