JP2011177263A

JP2011177263A - 内視鏡

Info

Publication number: JP2011177263A
Application number: JP2010042901A
Authority: JP
Inventors: Masaru Konomura; 優此村; Seiji Kimura; 聖二木村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】良好な光伝送を維持すると共に、光ファイバの損傷を防止した内視鏡を提供すること。
【解決手段】本発明の内視鏡２は、撮像信号を出力する撮像素子４２と、撮像素子４２からの電気信号を光信号に変換する光電変換素子４４と、光電変換素子４４に接続された光ファイバ４５と、光電変換素子４４と光ファイバ４５との接続部を固定して保持する保持手段５０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、先端部内に撮像装置を備え、この撮像装置からの撮像データを光信号に変換する光電変換モジュールを備えた内視鏡に関する。

周知のように、内視鏡は、生体内、プラント内などを観察するために用いられている。このような内視鏡は、先端部内に撮像装置が設けられた電子内視鏡が知られている。この電子内視鏡は、撮像装置の撮像データが金属ケーブルを用いて伝送されるものが一般的である。

近年、伝送する情報量の多さ、装置の小型化などのために、例えば、特許文献１に、撮像装置の撮像データを光信号伝送装置によって撮像データ光信号に変換し、光伝送ケーブルを用いて伝送する電子内視鏡が提案されている。

特開２００８−１１５０４号公報

しかしながら、光信号伝送装置を用いた従来の電子内視鏡は、使用時に挿入部、および湾曲部が湾曲可変されるため、光信号伝送装置と光伝送ケーブルとの接続部に負荷が生じて、伝送不良が生じたり、光伝送ケーブル内の光ファイバが損傷したりする場合がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、良好な光伝送を維持すると共に、撮像データ光信号を伝送する光ファイバの損傷を防止した内視鏡を提供することである。

上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡は、撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子からの電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に接続された光ファイバと、前記光電変換素子と前記光ファイバとの接続を固定して保持する保持手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の内視鏡によれば、良好な光伝送を維持すると共に、光ファイバの損傷を防止した内視鏡を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係り、アダプタ式内視鏡装置の構成を示す図同、アダプタ内視鏡の先端部の構成を示す断面図同、撮像ユニットの構成を示す上面図同、撮像ユニットの構成を示す側面図同、第１の変形例の撮像ユニットの構成を示す上面図同、図５の撮像ユニットの構成を示す側面図同、第２の変形例の撮像ユニットの構成を示す側面図同、第３の変形例の撮像ユニットの構成を示す側面図同、電気配線、および光配線からなる複合ケーブルの構成を示す断面図同、図９の複合ケーブルの構成を示す側面図

以下、本発明の内視鏡の一形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、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場合がある。

さらに、ここでは、アダプタ式内視鏡装置を例示して説明するが、種々の内視鏡装置に本発明を適用することは勿論可能である。

図１から図１０は本発明の一実施形態に係り、図１は本発明の一実施の形態に係り、アダプタ式内視鏡装置の構成を示す図、図２はアダプタ内視鏡の先端部の構成を示す断面図
、図３は撮像ユニットの構成を示す上面図、図４は撮像ユニットの構成を示す側面図、図５は第１の変形例の撮像ユニットの構成を示す上面図、図６は図５の撮像ユニットの構成を示す側面図、図７は第２の変形例の撮像ユニットの構成を示す側面図、図８は第３の変形例の撮像ユニットの構成を示す側面図、図９は電気配線、および光配線からなる複合ケーブルの構成を示す断面図、図１０は図９の複合ケーブルの構成を示す側面図である。

図１に示すようにアダプタ式内視鏡装置１は、アダプタ式内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、内視鏡２に接続された外部装置である装置本体３とにより主要部が構成されている。内視鏡２は、先端アダプタ１０と、挿入部４と、操作装置５と、ユニバーサルコード９とにより主要部が構成されている。
挿入部４は、細長で可撓性を有し、先端側から順に、先端部６、湾曲部７、及び可撓管部８を備えて構成されている。先端部６は硬性で、先端アダプタ１０が着脱自在に取り付けられる。湾曲部７は、内部に複数の湾曲駒を連設して例えば上下／左右方向に湾曲するように構成されている。可撓管部８は、可撓性を有して形成されている。

操作装置５は、挿入部４を構成する可撓管部８の後端と連結されている。操作装置５には、湾曲部７を湾曲操作するための湾曲操作レバー５ａが設けられている。

ユニバーサルコード９は、操作装置５から延出され、可撓性を有している。装置本体３は、操作装置５から延出したユニバーサルコード９の端部に設けられている。装置本体３は、例えば箱状に形成されている。装置本体３の内部には、画像処理用のＣＰＵ等の電気部品が複数固定された基板、または先端アダプタ１０が備える発光素子であるＬＥＤ照明に電源を供給するバッテリユニット（不図示）などが設けられている。モニタ３ａの画面上には、内視鏡２の備える撮像素子により撮像された内視鏡画像が表示される。

なお、本実施形態において、先端アダプタ１０は、挿入部４の長手軸方向の先端側（挿入方向側）を観察する直視光学系を備えた単眼直視タイプである。なお、先端アダプタ１０は、単眼直視タイプに限定されるものではなく、双眼直視タイプ、または側視光学系を備えた単眼側視タイプ、双眼側視タイプ等であってもよい。

図２に示すように先端アダプタ１０は、アダプタ本体１１、照明光を発光する発光素子基板であるＬＥＤ基板１２、筒体であるフード部１３、着脱リング１４、観察光学系である直視光学系１５、およびアダプタ側電気接続部１６などを備えて構成されている。

一方、挿入部４の一部を構成する先端部６は、先端部本体２１、第１外装部２２、および第２外装部２３を備えている。なお、第１外装部２２は、先端アダプタ１０の着脱リング１４と噛合されている。

この先端部６内には、対物レンズユニット３０、撮像ユニット３１、および電気ケーブル３２に接続された挿入部側電気接続部３３が配設されている。なお、挿入部側電気接続部３３は、先端アダプタ１０のアダプタ側電気接続部１６と電気的に接続される。これにより、先端アダプタ１０のＬＥＤ基板１２は、挿入部側電気接続部３３、およびアダプタ側電気接続部１６を介して電力供給がされる。

撮像ユニット３１は、カバーガラス４１と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子であるイメージセンサ４２と、図示しない各種電子部品が実装されたＦＰＣ４３と、このＦＰＣ４３上に実装された光電変換素子である光電変換モジュール４４と、を有して構成されている。なお、ＦＰＣ４３は、イメージセンサ４２と電気的に接続されている。

光電変換モジュール４４は、イメージセンサ４２により光電変換された撮像データ電気信号（撮像信号）を内部ＩＣ（不図示）によって撮像光データ信号（光信号）に変換して発光すると共に、操作装置５側から伝送されたイメージセンサ４２を制御するための光信号を受光して制御電気信号に光電変換する。

また、光電変換モジュール４４内には、発光部である発光素子と受光部である受光素子（共に不図示）が設けられている。そして、これら光電変換モジュール４４の各素子との光信号の授受を行うための光ファイバである光配線４５が挿入部４内に設けられている。

この光配線４５は、光電変換モジュール４４に光コネクタ、または溶着により接続されている。また、光配線４５の光伝送路であるコア内へ光信号が発光素子から、または受光素子へと入出射されるようにＩＮ/ＯＵＴの光信号の光軸を所定に各素子と一致させるため、光電変換モジュール４４内に光学部材（不図示）が配設されている。

なお、イメージセンサ４２、光電変換モジュール４４などへの電力供給などのための電気配線４６ａ〜４６ｃがＦＰＣ４３に接続されている。各電気配線４６ａ〜４６ｃは、後述するように光配線４５が中央に内通するように螺旋状に縒られて、外周部にチューブ状の外皮となるシース３５が被覆される。

光配線４５、および各電気配線４６ａ〜４６ｃがシース３５に被覆された複合ケーブルは、挿入部４、操作装置５、およびユニバーサルコード９内に配設され、装置本体３に接続される。なお、装置本体３内にも、光配線４５を介して、光電変換モジュール４４と光信号を授受する、図示しない装置側光電変換モジュールが設けられている。

本実施の形態の撮像ユニット３１は、図３、および図４に示すようにＦＰＣ４４に実装されている光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部が保持手段を構成する樹脂性のモールド５０により覆われた状態で固定されている。具体的には、光電変換モジュール４４の基端部分、および光配線４５の先端部分を一体的に覆うように接続部分にモールド５０が形成され、さらに、このモールド５０がＦＰＣ４４の表面上にも余盛されている。

このような構成とすることで、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部を強固に固定することができる。これにより、例えば、湾曲部７の湾曲操作、挿入部４の湾曲状態などによって、光配線４５が牽引弛緩などされて応力が生じた場合にも、光電変換モジュール４４と光配線４５の接続不良が生じることが防止される。つまり、光電変換モジュール４４の各素子へ入出射する光信号の光軸のズレが生じることなく光配線４５のコアにて良好な光信号の伝送が行なえるため、伝送不良を防止することができる。

また、モールド５０は、光電変換モジュール４４との接続部近傍の光配線４５に無理な負荷が与えられたとしても、光配線４５の折れを防止する。そのため、光配線４５が折れて破損することが防止される。

（第１の変形例）
撮像ユニット３１は、図５、および図６に示すように、硬質なリジット基板４７上に光電変換モジュール４４を設けた構成としても良い。

具体的には、リジット基板４７は、イメージセンサ４２に接続されたＦＰＣ４３と接続されるコネクタ４８を有し、各電気配線４６ａ〜４６ｃが接続されている。このリジット基板４７は、光配線４５の先端部分が接触して載置される表面上に粗面加工された保持面４９が形成されている。そして、上述と同様に、光電変換モジュール４４の基端部分、および光配線４５の先端部分を一体的に覆うように接続部分にモールド５０が形成され、さらに、このモールド５０がリジット基板４７の表面上にも余盛されている。
このような構成とすることで、さらに、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部を強固に固定することができる。

（第２の変形例）
リジット基板４７は、図７に示すように、光配線４５を載置する部分に光配線４５を係入して固定する配線設置用溝部４７ａを形成しても良い。なお、第１の変形例と同様に、配線設置用溝部４７ａの表面を粗面加工して保持面４９を設けても良い。そして、上述と同様に、光電変換モジュール４４の基端部分、および光配線４５の先端部分を一体的に覆うように接続部分にモールド５０が形成され、さらに、このモールド５０がリジット基板４７の表面上にも余盛されている。
このような構成としても、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部を強固に固定することができる。

（第３の変形例）
さらに、リジット基板４７は、図８に示すように、光電変換モジュール４４を実装する部分に電子部品設置用溝部４７ｂを形成しても良い。そして、上述と同様に、光電変換モジュール４４の基端部分、および光配線４５の先端部分を一体的に覆うように接続部分にモールド５０が形成され、さらに、このモールド５０がリジット基板４７の表面上にも余盛されている。
このような構成としても、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部を強固に固定することができると共に、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続高さが一致するように規定する電子部品設置用溝部４７ｂを形成することで、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続状態が良好に維持することができる。つまり、光電変換モジュール４４、および光配線４５は、良好な接続状態が維持され、光電変換モジュール４４の受光部、および発光部と、光配線４５に入出射するＩＮ/ＯＵＴの光信号の光軸が合った状態のまま、リジット基板４７上の位置が規定された状態でそれぞれが固定される。

以上に説明した種々の構成とすることで、特に、被検対象物に対する挿入部４の挿入／抜去が手荒く使用されて、光電変換モジュール４４と光配線４５との接続部に負荷が生じて、光信号の伝送不良が生じ易かった工業用に用いられるような内視鏡２においても、光電変換モジュール４４、および光配線４５の良好な接続状態を維持することができる。

ここで、光配線４５、および３つの電気配線４６ａ〜４６ｃの構成について、図９、および図１０に基づいて、詳しく説明する。
図９、および図１０に示すように、３つの電気配線４６ａ〜４６ｃは、電力供給のためのＩＮ/ＯＵＴ一対のメタル配線４６ａ，４６ｂと、制御信号を伝送する同軸ケーブル４６ｃと、から構成されている。

これら３つの電気配線４６ａ〜４６ｃは、隣接するもの同士が接触するように螺旋状に縒られて結束する状態にされている。そして、３つの電気配線４６ａ〜４６ｃに囲まれた空間部内に光配線４５が挿通配置される。換言すると、３つの電気配線４６ａ〜４６ｃは、光配線４５の外周を覆うように螺旋状に縒られている。また、光配線４５が内通して縒られた３つの電気配線４６ａ〜４６ｃの外周には、柔軟な合成樹脂性のシース３５が被せられている。

このよう構成とすることで、光配線４５は、周囲が３つの電気配線４６ａ〜４６ｃに保護された状態となる。そのため、内視鏡２の挿入部４、および湾曲部７の湾曲可変、および上述したように、被検対象物へ挿入部４が手荒く挿入／抜去がされたとしても、光配線４５への損傷が防止される。さらに、内視鏡２の使用時において、３つの電気配線４６ａ〜４６ｃが螺旋状に縒られており、引っ張り応力を受けても延伸し難いため、内通する光配線４５に無理な張力を与えることが防止される。

以上に記載した発明は、上記各形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、各形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、各形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする不具合に対して、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…アダプタ式内視鏡装置
２…アダプタ式内視鏡
３…装置本体
３ａ…モニタ
４…挿入部
５…操作装置
５ａ…湾曲操作レバー
６…先端部
７…湾曲部
８…可撓管部
９…ユニバーサルコード
１０…先端アダプタ
１１…アダプタ本体
１２…ＬＥＤ基板
１３…フード部
１４…着脱リング
１５…直視光学系
１６…アダプタ側電気接続部
２１…先端部本体
２２…第１の外装部
２３…第２の外装部
３０…対物レンズユニット
３１…撮像ユニット
３２…電気ケーブル
３３…挿入部側電気接続部
３５…シース
４１…カバーガラス
４２…イメージセンサ
４４…光電変換モジュール
４５…光配線
４６ａ，４６ｂ…メタル配線
４６ｃ…同軸ケーブル
４７…リジット基板
４７ａ…配線設置用溝部
４７ｂ…電子部品設置用溝部
４８…コネクタ
４９…保持面
５０…モールド

Claims

撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続された光ファイバと、
前記光電変換素子と前記光ファイバとの接続部を固定して保持する保持手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡。
前記保持手段は、前記光ファイバの外周に渡って設けられ、前記光ファイバの先端外周から前記光電変換素子の基端部分にかけて設けられた樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記光ファイバを載置するための基板をさらに備え、
前記基板は、前記光ファイバが載置される面が粗面加工されていることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の内視鏡。
前記光ファイバを載置するための基板をさらに備え、
前記保持手段は、前記光ファイバが載置される面に設けられ、前記光ファイバが係入される第１の溝部を、さらに含むことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
前記基板は、前記光ファイバが載置される前記粗面加工された面に前記光ファイバを係入する第１の溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
前記保持手段は、前記基板の前記光電変換素子が載置される面に形成された第２の溝部を、さらに含むことを特徴とする請求項４、または請求項５に記載の内視鏡。