CN108289597A - 摄像装置以及内窥镜 - Google Patents

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Abstract

提供能够实现细径化并且耐湿性高的摄像单元和内窥镜。摄像装置(100)的特征在于，该摄像装置(100)具有：透镜单元(40)，其由包含1个以上的晶片级透镜在内的多个光学元件(40a‑1～40a‑3)与间隔件(40b)层叠而成；摄像元件(51)，其接受通过透镜单元(40)而入射的光并进行光电转换从而生成图像信号；以及防湿部件(54)，其配置为以与透镜单元(40)的侧面的至少一部分接触的方式弯折，防止水分浸入光学元件(40a)与间隔件(40b)之间等。

Description

摄像装置以及内窥镜
技术领域
本发明涉及插入于被检体并对被检体内进行拍摄从而生成该体内的图像数据的摄像装置以及在前端部具有该摄像装置的内窥镜。
背景技术
以往，在内窥镜中，通过将在前端设置有摄像装置的呈细长形状的挠性的插入部插入于患者等被检体内来取得被检体的体内图像。在这样的内窥镜中使用的摄像装置具有：折射光学系统，其具有光学透镜组和棱镜；摄像元件，其对从折射光学系统入射的光进行光电转换而生成图像信号；透镜保持框和棱镜保持框，其分别对光学透镜组和棱镜进行保持；以及遮光部件，其配设为覆盖折射光学系统(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5080695号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1中，光学透镜组和棱镜分别被透镜保持框和棱镜保持框保持，因此，由于透镜保持框和棱镜保持框的厚度而使摄像装置的径向的大小变大。在将这样的摄像装置用于内窥镜的情况下，在插入时可能成为患者的负担。因此，为了减轻患者的负担，期望能够细径化的摄像装置。
为了解决该问题，考虑将近年来开发的不使用透镜保持框的移动电话用的摄像模块用于内窥镜。移动电话用的摄像模块通过将能够小型化的晶片级透镜层叠而不使用透镜框。但是，由于在被检体内使用内窥镜，因此，为了防止侧面露出的晶片级透镜的模糊等，需要提高摄像装置的耐湿性。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供实现细径化并且提高了防湿性的摄像装置和内窥镜。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并达成目的，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有：透镜单元，其由包含1个以上的晶片级透镜在内的多个光学元件与间隔件层叠而成；摄像元件，其接受通过所述透镜单元而入射的光并进行光电转换从而生成图像信号；以及防湿部件，其配置为以与所述透镜单元的侧面的至少一部分接触的方式弯折，防止水分浸入所述光学元件与所述间隔件之间和/或所述光学元件之间。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件是柔性印刷基板，通过粘接剂而与所述透镜单元的侧面粘接。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件是形成有防湿性的基材并且在所述基材的表面上形成有粘接层的柔性连接器。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件是具有防湿性的基材、布线层以及形成于所述基材的表面的粘接层的柔性连接器。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述摄像元件配置为形成有所述受光部的主面与所述透镜单元的光轴垂直。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件是具有防湿性的基材、形成于所述基材的表面的粘接层、以及将所述光学元件与所述间隔件的界面和/或所述光学元件之间的界面密封的耐湿环的柔性连接器。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件是具有防湿性的基材、形成于所述基材的表面的粘接层、以及对所述透镜单元进行加热的加热器布线的柔性连接器。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有棱镜，该棱镜配置于受光部上，使通过所述透镜单元而入射的光朝向所述受光部反射，所述摄像元件的形成有所述受光部的主面与所述透镜单元的光轴平行配置，并且所述透镜单元配置于所述摄像元件上，所述防湿部件是具有防湿性的基材、布线层以及形成于所述基材的表面的粘接层的柔性连接器，所述防湿部件配置为以所述粘接层和布线层与所述透镜单元接触的方式弯折，所述布线层经由形成于所述防湿部件的贯穿孔而与所述摄像元件的电极焊盘连接。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，所述防湿部件在与所述透镜单元接触的面的相反侧的面上具有遮光层。
此外，在上述发明中，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有柔性印刷基板，该柔性印刷基板安装有信号缆线和电子部件，并且与所述摄像元件的电极焊盘连接，所述防湿部件与所述柔性印刷基板是一体的。
此外，本发明的内窥镜的特征在于，该内窥镜具有：上述任意一项所述的摄像装置；以及插入部，其具有通过硬质部件而形成的呈筒状的前端部，并且能够插入于被检体内，所述插入部在所述前端部的内部空间具有所述摄像装置。
发明效果
根据本发明，实现了能够得到防湿性高并且能够细径化的摄像单元和内窥镜的效果。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的整体结构的图。
图2是本发明的实施方式1的内窥镜的前端部的局部剖视图。
图3是本发明的实施方式1的摄像装置的剖视图。
图4A是对本发明的实施方式1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)。
图4B是对本发明的实施方式1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置后)。
图5A是对本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)。
图5B是对本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置后)。
图5C是本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的摄像元件与防湿部件54A的连接部的放大图。
图6A是本发明的实施方式2的摄像装置的剖视图。
图6B是对本发明的实施方式2的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)。
图6C是对本发明的实施方式2的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置后)。
图7是对本发明的实施方式3的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式(以下，称为“实施方式”)，对具有摄像装置的内窥镜进行说明。此外，本发明不被该实施方式限定。而且，在以下的说明中参照的各图不过是按照能够理解本发明的内容的程度而概略地示出形状、大小以及位置关系。即，本发明不仅限于各图中例示的形状、大小以及位置关系。此外，在附图彼此之间，也包含有彼此的尺寸或比例不同的部分。
(实施方式1)
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的整体结构的图。图1所示的内窥镜系统1具有内窥镜2、通用缆线6(传送缆线)、连接器部7、处理器8(控制装置)、光源装置9以及显示装置10。
在内窥镜2中，通过将插入部3插入于被检体内，而对被检体的体内图像进行拍摄，并将图像信号(图像数据)输出到处理器8。通用缆线6的内部的电缆线束延伸至内窥镜2的插入部3，与设置于插入部3的前端部3A的摄像装置连接。在内窥镜2的插入部3的基端侧连接有对内窥镜功能进行操作的设置有各种按钮类或旋钮类的操作部4。操作部4具有供活体钳子、电手术刀以及检查探针等处置器具向被检体的体腔内插入的处置器具插入口4a。
连接器部7设置于通用缆线6的基端，与处理器8和光源装置9连接。连接器部7对与通用缆线6连接的前端部3A的摄像装置所输出的图像信号实施规定的信号处理，并且对该图像信号进行A/D转换，从而将数字的图像信号输出到处理器8。
处理器8对从连接器部7输出的图像信号实施规定的图像处理，并且将该图像信号输出到显示装置10。此外，处理器8对内窥镜系统1整体进行控制。处理器8使用CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)等而构成。
显示装置10显示与从处理器8输出的图像信号对应的图像。显示装置10使用液晶或者有机EL(Electro Luminescence：电致发光)等显示面板等而构成。
光源装置9经由连接器部7和通用缆线6而从内窥镜2的插入部3的前端朝向被摄体照射照明光。光源装置9使用氙灯或LED(Light Emitting Diode：发光二极管)灯等而构成。
插入部3具有：设置有摄像装置的前端部3A、与前端部3A的基端侧连接设置的向多个方向弯曲自如的弯曲部3B、以及与该弯曲部3B的基端侧连接设置的挠性管部3C。设置于前端部3A的摄像装置拍摄到的图像信号例如通过具有几米的长度的通用缆线6而经由操作部4与连接器部7连接。弯曲部3B通过设置于操作部4的弯曲操作用旋钮4b的操作而弯曲，伴随着贯穿插入于插入部3内部的弯曲线的牵引松弛而例如向上下左右这4个方向弯曲自如。
此外，在内窥镜2中设置有用于传播来自光源装置9的照明光的光导(未图示)，在该光导对照明光的出射端设置有照明透镜(未图示)。该照明透镜设置于插入部3的前端部3A。
接下来，对内窥镜2的前端部3A的结构进行详细说明。图2是内窥镜2的前端部3A的局部剖视图，是通过与设置于内窥镜2的前端部3A的摄像装置的基板面垂直的面(与摄像装置的光轴方向平行的面)进行切断的情况下的局部截面。此外，在图2中，图示了内窥镜2的插入部3的前端部3A和弯曲部3B的一部分。
如图2所示，弯曲部3B伴随着贯穿插入于弯曲管34内部的弯曲线的牵引松弛而向上下左右这4个方向弯曲自如。在该弯曲部3B的前端侧延伸设置的前端部3A的上部设置有摄像装置100，在下部形成有供各种处置器具延伸的处置器具通道36。
摄像装置100具有使入射光会聚的透镜单元40以及配置于透镜单元40的基端侧的摄像单元50。摄像装置100通过粘接剂而粘接于前端部3A的内侧。前端部3A由用于形成收纳摄像装置100的内部空间的硬质部件形成。前端部3A的基端外周部被未图示的柔软的包覆管包覆。比前端部3A靠基端侧的部件由柔软的部件构成，以使得弯曲部3B能够弯曲。
透镜单元40具有多个光学元件40a-1～40a-3、配置于光学元件40a-1与40a-2之间的间隔件40b以及未图示的光圈部件(参照图3)。光学元件40a-1～40a-3由按照晶片级进行透镜成型而得的晶片级透镜或滤镜等构成。间隔件由硅或玻璃等构成，通过ICP蚀刻或喷砂等而形成。光学元件40a-1～40a-3以及间隔件40b按照晶片级进行层叠，通过刀片切割等而被单片化从而得到了透镜单元40。在透镜单元40的侧面配置有由柔性连接器构成的防湿部件54。通过将透镜单元40的端部插嵌固定于前端部3A内部的前端固定部35而将透镜单元40固定于前端部3A。此时，通过使透镜单元40和防湿部件54的直径减小，能够使内窥镜前端的外径变细。
摄像元件51具有：受光部51a，其接受通过透镜单元40而入射的光并进行光电转换从而生成电信号；以及包含未图示的晶体管等放大器在内的电路部。摄像元件51经由保护摄像元件51的受光部51a的罩玻璃52而与透镜单元40粘接。在摄像元件51的下部形成有未图示的电极焊盘，在该摄像元件51的下部经由内引线53a而连接有柔性印刷基板53(以下，也称为“FPC基板”)，该柔性印刷基板53连接有信号缆线60(参照图3)。在FPC基板53上安装有驱动摄像元件51的电子部件55等。本发明的实施方式1的摄像元件51是CCD(ChargeCoupled Device：电荷耦合器件)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)型的半导体摄像元件。
各信号缆线60的基端向插入部3的基端方向延伸。电缆线束以贯穿插入的方式配置于插入部3，经由图1所示的操作部4和通用缆线6而延伸设置至连接器部7。信号缆线60经由FPC基板53的电极部而与摄像元件51连接，除了向摄像元件51传送驱动信号之外，还将与摄像元件51所拍摄的图像对应的电信号传送到处理器8。
从透镜单元40的一端入射的光被光学元件40a-1～40a-3会聚并向摄像元件51入射。根据CCD或者CMOS图像传感器等而选择的受光部51a将接受到的光转换为摄像信号。摄像信号经由与FPC基板53连接的信号缆线60和连接器部7而输出到处理器8。在本说明书中，将透镜单元40的供光入射的一侧、即配置有光学元件40a-1～40a-3的一侧称为前端，将配置有信号缆线60的一侧称为后端。
接下来，对摄像装置100进行详细说明。图3是本发明的实施方式1的摄像装置100的剖视图。图4A是对摄像装置100的防湿部件54的配置进行说明的立体图(配置前)，图4B是对摄像装置100的防湿部件54的配置进行说明的立体图(配置后)。另外，在图4A和4B中，省略FPC基板53等的图示。
如图3所示，在摄像装置100中以覆盖透镜单元40、罩玻璃52以及摄像元件51的一部分的外周的方式配置有防湿部件54。在本实施方式1中使用的防湿部件54是形成有防湿性的基材54a并且在基材表面上形成有粘接层54b的柔性连接器。
基材54a是从具有防湿性的挠性的材料中选择的。例如，例示出聚酰亚胺、LCP(Liquid Crystal Polymer：液晶聚合物)等。由于防湿性优异，因此优选LCP。此外，防湿部件54像图4A中虚线所示那样弯折，并且像图4B所示那样配置为与透镜单元40的侧面接触。
粘接层54b能够使用需要通过热或者紫外线而固化的材料和不需要通过热或者紫外线而固化的材料中的任意一种。防湿部件54通过粘接层54b而与透镜单元40紧贴，因此，防止水分浸入光学元件40a-1与间隔件40b之间、间隔件40b与光学元件40a-2之间以及光学元件40a-2与光学元件40a-3之间。
防湿部件54在透镜单元40上的粘接能够通过如下方法来进行粘接：将防湿部件54压接到透镜单元40上、或者将防湿部件54配置于透镜单元40侧面并临时固定，然后，通过热或者紫外线使粘接层54b固化。
在实施方式1中，使用晶片级透镜作为透镜单元40，由此，能够实现摄像装置100的细径化，并且通过在透镜单元40的侧面配置防湿部件54，能够提高摄像装置100的防湿性。
另外，在本实施方式1中，使用柔性连接器作为防湿部件54，但不限于此，也能够使用耐湿性并且挠性的部件作为防湿部件。例如，通过粘接剂将FCP基板53粘接于透镜单元40的侧面，由此，也能够成为防湿部件54。
此外，可以在防湿部件54的基材54a的与形成有粘接层54b的面相反侧的面上设置遮光层。通过设置遮光层，能够防止杂散光向透镜单元40入射，能够降低外光的影响。作为遮光层，例如能够使用黑色的阻焊剂或金属膜。
(实施方式1的变形例1)
图5A是对本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明立体图(配置前)，图5B是对本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的防湿部件的配置进行说明立体图(配置后)。图5C是本发明的实施方式1的变形例1的摄像装置的摄像元件与防湿部件54A的连接部的放大图。在图5A和图5B中，省略电子部件等的图示。
摄像装置100A具有：使入射光会聚的透镜单元40、使透镜单元40会聚后的光反射的棱镜56、以及根据从棱镜56入射的光生成图像信号的摄像元件51A。
摄像元件51A是配置为形成有受光部51a的主面为水平、即与透镜单元40的光轴平行的横置型，棱镜56配置并粘接在受光部51a上。
此外，在摄像元件51A的基端形成有电极焊盘51b，该摄像元件51A的基端与后述的防湿部件54A的元件电极54c-5连接。
防湿部件54A是具有防湿性的基材54a、形成于基材54a表面的粘接层54b、形成于粘接层54b上的布线层54c以及在基材54a的与形成有粘接层54b的面相反侧的面上形成的遮光层54d的柔性连接器。
布线层54c具有：在后述的电极部布线的布线图案54c-1、将信号缆线连接的缆线电极54c-2、将电子部件连接的部件电极54c-3、贯穿孔54c-4、以及将电极焊盘51b连接的元件电极54c-5。
如图5A所示，防湿部件54A配置于摄像元件51A与透镜单元40之间，并在虚线部弯折，由此配置为与透镜单元40和棱镜56的侧面的一部分接触(参照图5B)。防湿部件54A通过粘接层54b而与透镜单元40和棱镜56紧贴，因此防止水分浸入光学元件40a-1与间隔件40b之间、间隔件40b与光学元件40a-2之间、光学元件40a-2与光学元件40a-3之间以及光学元件40a-3与棱镜56之间。
防湿部件54A的元件电极54c-5配置于摄像元件51A的电极焊盘51b上，并且进行电连接和机械连接。连接部的周围被密封树脂57密封。在防湿部件54A上形成有元件电极54c-5、贯穿孔54c-4以及布线图案54c-1等布线层54c，由此能够使用防湿部件54A作为FPC基板。
此外，防湿部件54A具有遮光层54d，因此能够防止杂散光向透镜单元40和棱镜56入射，能够降低外光的影响。
(实施方式2)
图6A是本发明的实施方式2的摄像装置的剖视图。图6B是对本发明的实施方式2的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)，图6C是对本发明的实施方式2的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置后)。
在实施方式2的摄像装置100B中，防湿部件54B是具有防湿性的基材54a、形成于基材54a表面并且将与透镜单元40的连接界面密封的耐湿环54e、形成为覆盖基材54a表面和耐湿环的粘接层54b、以及在基材54a的与形成有粘接层54b的面相反侧的面上形成的遮光层54d的柔性连接器。
耐湿环54e形成于将光学元件40a-1与间隔件40b的连接界面、间隔件40b与光学元件40a-2的连接界面、光学元件40a-2与光学元件40a-3的连接界面、光学元件40a-3与罩玻璃52的连接界面、罩玻璃52与摄像元件51的连接界面密封的位置。耐湿环54e由铜、金等金属或苯并环丁烯(BCB)等耐湿性高的树脂构成，只要与布线层同样地通过光刻法形成即可。
防湿部件54B像图6B中虚线所示那样弯折，像图6C所示那样配置为与透镜单元40的侧面、罩玻璃52的侧面以及摄像元件51的侧面的一部分接触。防湿部件54B弯折而与透镜单元40等的侧面接触，并且耐湿环54e将光学元件40a-1与间隔件40b的连接界面、间隔件40b与光学元件40a-2的连接界面、光学元件40a-2与光学元件40a-3的连接界面、光学元件40a-3与罩玻璃52的连接界面以及罩玻璃52与摄像元件51的连接界面密封，由此能够进一步提高摄像装置100B的防湿性。
另外，在实施方式2中，耐湿部件54B与FPC基板53由不同的部件构成，但也可以由一体的柔性连接器形成。在使耐湿部件与FPC基板成为一体的情况下，只要将耐湿环54e与FPC基板的布线同时形成即可。
(实施方式3)
图7是对本发明的实施方式3的摄像装置的防湿部件的配置进行说明的立体图(配置前)。
在实施方式3的摄像装置100C中，防湿部件54C是具有防湿性的基材54a、形成于基材54a表面并对透镜单元40进行加热的加热器布线54f、形成为覆盖基材54a表面和加热器布线54f的粘接层54b、以及在基材54a的与形成有粘接层54b的面相反侧的面上形成的遮光层54d的柔性连接器。
加热器布线54f以对透镜单元40的侧面整周进行加热的方式形成于粘接层54b的整体。加热器布线54f只要与布线层同样地通过光刻法形成即可。
防湿部件54C像图7中虚线所示那样弯折，被配置为与透镜单元40的侧面、罩玻璃52的侧面以及摄像元件51的侧面的一部分接触。防湿部件54C弯折而与透镜单元40等的侧面接触，并且对加热器布线54f通电而对透镜单元40进行加热，由此能够进一步提高摄像装置100C的防湿性。
另外，在实施方式3中，耐湿部件54C与FPC基板53由不同的部件构成，但也可以由一体的柔性连接器形成。在使耐湿部件和FPC基板成为一体的情况下，只要将加热器布线54f与FPC基板的布线同时形成即可。
标号说明
1：内窥镜系统；2：内窥镜；3：插入部；3A：前端部；3B：弯曲部；3C：挠性管部；4：操作部；4a：处置器具插入口；4b：弯曲操作用旋钮；6：通用缆线；7：连接器部；8：处理器；9：光源装置；10：显示装置；34：弯曲管；35：前端固定部；36：处置器具通道；40：透镜单元；40a-1、40a-2、40a-3：光学元件；40b：间隔件；50：摄像单元；51、51A：摄像元件；51a：受光部；51b：电极焊盘；52：罩玻璃；53：柔性印刷基板；54、54A、54B、54C：防湿部件；54a：基材；54b：粘接层；54c：布线层；54c-1：布线图案；54c-2：缆线电极；54c-3：部件电极；54c-4：贯穿孔；54c-5：元件电极；54d：遮光层；54e：耐湿环；54f：加热器布线；55：电子部件；56：棱镜；57：密封树脂；60：信号缆线；100、100A、100B、100C：摄像装置。

Claims (11)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
透镜单元，其由包含1个以上的晶片级透镜在内的多个光学元件与间隔件层叠而成；
摄像元件，其接受通过所述透镜单元而入射的光并进行光电转换从而生成图像信号；以及
防湿部件，其配置为以与所述透镜单元的侧面的至少一部分接触的方式弯折，防止水分浸入所述光学元件与所述间隔件之间和/或所述光学元件之间。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件是柔性印刷基板，通过粘接剂而与所述透镜单元的侧面粘接。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件是形成有防湿性的基材并且在所述基材的表面上形成有粘接层的柔性连接器。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件是具有防湿性的基材、布线层以及形成于所述基材的表面的粘接层的柔性连接器。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像元件配置为形成有受光部的主面与所述透镜单元的光轴垂直。
6.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件是具有防湿性的基材、形成于所述基材的表面的粘接层、以及将所述光学元件与所述间隔件的界面和/或所述光学元件之间的界面密封的耐湿环的柔性连接器。
7.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件是具有防湿性的基材、形成于所述基材的表面的粘接层、以及对所述透镜单元进行加热的加热器布线的柔性连接器。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
该摄像装置具有棱镜，该棱镜配置于受光部上，使通过所述透镜单元而入射的光朝向所述受光部反射，
所述摄像元件的形成有所述受光部的主面与所述透镜单元的光轴平行配置，并且所述透镜单元配置于所述摄像元件上，
所述防湿部件是具有防湿性的基材、布线层以及形成于所述基材的表面的粘接层的柔性连接器，所述防湿部件配置为以所述粘接层和布线层与所述透镜单元接触的方式弯折，
所述布线层经由形成于所述防湿部件的贯穿孔而与所述摄像元件的电极焊盘连接。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述防湿部件在与所述透镜单元接触的面的相反侧的面上具有遮光层。
10.根据权利要求1至7、9中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，
该摄像装置具有柔性印刷基板，该柔性印刷基板安装有信号缆线和电子部件，并且与所述摄像元件的电极焊盘连接，
所述防湿部件与所述柔性基板是一体的。
11.一种内窥镜，其特征在于，该内窥镜具有：
权利要求1至10中的任意一项所述的摄像装置；以及
插入部，其具有通过硬质部件而形成的呈筒状的前端部，并且能够插入于被检体内，
所述插入部在所述前端部的内部空间具有所述摄像装置。
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