CN102711583B - 内窥镜用摄像单元 - Google Patents

Abstract

本发明的内窥镜用摄像单元（40）具有：弯折光学系统（44（45）），其使入射到光学透镜组（43）的光学像的光束反射而进行光路转换；裸状的图像传感器（46），其与弯折光学系统（44）接合，具有形成光学像的受光元件（46a）；以及遮光部件（50），其以设有与图像传感器（46）隔开规定距离的空隙（51）的方式，配设成与弯折光学系统（44）的除了与图像传感器（46）之间的接合面以外的至少绕长度方向的面对置地进行覆盖，该遮光部件（50）由遮挡射向受光元件（46a）的有害光的金属薄膜形成，成为防止大型化、防止对图像传感器的静电破坏的可能性的构造，对针对图像传感器的受光元件的不需要的光进行遮光，能够取得良好的影像。

Description

内窥镜用摄像单元

技术领域

本发明涉及在设于电子内窥镜装置的内窥镜用摄像单元中、特别是内置于前端部的内窥镜用摄像单元。 

背景技术

近年来，在医疗领域和工业领域中广泛利用内窥镜。在现有的内窥镜中，使用图像导向部件、能够利用供用户窥视的目镜部观察患者体腔内或喷气式发动机内部等的内窥镜成为主流。 

并且，最近的内窥镜出现了如下的电子内窥镜装置：设有固体摄像元件的摄像单元被组入插入部的前端部中，拍摄患者体腔内或喷气式发动机内部等，在外部监视器等显示装置中显示内窥镜图像。 

在该电子内窥镜装置的摄像单元中设有将检测到的光光电转换成电信号的图像传感器。该图像传感器的主流结构为将固体摄像元件、电路等作为1个电子部件进行封装。 

并且，在电子内窥镜中使用的摄像单元要求能够收纳在伴随插入部的细径化而小型化的前端部内的大小。因此，特别地，为了防止前端部向外径方向的大型化，作为使弯折后的光入射到图像传感器的构造，在收纳空间较小的内窥镜装置的前端部配设的摄像单元使用棱镜。 

例如，JP实开平5-9504号公报公开了如下的固体摄像元件封装的技术：具有保持一体化的镜筒和棱镜的保持部件，通过该保持部件，完全防止玻璃罩和由陶瓷构成的封装主体的分离。该JP实开平5-9504号公报所记载的固体摄像元件封装使用陶瓷的封装主体和由金属材料或合成树脂材料形成的保持部件。 

但是，摄像单元要求针对所述受光元件的不需要的光的遮光性，以使得在固体摄像元件的受光元件中不会检测到摄影光学像以外的光。 

但是，JP实开平5-9504号公报的固体摄像元件封装构成为通过设置保持部件而能够对摄影光学像以外的不需要的光进行遮光，但是，由于固体摄像元件封装由裸元件形成，在配设了金属材料的保持部件的情况下，成为保持部件和固体摄像元件接触的构造，所以存在固体摄像元件产生静电破坏的可能性非常高的问题。

并且，JP实开平5-9504号公报所记载的保持部件在为了防止玻璃罩和封装主体的分离而确保必要的刚性时，合成树脂材料需要足够的壁厚，具有妨碍固体摄像元件封装的小型化的问题。 

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，提供如下的内窥镜用摄像单元：防止图像传感器静电破坏的可能性，并且，对针对图像传感器的受光元件的不需要的光进行遮光，能够取得良好的影像。 

发明内容

用于解决课题的手段 

本发明的一个方式的内窥镜用摄像单元的特征在于，具有：弯折光学系统，其使入射到光学透镜组的光学像的光束反射而进行光路转换；裸状的图像传感器，其与所述弯折光学系统接合，具有入射所述光束而形成所述光学像的受光元件；以及遮光部件，其以设有与所述图像传感器隔开规定距离的空隙的方式，配设成与所述弯折光学系统的除了与所述图像传感器之间的接合面以外的至少绕所述光学透镜组的光轴的面对置地进行覆盖，该遮光部件由遮挡射向所述受光元件的有害光的金属薄膜形成。 

并且，本发明的另一个方式的内窥镜用摄像单元的特征在于，具有：弯折光学系统，其使入射到光学透镜组的光学像的光束反射而进行光路转换；裸状的图像传感器，其与所述弯折光学系统接合，具有入射所述光束而形成所述光学像的受光元件；以及遮光部件，其以设有与所述弯折光学系统隔开规定距离的空隙的方式，配设成与所述弯折光学系统的绕所述光学透镜组的光轴的面对置地进行覆盖，该遮光部件由遮挡射向所述受光元件的有害光的金属薄膜形成。 

附图说明

图1涉及本发明的第1实施方式，是示出包括电子内窥镜装置的电子内窥镜系统的图。 

图2涉及本发明的第1实施方式，是示出插入部的前端部分的内部的立体图。 

图3涉及本发明的第1实施方式，是示出配设有摄像单元的前端部的内部的立体图。 

图4涉及本发明的第1实施方式，是配设有摄像单元的前端部的剖视图。 

图5涉及本发明的第1实施方式，是示出摄像单元的结构的立体图。 

图6涉及本发明的第1实施方式，是从侧方示出摄像单元的局部剖视图。 

图7涉及本发明的第1实施方式，是从上方示出摄像单元的局部剖视图。 

图8涉及本发明的第1实施方式，是从下方示出摄像单元的局部剖视图。 

图9涉及本发明的第1实施方式，是用于说明棱镜保持框与遮光部件的接合的立体图。 

图10涉及本发明的第1实施方式，是设有遮光部件的位置的摄像单元的剖视图。 

图11A示出本发明的第2实施方式的遮光部件的结构，是遮光部件的前面图。 

图11B示出本发明的第2实施方式的遮光部件的结构，是遮光部件的侧面图。 

图11C示出本发明的第2实施方式的遮光部件的结构，是遮光部件的背面图。 

图12涉及本发明的第2实施方式，是示出在棱镜保持框上嵌合遮光部件的状态的剖视图。 

图13是示出本发明的第3实施方式的摄像单元的结构的立体图。 

具体实施方式

下面，对本发明的摄像单元进行说明。另外，在以下的说明中，基于各实施方式的附图是示意性的，应该留意到各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比率等与现实不同，有时在附图相互间也包含彼此的尺寸关系或比率不同的部分。 

（第1实施方式） 

首先，下面根据图1～图10对本发明的第1实施方式进行说明。图1～图10涉及本发明的第1实施方式，图1是示出包括电子内窥镜装置的电子内窥镜系统的图，图2是示出插入部的前端部分的内部的立体图，图3是示出配设有摄像单元的前端部的内部的立体图，图4是配设有摄像单元的前端部的剖视图，图5是示出摄像单元的结构的立体图，图6是示出摄像单元的结构的剖视图，图7是示出摄像单元的结构的俯视图，图8是示出摄像单元的结构的仰视图。 

如图1所示，本实施方式的电子内窥镜系统1主要由电子内窥镜装置2、光源装置3、视频处理器4、监视器5构成。 

电子内窥镜装置2构成为具有长条状的细长的插入部9、操作部10、电缆和在内部贯穿插入有照明光传送用的光导束的复合缆线即通用缆线17。电子内窥镜装置2的插入部9构成为从前端起依次具有前端部6、弯曲部7、挠性管部8。 

并且，操作部10构成为具有：与插入部9的挠性管部8的一端连接的作为防折部的后口部11、贯穿插入配设于插入部9的各种处置器械的处置器械通道的开口部 即处置器械通道贯穿插入部12、操作部主体13。 

在操作部主体13中，转动自如地配设有用于对插入部9的弯曲部7进行弯曲操作的弯曲操作旋钮16，并且设有各种内窥镜功能的开关类等。另外，弯曲操作旋钮16配设成，用于在上下方向上对弯曲部7进行弯曲操作的UD弯曲操作旋钮14和用于在左右方向上对弯曲部7进行弯曲操作的RL弯曲操作旋钮15重叠。 

从操作部10延伸设置的通用缆线17在延伸端具有与光源装置3装卸自如的内窥镜连接器18。另外，本实施方式的电子内窥镜装置2通过这里未图示的光导束从光源装置3向前端部6传送照明光。内窥镜连接器18延伸设置有螺旋状的螺旋缆线19，在该螺旋缆线19的延伸端设有与视频处理器4装卸自如的电连接器19a。 

视频处理器4与显示内窥镜图像的监视器5电连接，对由电子内窥镜装置2的后述的内窥镜用摄像单元（以下简称为摄像单元）20光电转换后的电信号进行信号处理，作为图像信号输出到监视器5。 

在电子内窥镜装置2的插入部9的弯曲部7的内部，如图2所示，设有以转动自如的方式连续设置的彼此相邻的金属制的大致圆环状的多个弯曲块20a、20b、20c。并且，在前端部6固定有最前端的弯曲块20a，这里，配设有金属制的外形大致圆柱状的前端框即前端硬质部（也称为前端结构部）30。另外，在多个弯曲块20a、20b、20c和前端硬质部30的外周部包覆有这里未图示的弯曲橡胶。 

而且，在前端硬质部30和各弯曲块20a、20b、20c中配设有贯穿插入在插入部9内的处置器械通道21、光导束22、各种电缆23等。 

如图3所示，在前端硬质部30中形成有经由未图示的金属保持管等使处置器械通道21和光导束22分别贯穿插入固定的孔部31、32、以及配置有摄像单元40的空间部33。这些孔部31、32和空间部33从前端硬质部30的前端形成到基端，在前端硬质部30的前端面和基端面形成开口部。 

接着，下面根据图4～图8对本实施方式的摄像单元40的具体结构进行说明。 

如图5～图8所示，摄像单元40主要构成为具有：由金属等形成的大致筒状的作为光学系统保持框之一的透镜保持框41；由金属等形成的大致筒状的作为光学系统保持框之一的棱镜保持框42；作为物镜光学系统的光学透镜组43；使入射的光学像的光束反射而进行光路转换的棱镜44；作为高热传导部件和散热部件的保护部件45；作为摄像单元、这里为裸状元件的CCD、CMOS等固体摄像元件的图像传感器 46；FPC（柔性印刷基板）或TAB（Tape Automated Bonding：卷带自动接合）47；电子部件48。 

透镜保持框41配设在摄像单元40中的最前端，在内部保持有对所入射的被检体的光学像的光束进行会聚的光学透镜组43。该透镜保持框41的基端部分外嵌有棱镜保持框42的前端部分，通过粘接剂41a固定透镜保持框41和棱镜保持框42。并且，在棱镜保持框42的基端部分插嵌固定有通过光学粘接剂粘贴在棱镜44的前端面上的玻璃罩42a。另外，也可以构成为一体形成透镜保持框41和棱镜保持框42的光学系统保持框。 

棱镜44的反射面44a使经由光学透镜组43从前端面侧入射的图中光轴O所示的光学像的光束大致90°弯折而向下面反射。在该棱镜44的反射面44a的表面侧固定有通过粘接剂粘贴的块体的保护部件45，以便保护反射面44a的反射膜。另外，在本实施方式中，通过固定有保护部件45的棱镜44构成弯折光学系统。 

图像传感器46通过光学粘接剂与棱镜44的下表面即接合面接合，在作为图像传感器46的上表面部的与棱镜44的下表面对置的对置面部分配设有受光元件46a。并且，图像传感器46在基端侧的中途内部设有包含晶体管等放大器的电路部46b，是将该电路部46b与受光元件46a一起进行封装的大致板状的摄像封装。在该图像传感器46的基端侧的上表面部电连接有FPC或TAB 47的前端部分。 

FPC或TAB 47从图像传感器46向后方延伸设置，在基端部分的上表面部具有多个连接凸缘47a（参照图5和图7）。并且，FPC或TAB 47在基端部分的下表面部设有电子部件48。在各连接凸缘47a和电子部件48上，通过锡焊等电连接有缆线25的芯线25a。另外，上述电缆23捆束着多个缆线25并被外装外皮包覆。 

并且，该摄像单元40在组装了各部件后，在周围涂布加强用的粘接剂，在形成粘接层49（参照图4）的状态下模块化。然后，摄像单元40将透镜保持框41嵌合螺纹固定在前端硬质部30上，配置在前端硬质部30的空间部33内。然后，摄像单元40在与形成空间部33的前端硬质部30之间的间隙内填充粘接剂49a（参照图4），固定在前端硬质部30内。另外，在附图中有时没有图示粘接层49和粘接剂49a。 

并且，配置有摄像单元40的前端部6的空间部33在外径方向上形成有凹部33a，以使其不与配设在FPC或TAB 47的基端侧的下表面的电子部件48抵接（参照图3和图4）。 

但是，在图像传感器46的受光元件46a中，入射有由棱镜44的反射面44a弯折的光轴O所示的摄影光并成像。然后，受光元件46a产生与所入射的光的明暗对应的电荷，进行光电转换。 

在如上所述构成的本实施方式的摄像单元40中，在棱镜44和保护部件45的上部和侧部的周围设有遮光部件50。如后所述，该遮光部件50配设成与棱镜44、保护部件45和图像传感器46隔开规定距离。 

这里，下面对本实施方式的遮光部件50的结构进行详细说明。 

遮光部件50由镍等薄膜金属形成，如图9所示，沿着摄像单元40的长度轴方向平行地折曲4个部位，前端内周面以没有间隙的面接触的方式与在棱镜保持框42的基端部一体形成的截面为六边形状的接合部42b（参照图9）的上表面、两侧面和切去上部侧的两侧角部而形成的2个斜面的5个面接合。由于这里的接合部42b以没有间隙的面接触的方式接合遮光部件50，所以成为对从前方侧向棱镜44入射的摄影光学像以外的不需要的光（有害光）进行遮光的前端遮光面。 

并且，如图9和图10所示，遮光部件50以与图像传感器46隔开规定距离的方式配设有空隙51。该遮光部件50配设成，其相对于除了接合有图像传感器46的棱镜44和保护部件45的下表面以外的绕长度方向的上表面、两侧面和切去上部侧的两侧角部而形成的2个斜面而对置地形成空隙51的内表面与所述上表面、两侧面和2个斜面分别隔开一定距离g而平行。 

即，在接合有遮光部件50的棱镜保持框42的接合部42b中，上表面、两侧面和2个斜面成为如下的面：从棱镜保持框42所保持的棱镜44和保护部件45的上表面、两侧面和2个斜面开始分别以一定距离g而位于外方。在这些接合部42b的上表面、两侧面和2个斜面接合有遮光部件50的前端内表面，遮光部件50的内表面以与棱镜44和保护部件45隔开一定距离g而对置的方式形成空隙51。 

而且，遮光部件50延伸设置到与图像传感器46的两侧面重叠的位置，以覆盖与图像传感器46的受光元件46a的受光面（元件面）相同的面内。即，遮光部件50的两侧面部从受光元件46a的受光面到下方具有规定长度L，两侧面部分别延伸设置到与对置的图像传感器46的侧面重叠的位置。 

如上所述构成的本实施方式的摄像单元40成为如下构造：通过不与具有电荷的裸状的图像传感器46接触而以隔开规定距离的方式形成空隙51来配设金属性的遮光 部件50，防止图像传感器46的静电破坏的可能性。 

而且，摄像单元40成为如下结构：通过与除了接合有图像传感器46的面以外的棱镜44和保护部件45的绕长度方向的面对置地配置的遮光部件50，对向棱镜44入射的摄影光学像以外的不需要的光（有害光）进行遮光。 

例如，在存在前端框即前端硬质部30的安装误差而导致的间隙、为了使前端硬质部30轻量化而由透射性的树脂部件形成时，该遮光部件50对由光导束22引导的照明光的散射光等有害光进行遮光，防止从棱镜44和保护部件45的周围入射到图像传感器46的受光元件46a。因此，本实施方式的摄像单元40能够取得良好的影像。 

并且，在摄像单元40中，遮光部件50使用金属，由此，确保了必要的刚性，并且能够形成为壁厚非常薄的膜状，还能够防止大型化。 

进而，在摄像单元40中，通过使遮光部件50的各内表面与棱镜44和保护部件45的绕长度方向的面对置地形成的空隙51的隔开距离g相同，在该空隙51中填充的粘接层49（参照图4）的厚度均匀，所以基于粘接层49的硬化收缩、加热膨胀等的应力均匀，因此，遮光部件50与棱镜44和保护部件45之间的接合面难以剥离。 

如以上说明的那样，本实施方式的摄像单元40成为防止大型化、防止对图像传感器46的静电破坏的可能性的构造，设置对针对图像传感器46的受光元件46a的不需要的光进行遮光的遮光部件50，成为能够取得良好的影像的结构。 

（第2实施方式） 

接着，下面根据图11和图12对第2实施方式的摄像单元进行说明。 

另外，图11和图12涉及本发明的第2实施方式，图11示出遮光部件的结构，图11A是遮光部件的前面图，图11B是遮光部件的侧面图，图11C是遮光部件的背面图，图12是示出在棱镜保持框上嵌合遮光部件的状态的剖视图。并且，在以下的说明中，针对与第1实施方式相同的结构要素，为了便于说明，使用相同标号并省略这些结构要素的详细说明和作用效果。 

如图11所示，这里，设于本实施方式的摄像单元40的遮光部件50也由金属形成，构成为从前端侧起依次具有圆筒状的保持部52、与该保持部52一体地连续设置的构成桥部的前端遮光部53、与该前端遮光部53一体地连续设置的沿着长度轴方向平行的4个部位折曲的遮光部54。 

如图12所示，保持部52外插嵌合在棱镜保持框42上。另外，这里的棱镜保持 框42构成为未设置第1实施方式中说明的接合部42b（参照图9）。 

前端遮光部53代替第1实施方式中说明的上述接合部42b，这里，成为对从前方侧向棱镜44入射的摄影光学像以外的不需要的光（有害光）进行遮光的前端遮光面。该前端遮光部53形成为以没有间隙的方式一体地连接保持部52和遮光部54。 

另外，由于遮光部54的结构是与不具有保持部52和前端遮光部53的第1实施方式所述的遮光部件50相同的结构，所以省略其详细说明。 

如上所述构成的本实施方式的摄像单元40除了第1实施方式的效果以外，通过在遮光部件50上设置圆筒状的保持部52，可以容易地将遮光部件50安装到棱镜保持框42上，能够提高组装性。进而，遮光部件50通过一体地设置前端遮光部53，能够使该前端遮光部53成为加强部件，使刚性提高，尤其能够防止遮光部54的变形。 

另外，在本实施方式中，示出了具有外插嵌合在棱镜保持框42上的保持部52的遮光部件50，但是，当然也可以一体地形成棱镜保持框42和遮光部件50。 

（第3实施方式） 

接着，下面根据图13对第3实施方式的摄像单元进行说明。 

另外，图13涉及本发明的第3实施方式，是示出摄像单元的结构的立体图。并且，在以下的说明中，针对与第1实施方式相同的结构要素，为了便于说明，使用相同标号并省略这些结构要素的详细说明和作用效果。 

如图13所示，本实施方式的摄像单元40的遮光部件50一体地形成有作为基端遮光面的基端遮光部55，该基端遮光部55对从后方侧向棱镜44入射的摄影光学像以外的不需要的光（有害光）进行遮光。该基端遮光部55形成在针对棱镜44的光学像的光束的入射侧的相反侧的位置，与保护部件45的基端面隔开规定距离而对置。 

并且，基端遮光部55优选使与保护部件45的基端面对置地形成的空隙的隔开距离与第1实施方式中说明的距离g（参照图10）相同。并且，基端遮光部55当然也与图像传感器46隔开规定距离而配设。 

通过采用这种结构，本实施方式的摄像单元40除了第1实施方式的效果以外，通过基端遮光部55，能够对从后方侧向棱镜44入射的摄影光学像以外的不需要的光（有害光）进行遮光，成为能够取得更加良好的影像的结构。进而，遮光部件50通过一体地设置基端遮光部55，能够使该基端遮光部55成为加强部件，使刚性提高，尤其能够防止遮光部54的变形。 

另外，本实施方式的基端遮光部55当然也可以设置在第2实施方式的遮光部件50上。 

以上所述的发明不限于上述各实施方式，除此之外，能够在实施阶段在不脱离其主旨的范围内实施各种变形。进而，在各实施方式中包含各种阶段的发明，通过所公开的多个结构要件的适当组合，可以提取出各种发明。 

例如，在即使从各实施方式所示的全部结构要件中删除若干个结构要件、针对发明要解决的不良情况也能够得到所述效果的情况下，删除了该结构要件的结构也可以作为发明来提取。 

本申请以2010年2月1日在日本申请的日本特愿2010-020496号为优先权主张的基础进行申请，上述内容被引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。 

Claims (8)

1.一种内窥镜用摄像单元，其特征在于，

该内窥镜用摄像单元具有：

弯折光学系统，其使入射到光学透镜组的光学像的光束反射而进行光路转换；

裸状的图像传感器，其与所述弯折光学系统接合，具有入射所述光束而形成所述光学像的受光元件；以及

遮光部件，其以设有与所述图像传感器隔开规定距离的空隙的方式，配设成与所述弯折光学系统的除了与所述图像传感器之间的接合面以外的至少绕所述光学透镜组的光轴的面对置地进行覆盖，该遮光部件由遮挡射向所述受光元件的有害光的金属薄膜形成，

所述遮光部件的侧面对所述受光元件的元件面的同一面内进行覆盖而延伸设置到与所述图像传感器的侧面重叠的位置。

2.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述内窥镜用摄像单元具有保持所述光学透镜组或所述弯折光学系统的光学系统保持框，

所述遮光部件与所述光学系统保持框接合。

3.根据权利要求2所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述遮光部件一体地形成有与所述光学系统保持框嵌合的保持部。

4.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述内窥镜用摄像单元具有保持所述光学透镜组或所述弯折光学系统的光学系统保持框，

所述遮光部件与所述光学系统保持框形成为一体。

5.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

在所述空隙中形成有填充了粘接剂的粘接层。

6.根据权利要求5所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述遮光部件的所述规定距离恒定，以使得所述粘接层的厚度均匀。

7.根据权利要求1所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述遮光部件具有基端遮光部，该基端遮光部形成在射向所述弯折光学系统的所述光束的入射侧的相反侧的位置，遮挡从后方射向所述受光元件的有害光。

8.根据权利要求2所述的内窥镜用摄像单元，其特征在于，

所述遮光部件或所述光学系统保持框具有前端遮光部，该前端遮光部形成在射向所述弯折光学系统的所述光束的入射侧的位置，遮挡从前方射向所述受光元件的有害光。