內(nèi)窺鏡用攝像單元和內(nèi)窺鏡的制作方法
【專(zhuān)利摘要】在本發(fā)明中，在具有攝像元件的內(nèi)窺鏡用攝像單元中，在攝像元件的光學(xué)黑斑區(qū)域內(nèi)設(shè)置相位基準(zhǔn)像素區(qū)域，該相位基準(zhǔn)像素區(qū)域配設(shè)有通過(guò)進(jìn)行受光而輸出能夠用于影像的相位調(diào)整的信號(hào)的像素，將具有比攝像元件的有效像素區(qū)域窄的成像圈的物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光軸配置在相對(duì)于所述有效像素區(qū)域的中心靠近所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域的位置，使得透射過(guò)該物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光能夠到達(dá)所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】?jī)?nèi)窺鏡用攝像單元和內(nèi)窺鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及具有攝像元件的內(nèi)窺鏡用攝像單元和內(nèi)窺鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]為了對(duì)活體體內(nèi)或構(gòu)造物內(nèi)部等不容易觀(guān)察的部位進(jìn)行觀(guān)察，例如在醫(yī)療領(lǐng)域或工業(yè)領(lǐng)域中利用如下的內(nèi)窺鏡:具有能夠從活體或構(gòu)造物的外部導(dǎo)入內(nèi)部的插入部，在該插入部中具有用于對(duì)光學(xué)像進(jìn)行攝像的攝像單元。
[0003]內(nèi)窺鏡用攝像單元具有由形成被攝體像的透鏡等構(gòu)成的物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件、配設(shè)在物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的成像面上的CCD (電荷耦合元件)或CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化膜半導(dǎo)體)傳感器等攝像元件。
[0004]關(guān)于內(nèi)窺鏡用攝像單元，由于需要使插入部的外徑變細(xì)，所以，一般采用將照相機(jī)控制單元設(shè)置在插入部的外部的形式。這種內(nèi)窺鏡所具有的攝像裝置的形式一般被稱(chēng)為照相機(jī)頭部分離型的攝像裝置等。在內(nèi)窺鏡中，例如經(jīng)由十幾cm~幾m這樣比較長(zhǎng)的傳送纜線(xiàn)進(jìn)行攝像元件與照相機(jī)控制單元之間的信號(hào)通信。
[0005]在這種內(nèi)窺鏡中，例如由于傳送纜線(xiàn)的長(zhǎng)度的偏差或組入的電子部件的電氣性能的偏差，從攝像元件輸出到照相機(jī)控制單元的影像信號(hào)容易產(chǎn)生延遲。因此，例如需要使用照相機(jī)控制單元或其他電路對(duì)影像信號(hào)的相位進(jìn)行取樣定時(shí)的調(diào)整等影像的相位調(diào)整，使攝像元件和照相機(jī)控制單元的動(dòng)作同步。為了進(jìn)行影像的相位調(diào)整，例如考慮在攝像元件側(cè)設(shè)置定時(shí)發(fā)生器的方法、減小傳送纜線(xiàn)的長(zhǎng)度的偏差或組入的電子部件的電氣性能的偏差的方法。但是，在將定時(shí)發(fā)生器設(shè)置在攝像元件側(cè)的情況下，攝像元件周邊的電子電路增大，內(nèi)窺鏡的插入部大徑化。并且，為了減小傳送纜線(xiàn)或組入的電子部件的公差，需要分別使它們大型化，該情況下，內(nèi)窺鏡的插入部也大型化。
[0006]因此，例如在日本特開(kāi)平5-308579號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下技術(shù):在照相機(jī)頭部分離型的攝像裝置中，從攝像元件的光學(xué)黑斑區(qū)域(光學(xué)黑區(qū)域)內(nèi)的規(guī)定像素輸出作為指標(biāo)的信號(hào)，使用該作為指標(biāo)的信號(hào)進(jìn)行基于照相機(jī)控制單元或其他電路的取樣定時(shí)的調(diào)整，取得攝像元件和照相機(jī)控制單元的同步。
[0007]隨著內(nèi)窺鏡的攝像單元的小型化的發(fā)展，由于攝像元件存在小型化的極限，所以，僅攝像光學(xué)系統(tǒng)部件被小型化，導(dǎo)致攝像光學(xué)系統(tǒng)部件成像的范圍即成像圈(ImageCircle)比攝像元件的有效像素區(qū)域窄。這樣，在攝像光學(xué)系統(tǒng)部件的成像圈比攝像元件的有效像素區(qū)域窄的情況下，由于透射過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件的光無(wú)法到達(dá)光學(xué)黑斑，所以，使用日本特開(kāi)平5-308579號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的技術(shù)，無(wú)法取得攝像元件和照相機(jī)控制單元的同步。 [0008]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供小型的內(nèi)窺鏡用攝像單元和具有該內(nèi)窺鏡用攝像單元的內(nèi)窺鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]用于解決課題的手段
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方式的內(nèi)窺鏡用攝像單元設(shè)置在內(nèi)窺鏡的插入部中，包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件、攝像元件和傳送纜線(xiàn)，構(gòu)成為能夠與照相機(jī)控制單元連接，該照相機(jī)控制單元生成基于經(jīng)由所述傳送纜線(xiàn)從所述攝像元件輸出的信號(hào)的影像，其中，所述攝像元件構(gòu)成為，在配設(shè)有多個(gè)像素的像素形成區(qū)域中具有有效像素區(qū)域、設(shè)置在所述有效像素區(qū)域內(nèi)的影像顯示區(qū)域、以及設(shè)置在所述影像顯示區(qū)域的外側(cè)的相位基準(zhǔn)像素區(qū)域，該相位基準(zhǔn)像素區(qū)域配設(shè)有通過(guò)進(jìn)行受光而輸出能夠用于所述影像的相位調(diào)整的信號(hào)的像素，所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件配置成，所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光軸與所述有效像素區(qū)域交叉的交點(diǎn)相對(duì)于所述有效像素區(qū)域的中心偏向靠近所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域的位置，使得透射過(guò)該物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光能夠到達(dá)所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域。并且，本發(fā)明的一個(gè)方式的內(nèi)窺鏡具有所述內(nèi)窺鏡用攝像單元。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是說(shuō)明內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)的圖。
[0012]圖2是說(shuō)明內(nèi)窺鏡的前端部的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0013]圖3是攝像單元的局部剖面圖。
[0014]圖4是從受光面?zhèn)扔^(guān)察攝像元件的受光面的正面圖。
[0015]圖5是從受光面?zhèn)扔^(guān)察攝像元件的受光面的正面圖。
[0016]圖6是第2實(shí)施方式的攝像單元的局部剖面圖。
[0017]圖7是圖6的VI1-VII剖面圖。
[0018]圖8是圖6的VII1-VIII剖面圖。
[0019]圖9是第I透鏡和第I透鏡框的局部剖面圖。
[0020]圖10是第I變形例的第I透鏡和第I透鏡框的局部剖面圖。
[0021]圖11是第2變形例的第I透鏡和第I透鏡框的局部剖面圖。
[0022]圖12是第2變形例的第I透鏡和第I透鏡框的正面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下說(shuō)明所使用的各圖中，設(shè)各結(jié)構(gòu)要素為附圖上能夠識(shí)別的程度的大小，所以，比例尺按照各結(jié)構(gòu)要素而不同，本發(fā)明不限于這些附圖所記載的結(jié)構(gòu)要素的數(shù)量、結(jié)構(gòu)要素的形狀、結(jié)構(gòu)要素的大小的比率和各結(jié)構(gòu)要素的相對(duì)位置關(guān)系。
[0024](第1實(shí)施方式)
[0025]下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的一例進(jìn)行說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D1對(duì)具有本發(fā)明的內(nèi)窺鏡用攝像單元即攝像單元I的內(nèi)窺鏡101的結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡101具有能夠?qū)肴梭w等被檢體內(nèi)且能夠以光學(xué)的方式對(duì)被檢體內(nèi)的規(guī)定的觀(guān)察部位進(jìn)行攝像的結(jié)構(gòu)。另外，導(dǎo)入內(nèi)窺鏡101的被檢體不限于人體，也可以是其他活體，還可以是機(jī)械或建筑物等人工物。
[0026]本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡101主要由被導(dǎo)入被檢體內(nèi)部的細(xì)長(zhǎng)的插入部102、位于該插入部102的基端的操作部103、從該操作部103的側(cè)部延伸出的通用纜線(xiàn)104構(gòu)成。[0027]插入部102構(gòu)成為連續(xù)設(shè)置有配設(shè)在前端的前端部110、配設(shè)在前端部110的基端側(cè)的彎曲自如的彎曲部109、以及配設(shè)在彎曲部109的基端側(cè)且與操作部103的前端側(cè)連接的具有撓性的撓性管部108。另外，內(nèi)窺鏡101也可以采用插入部不具備具有撓性的部位的所謂的被稱(chēng)為硬性鏡的形式。
[0028]如圖2所示，在前端部110設(shè)有攝像單元I和照明光射出部113。詳細(xì)情況在后面敘述，但是，攝像單元I構(gòu)成為具有攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10和攝像元件2。從攝像單元I的基端側(cè)延伸出同軸纜線(xiàn)等傳送纜線(xiàn)115。在本實(shí)施方式中，作為一例，攝像單元I配設(shè)成使視野FOV朝向前端部110的前端方向。另外，攝像單元I也可以配設(shè)成對(duì)前端部110的側(cè)方進(jìn)行攝像。
[0029]并且，在照明光射出部113中配設(shè)有光纖束114的前端。光纖束114從照明光射出部113朝向插入部102的基端 側(cè)延伸。
[0030]在配設(shè)于插入部102的基端的操作部103中設(shè)有用于對(duì)彎曲部109的彎曲進(jìn)行操作的角度操作旋鈕106。在通用纜線(xiàn)104的基端部設(shè)有構(gòu)成為能夠與外部裝置120連接的內(nèi)窺鏡連接器105。連接有內(nèi)窺鏡連接器105的外部裝置120例如構(gòu)成為具有光源部、照相機(jī)控制單元120a和圖像顯示部121。
[0031]所述傳送纜線(xiàn)115和光纖束114貫穿插入到插入部102、操作部103和通用纜線(xiàn)104內(nèi)，傳送纜線(xiàn)115和光纖束114的基端配設(shè)在內(nèi)窺鏡連接器105中。
[0032]傳送纜線(xiàn)115構(gòu)成為使攝像單元I和連接器部105電連接。通過(guò)將連接器部105與外部裝置120連接，攝像單元I經(jīng)由傳送纜線(xiàn)115而與外部裝置120的照相機(jī)控制單元120a電連接。經(jīng)由該傳送纜線(xiàn)115進(jìn)行從外部裝置120到攝像單元I的電力供給、以及外部裝置120與攝像單元I之間的信號(hào)授受。
[0033]照相機(jī)控制單元120a具有如下結(jié)構(gòu):生成基于從攝像單元I輸出的信號(hào)的影像并將其輸出到圖像顯示部121。即，在本實(shí)施方式中，由攝像單元I進(jìn)行攝像而得到的光學(xué)像作為影像顯示在顯示部121中。另外，照相機(jī)控制單元120a和圖像顯示部121的一部分或全部也可以采用與內(nèi)窺鏡101 —體構(gòu)成的形式。
[0034]并且，光纖束114構(gòu)成為將從外部裝置120所具有的光源裝置發(fā)出的光傳遞到前端部Iio的照明光射出部113。照明光射出部113構(gòu)成為射出從光纖束114入射的光并對(duì)攝像單元I的視野進(jìn)行照明。另外，光源裝置也可以構(gòu)成為配設(shè)在內(nèi)窺鏡101的操作部103或前端部110中。
[0035]接著，對(duì)攝像單元I的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，攝像單元I構(gòu)成為具有攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10和攝像元件2。并且，攝像單元I具有周邊電路部5，該周邊電路部5是與攝像元件2電連接的電子電路。傳送纜線(xiàn)115經(jīng)由周邊電路部5而與攝像元件2電連接。
[0036]攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10構(gòu)成為包括透鏡、棱鏡、濾鏡等光學(xué)元件并形成被攝體像。在本實(shí)施方式中，作為一例，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10由配置在直線(xiàn)狀的光軸O上的多個(gè)透鏡構(gòu)成。另外，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10也可以采用具有棱鏡或反射鏡而使光軸O屈曲的形式。下面，將沿著光軸O朝向被攝體側(cè)(物體側(cè))的方向稱(chēng)為物體側(cè)，將其相反的方向稱(chēng)為像側(cè)。
[0037]在攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的像側(cè)配設(shè)有攝像元件2。攝像元件2配置成使包含受光元件的配設(shè)有多個(gè)像素的受光面2a朝向攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10側(cè)。在攝像元件2的受光面2a上配設(shè)有玻璃罩3。[0038]攝像元件2構(gòu)成為能夠?qū)⒂蓴z像光學(xué)系統(tǒng)部件10形成的光學(xué)像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。攝像元件2是一般被稱(chēng)為CCD或CMOS圖像傳感器等的圖像傳感器，省略詳細(xì)的動(dòng)作原理等詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]圖4是從受光面2a側(cè)觀(guān)察攝像元件2的正面圖。如圖4所示，本實(shí)施方式的攝像元件2在從受光面2a側(cè)觀(guān)察的情況下為大致矩形狀。在攝像元件2的受光面2a側(cè)設(shè)有像素形成區(qū)域2b，該像素形成區(qū)域2b是以規(guī)定的排列形成有多個(gè)像素的矩形狀的區(qū)域。
[0040]并且，在攝像元件2的受光面2a側(cè)的像素形成區(qū)域2b的外側(cè)形成有用于使攝像元件2和周邊電路部5電連接的多個(gè)金屬襯墊2f。金屬襯墊2f和周邊電路部5例如通過(guò)使用了金線(xiàn)的引線(xiàn)鍵合而電連接。
[0041]另外，在本實(shí)施方式中，將金屬襯墊2f設(shè)置在攝像元件2的受光面2a側(cè)，但是不限于此，也可以設(shè)置在攝像元件2的受光面2a的背面?zhèn)?。設(shè)置在攝像元件2的受光面2a的背面?zhèn)鹊慕饘僖r墊例如由設(shè)置在貫通電極上的BGA (Ball Grid Array:球形柵格陣列)或LGA (Land Grid Array:引腳柵格陣列)形成,該貫通電極從攝像元件2的像素形成區(qū)域2b的外側(cè)的受光面2a貫通到背面?zhèn)取?br> [0042]在本實(shí)施方式中，作為一例，沿著外形為大致矩形狀的攝像元件2的長(zhǎng)邊中的一方配置金屬襯墊2f。即，在本實(shí)施方式中，金屬襯墊2f配置成偏向攝像元件2的規(guī)定的一個(gè)方向側(cè)。另外，金屬襯墊2f的配置形式不限于本實(shí)施方式，例如也可以采用沿著攝像元件2的兩邊配置的形式，并且，例如還可以采用沿著攝像元件2的四個(gè)邊配置的形式。
[0043]玻璃罩3被配設(shè)成在攝像元件2的受光面2a上覆蓋像素形成區(qū)域2b。玻璃罩3例如通過(guò)紫外線(xiàn)硬化型的粘接劑而粘貼在攝像元件2的受光面2a上。
[0044]接著，對(duì)攝像元件2的像素形成區(qū)域2b的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示，像素形成區(qū)域2b構(gòu)成為包括有效像素區(qū)域2c和設(shè)置在有效像素區(qū)域2c的外周部的光學(xué)黑斑區(qū)域2d。并且，在光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)設(shè)有相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e。在圖4中，通過(guò)網(wǎng)狀的陰影示出光學(xué)黑斑區(qū)域2d。
[0045]有效像素區(qū)域2c是能夠使來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10側(cè)的光入射到配設(shè)在有效像素區(qū)域2c內(nèi)的像素的區(qū)域。即，攝像元件2輸出與通過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10而形成在有效像素區(qū)域2c內(nèi)的光學(xué)像對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。在圖4中示出有效像素區(qū)域2c的中心C。在本實(shí)施方式中，有效像素區(qū)域2c為矩形狀,有效像素區(qū)域2c的中心C是矩形狀的有效像素區(qū)域2c的對(duì)角線(xiàn)相交的點(diǎn)。
[0046]光學(xué)黑斑區(qū)域2d是在像素上形成有鋁膜等遮光膜的區(qū)域，該遮光膜遮擋光入射到配設(shè)在光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)的像素。從光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)的由遮光膜覆蓋的像素輸出的電信號(hào)用于光學(xué)黑電平的計(jì)算。
[0047]另外，光學(xué)黑斑區(qū)域2d不限于配設(shè)成包圍整個(gè)有效像素區(qū)域2c的外側(cè)的形式，例如，也可以采用配設(shè)在有效像素區(qū)域2c的一邊、兩邊或三邊的外側(cè)的形式。
[0048]在有效像素區(qū)域2c的外側(cè)即光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)的規(guī)定的位置配設(shè)一個(gè)或多個(gè)相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e。相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e是包含規(guī)定的位置的一個(gè)或多個(gè)像素的區(qū)域，在連接有攝像 單元1的照相機(jī)控制單元120a中，在生成基于從攝像單元1輸出的信號(hào)的影像時(shí)，從該相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e內(nèi)的像素輸出的信號(hào)能夠用作影像的相位調(diào)整的基準(zhǔn)。例如，從相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e內(nèi)的像素輸出的信號(hào)用作未圖示的取樣電路調(diào)整從攝像單元1輸出的影像信號(hào)的相位時(shí)進(jìn)行的針對(duì)相位的取樣定時(shí)的調(diào)整、生成影像時(shí)的影像顯示位置的調(diào)整用的基準(zhǔn)。
[0049]相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e是如下區(qū)域:在光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)，在規(guī)定的一個(gè)或多個(gè)像素上不形成遮光膜，能夠使來(lái)自攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10側(cè)的光入射到該像素。在光入射到攝像元件2的相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的狀態(tài)下從相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e內(nèi)的像素輸出的電信號(hào)與從周?chē)墓鈱W(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)的像素輸出的光學(xué)黑電平的電信號(hào)不同。由于相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的位置是已知的規(guī)定位置，所以，通過(guò)使用該受光狀態(tài)下從相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e內(nèi)的像素輸出的信號(hào)，能夠在照相機(jī)控制單元120a中進(jìn)行取樣定時(shí)的調(diào)整、影像顯示位置的調(diào)整等影像的相位調(diào)整。
[0050]在本實(shí)施方式中，作為一例，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e設(shè)置在包圍有效像素區(qū)域2c的外周的光學(xué)黑斑區(qū)域2d的4個(gè)邊中的形成有金屬襯墊2f的規(guī)定的一個(gè)方向側(cè)的邊上。 [0051]接著，對(duì)本實(shí)施方式的攝像單元I中的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10與攝像元件2的位置關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖4中示出根據(jù)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10和攝像元件2的規(guī)格和位置關(guān)系而在受光面2a上定義的區(qū)域即成像圈Al、透射光到達(dá)區(qū)域A2和影像顯示區(qū)域A3。
[0052]這里，成像圈Al是指通過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10在受光面2a上形成的像中的像差在規(guī)定的容許范圍內(nèi)的范圍。在圖4中，通過(guò)單點(diǎn)劃線(xiàn)示出成像圈Al。在本實(shí)施方式中，作為一例，成像圈Al為大致圓形，成像圈Al的中心和光軸O與受光面2a上的有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS大致一致。另外，成像圈Al的形狀由攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的形式?jīng)Q定，不限于圓形。
[0053]并且，透射光到達(dá)區(qū)域A2是指從物體側(cè)入射到攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10并透射過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10而射出到像側(cè)的光在受光面2a上能夠到達(dá)的范圍。在圖4中，通過(guò)虛線(xiàn)示出透射光到達(dá)區(qū)域A2。一般地，透射光到達(dá)區(qū)域A2是包含成像圈Al且比成像圈Al大的范圍。另外，在本實(shí)施方式中，透射光到達(dá)區(qū)域A2為大致圓形，但是，透射光到達(dá)區(qū)域A2的形狀由攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的形式?jīng)Q定，不限于圓形。并且，透射光到達(dá)區(qū)域A2的形狀不限于與成像圈Al大致相似的形狀。
[0054]影像顯示區(qū)域A3是指在成像圈Al內(nèi)的區(qū)域中通過(guò)攝像單元I對(duì)圖像顯示裝置121中顯示的范圍的影像進(jìn)行攝像的區(qū)域。即，內(nèi)窺鏡101的視野FOV與通過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10在該影像顯示區(qū)域A3內(nèi)形成的像一致。在圖4中，通過(guò)雙點(diǎn)劃線(xiàn)示出影像顯示區(qū)域A3。
[0055]影像顯示區(qū)域A3的形狀和大小被決定為收斂在有效像素區(qū)域2c內(nèi)且收斂在成像圈Al內(nèi)。在本實(shí)施方式中，作為一例，影像顯示區(qū)域A3為切掉正方形的角而得到的形狀即八邊形。另外，影像顯示區(qū)域A3的形狀不限于本實(shí)施方式，也可以是矩形，還可以是圓形。
[0056]影像顯示區(qū)域A3可以是采用通過(guò)對(duì)攝像元件2的全部像素中的一部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法而確定的形式，也可以是采用通過(guò)使用從攝像元件2的全部像素輸出的電信號(hào)中的一部分生成影像的方法而確定的形式。
[0057]如圖4所示，在本實(shí)施方式中，確定交點(diǎn)OS的位置，使得相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e位于攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的透射光到達(dá)區(qū)域A2內(nèi)。即，確定攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10與攝像元件2的相對(duì)位置，使得從物體側(cè)入射到攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10并透射過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光能夠到達(dá)相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e。另外，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e也可以位于成像圈Al內(nèi)。[0058]具體而言，在本實(shí)施方式中，在攝像單元I中，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的成像圈Al的面積比有效像素區(qū)域2c的面積小。而且，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS配置在相對(duì)于有效像素區(qū)域2c的中心C偏向靠近相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的方向的位置，使得相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e位于透射光到達(dá)區(qū)域A2內(nèi)。
[0059]如以上說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的攝像單元I構(gòu)成為具有攝像元件2和攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10，該攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10具有比攝像元件2的有效像素區(qū)域2c窄的成像圈Al。攝像元件2在有效像素區(qū)域2c的外側(cè)具有相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e，該相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e包含輸出用于進(jìn)行影像的相位調(diào)整的信號(hào)的像素。而且，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10配設(shè)成，光軸O與有效像素區(qū)域2c交叉的交點(diǎn)OS相對(duì)于有效像素區(qū)域2c的中心C偏向靠近相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的位置，使得透射過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光到達(dá)相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e。
[0060]這種本實(shí)施方式的攝像單元I通過(guò)使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的成像圈Al比攝像元件2的有效像素區(qū)域2c窄，能夠使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10小型化。
[0061]另外，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為成像圈Al的面積比有效像素區(qū)域2c的面積小，但是不限于此，在將成像圈Al的大致中心即交點(diǎn)OS配置在有效像素區(qū)域2c的中心C的情況下，透射光到達(dá)區(qū)域A2不到達(dá)相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e，即，通過(guò)使透射光到達(dá)區(qū)域A2的半徑比有效像素區(qū)域2c的中心C與距離中心C最遠(yuǎn)的相位像素區(qū)域2e的部位之間的距離短，能夠使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10小型化。 [0062]另外，內(nèi)窺鏡101的攝像單元I例如經(jīng)由十幾cm~幾m這樣比較長(zhǎng)的傳送纜線(xiàn)115而與照相機(jī)控制單元120a電連接。因此，攝像單元I與照相機(jī)控制單元120a之間的通信狀態(tài)由于傳送纜線(xiàn)115的長(zhǎng)度的偏差或電氣特性的偏差、以及組入的電子部件的電氣性能的偏差而大幅變動(dòng)。因此，內(nèi)窺鏡101的攝像單元I需要在能夠收納于內(nèi)窺鏡101中的完成狀態(tài)、即連接有傳送纜線(xiàn)115的狀態(tài)下進(jìn)行影像的相位調(diào)整。
[0063]因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)將攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS配置在從有效像素區(qū)域2c的中心C偏向靠近相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的方向的位置，即使是具有小型的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的攝像單元1，也能夠在影像的相位調(diào)整時(shí)使光入射到相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式中，在具有小型的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的攝像單元I中，能夠進(jìn)行影像的相位調(diào)整，而不用在攝像元件2附近設(shè)置定時(shí)發(fā)生器。因此，能夠使攝像單元I的攝像元件2的周邊電路部5小型化。并且，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在組裝了攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10、攝像元件2和傳送纜線(xiàn)115的狀態(tài)下進(jìn)行攝像單元I的影像的相位調(diào)整。
[0064]并且，在本實(shí)施方式的攝像單元I中，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e配設(shè)在比有效像素區(qū)域2c的中心C靠近攝像元件2的金屬襯墊2f的位置(相對(duì)于中心C形成有金屬襯墊2f的一側(cè))。即，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10配設(shè)成，光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS相對(duì)于有效像素區(qū)域2c的中心C偏向形成有金屬襯墊2f的一側(cè)。一般地，攝像元件2的形成有金屬襯墊2f的邊與攝像元件2的其他三邊相比，相對(duì)于像素形成區(qū)域2b向外方突出。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為使相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e和交點(diǎn)OS靠近該矩形狀的攝像元件2的四邊中的相對(duì)于像素形成區(qū)域2b最向外方突出的邊的方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O從有效像素區(qū)域2c的中心C偏移并靠近攝像元件2的形成有金屬襯墊2f的邊側(cè)，能夠抑制攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10與攝像元件2的外徑相比向與光軸O正交的方向突出的量。換言之，能夠抑制從有效像素區(qū)域2c的中心C偏移配置攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS的情況下的攝像單元I針對(duì)與光軸O正交的平面的投影面積的增大。
[0065]并且，本實(shí)施方式的具有小型的攝像單元I的內(nèi)窺鏡101能夠使插入部102的前端部Iio小型化。并且，如圖2所示，如果使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS從有效像素區(qū)域2c的中心C偏移的方向?yàn)榍岸瞬?10的徑向內(nèi)側(cè)，則與交點(diǎn)OS和中心C 一致的情況相比，能夠?qū)z像光學(xué)系統(tǒng)部件10配設(shè)在前端部110的徑向內(nèi)偵U。因此，本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡101能夠在插入部102的前端部110形成隨著朝向前端而縮小直徑的錐部110a。通過(guò)設(shè)置錐部110a，容易進(jìn)行插入部102的插入操作。
[0066]另外，在本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10中，不僅是粘接劑，還通過(guò)焊錫13來(lái)進(jìn)行位于最物體側(cè)的第I透鏡11和保持第I透鏡11的第I透鏡框12的固定。
[0067]具體而言，如圖3所示，在第I透鏡11的側(cè)面形成有向徑向外側(cè)突出的凸緣部11a。凸緣部Ila設(shè)置在攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的視野FOV內(nèi)的不透射光線(xiàn)的位置，不具有第I透鏡11中的光學(xué)功能。凸緣部Ila的外徑與第I透鏡框12的外徑相同或比該第I透鏡框12的外徑大。在凸緣部Ila的側(cè)面和朝向像側(cè)的表面，在整個(gè)周向上蒸鍍有金屬膜。
[0068]而且，該凸緣部Ila的金屬膜和第I透鏡框12在整個(gè)周向上通過(guò)焊錫13進(jìn)行固定。這樣，通過(guò)在周向上對(duì)第I透鏡11的凸緣部Ila和第I透鏡框12進(jìn)行錫焊，能夠提高第I透鏡11與第I透鏡框12之間的氣密性，能夠防止?jié)駳饨霐z像單元I內(nèi)。
[0069]并且，由于金屬膜通常具有光澤，所以，在透鏡側(cè)面設(shè)置金屬膜的情況下，可能成為光斑的產(chǎn)生源。但是，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在從第I透鏡11向徑向外側(cè)突出的凸緣部Ila上形成金屬膜，使金屬膜遠(yuǎn)離攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的視野FOV內(nèi)的光線(xiàn)的路徑，防止產(chǎn)生光斑。
[0070]另外，在本實(shí)施方式中，將相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e設(shè)置在光學(xué)黑斑區(qū)域2d內(nèi)的規(guī)定的位置，但是，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的位置不限于本實(shí)施方式。例如，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e也可以采用位于有效像素區(qū)域2c內(nèi)、且設(shè)置在影像顯示區(qū)域A3的外側(cè)的規(guī)定的位置的形式。圖5示出在有效像素區(qū)域2c內(nèi)、且在影像顯示區(qū)域A3的外側(cè)沿著矩形狀的有效像素區(qū)域2c的一邊設(shè)置相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的例子。
[0071]并且，本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10構(gòu)成為使成像圈Al的面積比有效像素區(qū)域2c的面積小，但是，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10與攝像元件2的大小關(guān)系不限于本實(shí)施方式。攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10只要構(gòu)成為使透射光到達(dá)區(qū)域A2的半徑比有效像素區(qū)域2c的中心C與距離中心C最遠(yuǎn)的相位像素區(qū)域2e的部位之間的距離短即可。
[0072]例如，如圖5所示，在沿著矩形狀的有效像素區(qū)域2c的短邊設(shè)有相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的攝像元件2的情況下，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10也可以構(gòu)成為使成像圈Al的直徑比有效像素區(qū)域2c的矩形狀的外形的長(zhǎng)邊短。
[0073](第2實(shí)施方式) [0074]下面，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的形式與第I實(shí)施方式不同。由此，下面僅對(duì)與第I實(shí)施方式的不同之處進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)與第I實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并適當(dāng)省略其說(shuō)明。
[0075]在所述第I實(shí)施方式中，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O為直線(xiàn)狀，但是，如圖6所示，本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10具有棱鏡14，具有光軸O在中途屈曲的形式。
[0076]與第I實(shí)施方式同樣，本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10具有比攝像元件2的有效像素區(qū)域2c窄的成像圈Al。而且，本實(shí)施方式的攝像單元I構(gòu)成為，攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的光軸O與有效像素區(qū)域2c的交點(diǎn)OS配置在從有效像素區(qū)域2c的中心C偏向靠近相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e的方向的位置，相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e位于透射光到達(dá)區(qū)域A2內(nèi)。
[0077]另外，在本實(shí)施方式中，將金屬襯墊2f、相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e和交點(diǎn)OS設(shè)置在比有效像素區(qū)域2c的中心C靠近圖6的紙面上的上側(cè)(沿著光軸O朝向物體側(cè)的方向)，但是不限于此，也可以將金屬襯墊2f、相位基準(zhǔn)像素區(qū)域2e和交點(diǎn)OS設(shè)置在比有效像素區(qū)域2c的中心C靠近圖6的紙面上的下側(cè)。
[0078]這樣的本實(shí)施方式當(dāng)然也能夠得到與第I實(shí)施方式相同的效果。即，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10小型化。并且，在具有小型的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10的攝像單元I中，能夠進(jìn)行影像的相位調(diào)整，而不用在攝像元件2附近設(shè)置定時(shí)發(fā)生器，能夠使周邊電路部5小型化。并且，能 夠使具有這種攝像單元I的內(nèi)窺鏡101的插入部102的前端部110小型化。
[0079]另外，在本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10中，作為一例，保持比棱鏡14靠近物體側(cè)的透鏡的第I透鏡框15和保持比棱鏡14靠近像側(cè)的透鏡的第2透鏡框16分別通過(guò)粘接劑固定在棱鏡14的入射面14a和出射面14b上。
[0080]圖7是用于對(duì)棱鏡14的入射面14a的形狀和粘接在入射面14a上的第I透鏡框15的粘接面的形狀進(jìn)行比較的剖面圖(圖6中的VII方向)。并且，圖8是用于對(duì)棱鏡14的出射面14b的形狀和粘接在出射面14b上的第2透鏡框16的粘接面的形狀進(jìn)行比較的剖面圖(圖6中的VIII方向)。
[0081]第I透鏡框15為大致圓筒形狀，在與入射面14a粘接的粘接面上開(kāi)口的孔15a的內(nèi)徑Rl被設(shè)定為，比矩形狀的入射面14a的橫向尺寸Hl和縱向尺寸Vl中較小的一方小。而且，第I透鏡框15粘接在入射面14a上，使得在粘接面上開(kāi)口的孔15a的整體收斂于入射面14a內(nèi)。換言之，第I透鏡框15的孔15a被入射面14a封閉。
[0082]同樣，第2透鏡框16為大致圓筒形狀，在與出射面14b粘接的粘接面上開(kāi)口的孔16a的內(nèi)徑R2被設(shè)定為，比矩形狀的出射面14b的橫向尺寸H2和縱向尺寸V2中較小的一方小。而且，第2透鏡框16粘接在出射面14b上，使得在粘接面上開(kāi)口的孔16a的整體收斂于出射面14b內(nèi)。換言之，第2透鏡框16的孔16a被出射面14b封閉。
[0083]這樣，通過(guò)與棱鏡14進(jìn)行粘接來(lái)堵住保持透鏡的筒狀的框即第I透鏡框15和第2透鏡框16的孔15a和16a，由此，能夠防止?jié)駳鈴目?5a和16a浸入攝像單元I內(nèi)。因此，不需要以防止?jié)駳饨霐z像單元I內(nèi)為目的而通過(guò)其他部件覆蓋棱鏡14的周?chē)?，能夠使攝像單元I小型化。
[0084]接著，對(duì)本實(shí)施方式的攝像光學(xué)系統(tǒng)部件10中的通過(guò)粘接劑來(lái)固定位于最物體側(cè)的第I透鏡17和保持第I透鏡17的第I透鏡框15的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0085]如圖9所示，在第I透鏡17從物體側(cè)落入到在第I透鏡框15的物體側(cè)開(kāi)口的凹部15b內(nèi)的狀態(tài)下，通過(guò)在周?chē)畛湔辰觿?8，第I透鏡17被固定在第I透鏡框15上。
[0086]這里，凹部15b由小徑部15c和直徑比小徑部15c大的大徑部15d構(gòu)成，該小徑部15c具有以具有規(guī)定的間隙的方式與第I透鏡17的外徑嵌合的內(nèi)徑。在本實(shí)施方式中，大徑部15d配設(shè)在比小徑部15c靠近物體側(cè)即開(kāi)口側(cè)。
[0087]在這樣的本實(shí)施方式中，通過(guò)凹部15b的里側(cè)(像側(cè))的小徑部15c與第I透鏡17的嵌合，高精度地進(jìn)行第I透鏡17的徑向定位。并且，由于大徑部15d與第I透鏡17之間的間隙比小徑部15c與第I透鏡17之間的間隙寬，所以，穩(wěn)定地在該較寬的間隙中填充足夠量的粘接劑18。由此，在本實(shí)施方式中，能夠牢固地粘接第I透鏡框15和第I透鏡17，能夠高精度地進(jìn)行第I透鏡17的定位，并且，能夠防止?jié)駳鈴牡贗透鏡17與第I透鏡框15之間浸入攝像單元I內(nèi)。
[0088]另外，凹部15b的形狀不限于本實(shí)施方式。例如，如圖10所示，也可以使大徑部15d成為朝向物體側(cè)(開(kāi)口側(cè))而擴(kuò)大直徑的錐形狀。如果采用這種形式，則能夠進(jìn)一步增加粘接劑18的量，能夠更加牢固地粘接第I透鏡框15和第I透鏡17。
[0089]并且，例如，如圖11所示，也可以采用在凹部15b的像側(cè)(里側(cè))和物體側(cè)(開(kāi)口側(cè))設(shè)置小徑部15c并在這一對(duì)小徑部15c之間設(shè)置大徑部15d的形式。如果采用該形式，則能夠延長(zhǎng)小徑部15c與第I透鏡17之間的光軸方向的嵌合長(zhǎng)度，所以，能夠防止第I透鏡17的光軸的傾倒和偏移，能夠更高精度地對(duì)第I透鏡17進(jìn)行定位。并且，在該形式的情況下，如圖12所示，優(yōu)選設(shè)有從第I透鏡框15的物體側(cè)端面到大徑部15d的槽部15e。經(jīng)由該槽部15e，能夠容易且穩(wěn)定地在大徑部15d內(nèi)填充足夠量的粘接劑18。
[0090] 本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠在不違反從權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)整體讀取的發(fā)明主旨或思想的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更，伴有這種變更的攝像單元和內(nèi)窺鏡也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0091]本申請(qǐng)以2012年4月25日在日本申請(qǐng)的日本特愿2012-100253號(hào)為優(yōu)先權(quán)主張的基礎(chǔ)進(jìn)行申請(qǐng)，上述公開(kāi)內(nèi)容被引用到本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和附圖中。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)窺鏡用攝像單元，該內(nèi)窺鏡用攝像單元設(shè)置在內(nèi)窺鏡的插入部中，包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件、攝像元件和傳送纜線(xiàn)，構(gòu)成為能夠與照相機(jī)控制單元連接，該照相機(jī)控制單元生成基于經(jīng)由所述傳送纜線(xiàn)從所述攝像元件輸出的信號(hào)的影像，其特征在于， 所述攝像元件構(gòu)成為，在配設(shè)有多個(gè)像素的像素形成區(qū)域中具有有效像素區(qū)域、設(shè)置在所述有效像素區(qū)域內(nèi)的影像顯示區(qū)域、以及設(shè)置在所述影像顯示區(qū)域的外側(cè)的相位基準(zhǔn)像素區(qū)域，該相位基準(zhǔn)像素區(qū)域配設(shè)有通過(guò)進(jìn)行受光而輸出能夠用于所述影像的相位調(diào)整的信號(hào)的像素， 所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件配置成，所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光軸與所述有效像素區(qū)域交叉的交點(diǎn)相對(duì)于所述有效像素區(qū)域的中心偏向靠近所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域的位置，使得透射過(guò)該物鏡光學(xué)系統(tǒng)部件的光能夠到達(dá)所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡用攝像單元，其特征在于， 所述攝像元件具有設(shè)置在所述有效像素區(qū)域的外側(cè)的光學(xué)黑斑區(qū)域，所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域配設(shè)在所述光學(xué)黑斑區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡用攝像單元，其特征在于， 所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)域配設(shè)在所述有效像素區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡用攝像單元，其特征在于， 所述攝像元件為矩形狀，在具有所述像素形成區(qū)域的面上或具有所述像素形成區(qū)域的面的背面上具有沿著所述矩形狀的一個(gè)邊設(shè)置的多個(gè)金屬襯墊， 所述相位基準(zhǔn)像素區(qū)`域在所述有效像素區(qū)域中配設(shè)在與中心相比靠近所述金屬襯墊的位置。
5.—種內(nèi)窺鏡,該內(nèi)窺鏡具有權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)窺鏡用攝像單兀。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK103687530SQ201380002252
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】金子友久, 三谷貴彥 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社