JP2009201762A - 内視鏡および撮影モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を自在に配置した回路基板を内視鏡先端部に設ける。
【解決手段】 スコープの先端枠１０Ｂを、立体配線を形成した立体成形回路デバイス１０Ｇによって構成する。このとき、ＣＣＤ１３を、コネクタ部３３Ａ、３３Ｂによってプラスチック成形体１０Ｇの内部に接触固定させる。さらに、ＣＣＤ１３への駆動信号、ＣＣＤ１３からの画像信号をそれぞれ転送する信号ケーブル３２Ａ、３２Ｂを、束ねることなくそのまま延ばす。
【選択図】図４

Description

本発明は、スコープ（内視鏡）を用いて胃などの器官、あるいは配管内壁などを観察可能な内視鏡装置、カプセル型内視鏡、あるいは、小型カメラ、カメラヘッドなどの撮像モジュールに関し、特に、撮像素子周りの回路構造に関する。

体内に挿入されるスコープの先端部分は、リジッドな筒状の固定枠によって構成され、先端固定枠は、観察方向を移動させる湾曲部と繋がっている。先端固定枠の内部には、対物レンズとともに、撮像素子が設けられ、撮像素子の後方に電子部品を搭載したプリント基板が設けられている。

先端固定枠内部には、レンズ、撮像素子を固定するための円筒状枠が延びている（例えば、特許文献１参照）。円筒状枠は、レンズ、撮像素子のサイズに応じた径を有し、レンズ、撮像素子、そして、撮像素子の後方に配設されたプリント基板を収容する。また、プリント基板の電子部品と接続する複数の信号ケーブルは、束ねられた状態でプロセッサ側まで延びている。

一方、立体的な配線を形成した回路基板を用いることも可能であり、例えば、ファイバスコープの接眼部に装着されるカメラヘッド部に、立体配線を形成す成形回路部品（Molded Interconnect Device）をコネクタとして実装する構成が知られている（特許文献２参照）。そこでは、撮像素子の後方に円筒状の成形回路部品が装着され、その後方に配置されたフレキシブル基板と押圧接触する。
特開平６−１７８７５７号公報 特開２００１―２７７３４号公報

内視鏡先端部のプリント基板は、撮像素子サイズの円筒固定枠内に配置される。そのため、配置スペースが小さく、電子部品を数多く配置することができない。その結果、撮像系の回路設計に制約があった。また、円筒固定枠の内部スペースの制約の関係から、円筒固定枠内のプリント基板から延びる複数の信号ケーブルを一本に束ねるため、画像信号にノイズが混入しやすい。

本発明の内視鏡装置は、撮像素子する内視鏡先端部が、立体成形回路デバイスによって構成されることを特徴とする。ここで、立体成型回路デバイスは、配線パターンが立体的に形成され、撮像素子、抵抗などの電子部品が装着されている成形体を表す。例えば、電子部品、信号ケーブルなどを装着させながら成形部品を段階的に積層させ、立体成形回路デバイスを構成する。

本発明では、内視鏡先端部全体がそのまま立体配線を形成する３次元構造の回路デバイスによって構成され、その中に撮像素子が装着されている。例えば、対物レンズなどの光学系も、立体成形回路デバイスの中、あるいは表面付近に装着すればよい。先端部全体が回路基板として構成されることによって、電子部品の配置スペースが拡大し、より多くの電子部品を内視鏡先端部へ搭載することが可能となる。

撮像素子を半田付けなしで成形回路部品に装着するため、立体成形回路デバイスの内部に、撮像素子のタブを接触固定させるコネクタ部を設けることが望ましい。

電子部品の配置スペースが拡大したことから、信号ノイズを防ぐため、立体成形回路デバイス内に設けられる複数の信号ケーブルを、それぞれ独立して延ばすのが望ましい。また、ライトガイドによって放出される熱は、電子部品の動作に影響を与える恐れがある。そのため、自身の発熱が大きい電源電圧の相対的に高い電子部品ほど、ライトガイドの傍から離れて配置させるのがよい。

本発明の内視鏡の製造方法は、撮像素子を装着させ、立体配線を形成した樹脂成形体を生成し、樹脂成形体を内視鏡先端部として内視鏡挿入部の先端部分に取り付けることを特徴とする。さらには、光学系、抵抗などの電子部品も樹脂成形体に装着させてよい。樹脂成形体をそのまま内視鏡先端部として構成するため、内視鏡先端部をコーティングするのが望ましい。

本発明の撮影モジュールは、撮像素子を内部に装着させた立体成形回路デバイスによって構成されることを特徴とする。

本発明によれば、電子部品を自在に配置した回路基板を内視鏡先端部に設けることができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態であるビデオスコープ（内視鏡）の平面図である。図２は、スコープ先端部の平面図である。

ビデオスコープ１０は、内視鏡操作部（図示せず）から延びるフレキシブルな挿入部１０Ｔを備え、挿入部１０Ｔの先端部分には、先端面１０Ｓを含む筒状の先端枠１０Ｂが設けられている。先端枠１０Ｂは、内視鏡操作部を使ったオペレータの操作によって屈曲可能な湾曲部１０ＢＡと繋がっている。

ビデオスコープ１０の接続されるプロセッサ（図示せず）に設けられた光源からの光は、ビデオスコープ内部に設けられたライトガイド（図示せず）を通ってスコープ先端面１０Ｓから射出される。被写体に反射した光は、先端枠１０Ｂに設けられたＣＣＤ１３に到達し、被写体像がＣＣＤ１３の受光面に形成される。そして、被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ１３から読み出され、プロセッサへ送られる。

図２に示すように、先端枠１０Ｂの先端面１０Ｓには対物レンズ１２が配置され、対物レンズ１２と向かい合うようにＣＣＤ１２が先端枠１０Ｂ内部に配置されている。また、ライトガイドの一対の先端面１４Ａ、１４Ｂが先端面１０Ｂに現れる。

先端枠１０Ｂは、立体的な回路基板構造である樹脂成形回路デバイス（以下、立体成形回路デバイスという）によって構成されており、立体配線を形成した成形回路デバイスが、そのまま先端枠１０Ｂとして湾曲部１０Ａに取り付けられている。先端枠１０Ｂの円周面、およびその先端面１０Ｓは、絶縁性、防水性をもつ任意のコーティング樹脂材料１１によってコーティングされている。

図３は、先端枠１０Ｂの内部構成を先端面側から模式的に示した図である。図４は、図３の破線ＩＶ−ＩＶ’に沿った先端固定枠の部分的断面図である。ただし、図３では、先端枠１０Ｂの内部を透過させたときの電子部品の配置を示している。

先端枠１０Ｂを構成する立体成形回路デバイス１０Ｇは、ＰＥＩ(polyetherimide)などのプラスチックを材料とし、ＭＩＤ製造方法などによって配線パターンを形成した成形体パーツを段階的に積層させながら、一体的な樹脂成形体を作り上げている。ここでは、レーザビームによる露光パターニングによって配線パターンが形成され、信号ケーブル、電子部品などを順番に装着させながら成形体パーツを積層化させていく。装着された電子部品には、プロセッサから電源が供給される。

立体成形回路デバイス１０Ｇには、電子部品として、抵抗２２、２３、コンデンサ２６が搭載され、さらに撮像に関するＩＣチップ２４、２８が搭載されている。一方、対物レンズ１２の両脇に沿うように、信号ケーブル３２Ａ、３２Ｂがスコープ１０の長手方向に沿って延出し、一方、ライトガイド先端面１４Ａ、１４Ｂの傍には、信号ケーブル３０Ａ、３０Ｂが長手方向に沿って延びている。

抵抗２３、コンデンサ２６、ＩＣチップ２８はバッファ回路を構成し、ライトガイドの先端面１４Ａ、１４Ｂの傍に配置される。バッファ回路の電源電圧は、ＩＣチップ２４、２８に比べて小さい。そのため、ライトガイドの熱による影響が少ない。一方、ＩＣチップ２８は電源電圧が大きい。ライトガイドからの熱の影響を防ぐため、ＩＣチップ２８はライトガイドの先端面１４Ａ、１４Ｂから離れた位置に配置され、コンデンサ２６，抵抗２８がライトガイドの先端面１４Ａ、１４Ｂ信号ケーブル３２Ａの傍に設けられている。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ’に沿った一部断面を模式的に示している。立体成型回路デバイス１０Ｇの内部には、立体的な配線パターン４２，４４，４６が形成され、ＣＣＤ１３を固定するためのコネクタ部３３Ａ、３３Ｂが設けられている。配線パターン４２は、ＣＣＤ１３の駆動用信号ケーブル３２Ａとコネクタ部３３Ａとを接続させ、配線パターン４６は、ＣＣＤ１３の出力用信号ケーブル３２Ｂとコネクタ部３３Ｂとを接続させる。一方、配線パターン４４は、ＩＣチップ２４と抵抗２２とを接続させる。

信号ケーブル３２Ａ、３２Ｂは、束ねられることなく、それぞれ独立してスコープ湾曲部１０Ａまで延出している。すなわち、ＣＣＤ１３の駆動用信号ケーブル３２Ａと、画像信号出力用信号ケーブル３２Ａが、別々に配置されている。図３に示す信号ケーブル３０Ａ、３０Ｂも同様である。

立体成形回路デバイス１０Ｇには、対物レンズ１２、ＣＣＤ１３、絞り１５を装着させるための穴１０Ｒが形成され、ＣＣＤ１３は、立体成形回路デバイス１０Ｇの外部から埋め込むように装着される。ＣＣＤ１３をコネクタ部３３Ａ，３３Ｂの位置まで挿入して固定させた後、絞り１５を所定の位置で接触固定させ、さらに、その上から対物レンズを先穴１０Ｒに嵌めて固定する。穴１０Ｒは、対物レンズ１２の径より若干小さいサイズで形成されている。なお、ライトガイドを挿通させる穴も立体成型回路デバイス１０Ｇに形成されている。

ＣＣＤ１３、絞り１５、対物レンズ１２、ライトガイドを装着させた後、１０Ｇをコーティング樹脂材料１１によってコーティングすることにより、先端枠１０Ｂが得られる。先端枠１０Ｂは、従来公知の方法によってスコープ挿入部１０の先端部分、すなわち湾曲部１０Ａに取り付けられる。

図５は、図４に示したコネクタ部３３Ａの概略的拡大図である。

コネクタ部３３Ａには，ＣＣＤ１３の本体から延びる弾性のタブ１３Ｂが挿入される空間５０Ａが形成され、空間５０Ａには、複数の突起状パターン５０Ｂがピン状に形成されている。ＣＣＤ１３は、タブ１３Ｂが弾性変形させられて反った状態でプラスチック成形体１０Ｇに挿入される。そしてコネクタ部３３Ａ、３３Ｂの位置まで到達すると、タブ１３Ｂがコネクタ３３Ａ，３３Ｂに嵌められる。他の電子部品に関しても、同じように形成されたコネクタ部と接触固定している。

このように本実施形態によれば、スコープ１０の先端枠１０Ｂ全体が、立体配線を形成した立体成形回路デバイスによって構成される。立体成形回路デバイス１０Ｇをそのまま先端枠１０Ｂとして構成するため、従来のようなＣＣＤ、レンズ固定用の筒状固定枠が不要となる。また、先端枠１０Ｂの内部空間全体に渡って回路を構成することができるため、電子部品を自由に配置し、電気回路を自在に設計することができる。

また、ＣＣＤ１３は、コネクタ部３３Ａ、３３Ｂによってプラスチック成形体１０Ｇの内部に接触固定される。そのため、半田付けすることなくＣＣＤ１３を装着させることができる。さらに、電気回路を構成するスペースの拡大によって、ＣＣＤ１３への駆動信号、ＣＣＤ１３からの画像信号をそれぞれ転送する信号ケーブル３２Ａ、３２Ｂを１つのケーブルに束ねることなく、そのままプロセッサ側まで延ばすことができる。その結果、ＥＣＭ向上とノイズ低減が図られる。

電子部品をＣＣＤ１３と同様に内部へ嵌め込む構成にしてもよい。あるいは、ＣＣＤ１３などを、成形体パーツを積層させていく途中の段階で装着させてもよい。この場合、半田付けによってＣＣＤ１３を装着させてもよい。立体成型回路デバイスとしては、成形体パーツを積層化した一体化させるもの以外でもよく、例えば、成形回路部品（ＭＩＤ）の製造方法によって成形してもよい。フィルム転写など他の製造方法を適用してもよい。また、Ａ／Ｄ変換回路など、上述した電子部品以外の部品を設ける構成にしてもよい。

スコープの代わりに、カプセル形内視鏡、あるいは小型カメラ、カメラ機能付き携帯電話などの撮影機器に組み付けられる撮像モジュールに適用してもよい。

第１の実施形態であるビデオスコープ（内視鏡）の平面図である。 スコープ先端部の平面図である。 先端枠の内部構成を先端面側から模式的に示した図である。 図３の破線ＩＶ−ＩＶ’に沿った先端固定枠の部分的断面図である。 図４に示したコネクタ部の概略的拡大図である。

符号の説明

１０ ビデオスコープ
１０Ａ 挿入部
１０Ｂ 先端枠（内視鏡先端部）
１０Ｔ 挿入部
１０Ｇ 立体成形回路デバイス
１１ コーティング樹脂材料
１２ 対物レンズ
１３ ＣＣＤ
１３Ｂ タブ
２２、２３ 抵抗
２６ コンデンサ
２４、２８ ＩＣチップ
３２Ａ、３２Ｂ 信号ケーブル
３３Ａ、３３Ｂ コネクタ部
４２、４４、４６ 配線パターン

Claims (7)

1. 撮像素子を有する内視鏡先端部が、立体成形回路デバイスによって構成されることを特徴とする内視鏡。
2. 前記立体成形回路デバイスが、前記撮像素子のタブを接触固定させるコネクタ部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記立体成形回路デバイス内に設けられる複数の信号ケーブルが、それぞれ独立して延びることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
4. 光源からの照明光を前記内視鏡先端部へ伝達するライトガイドをさらに有し、
   前記立体成形回路デバイスにおいて、電源電圧が相対的に高い電子部品ほどライトガイドの傍から離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
5. 撮像素子を装着させ、立体配線を形成した樹脂成形体を生成し、
   前記樹脂成形体を内視鏡先端部として内視鏡挿入部の先端部分に取り付けることを特徴とする内視鏡の製造方法。
6. 前記内視鏡先端部をコーティングすることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡の製造方法。
7. 撮像素子を内部に装着させた立体成形回路デバイスによって構成されることを特徴とする撮影モジュール。

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