JP2019013388A

JP2019013388A - 電子機器

Info

Publication number: JP2019013388A
Application number: JP2017132127A
Authority: JP
Inventors: 雄高代田; Yutaka SHIROTA
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-01-31

Abstract

【課題】電子機器内の基板間を接続する光ファイバケーブルの取り扱い性を容易なものとして、電子機器の組立の際の作業効率の低下やケーブル破損を防止する。【解決手段】光源一体型プロセッサ１０の筐体１１内に、光源ユニット２０と、信号処理部３０と、電源ユニット８０とを主要に備え、信号処理部３０は、メイン基板３１、及びメイン基板とコネクタ１２の背面側に設けられたコネクタ基板１５とを接続する光ケーブルアセンブリ３５を備えている。光ケーブルアセンブリ３５は、保護ケース５０内に光ファイバケーブル３６を収納して構成され、通常の金属線のケーブルと同様の取り扱い性を確保している。【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器内の基板間を接続する光ファイバケーブルを有する電子機器に関する。

一般に、生体等の被検体の内部を内視鏡を用いて観察する内視鏡システムにおいては、内視鏡の先端部で撮像した信号を信号処理装置等の電子機器で処理してモニタに表示し、表示された画像を通して必要な診断及び処置を行うようにしている。

このような内視鏡システムにおいては、近年、円滑な診断及び処置のために観察画像の高精細化が要求されている。そこで、高精細化に対応したデータ量の多い画像信号を伝送するために、内視鏡内で電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバケーブルを用いて信号処理装置に伝送する内視鏡システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６００６６号公報

光ファイバケーブルは、金属線からなる電線ハーネスに比べて、細く、機械的強度が弱いため、ケーブルの曲げやケーブルにかかる負荷に対する注意が必要となる。従って、信号処理装置等の電子機器内に配設された基板間の接続に光ファイバケーブルを用いる場合には、光ファイバケーブルの経路をできるだけ短く、単純な配線形状が望ましい。

しかしながら、内視鏡に供給する光を発生する光源ユニットと内視鏡からの信号を処理する信号処理装置とを一体化した光源一体型プロセッサ等の電子機器においては、内視鏡とプロセッサとを接続するコネクタの直近に光源ユニットが配置されるため、光源ユニットを避けるような位置に信号処理用の基板を配置せざるを得ず、光ファイバケーブルの経路が長く複雑なものとなってしまう。このため、電子機器の組立時に、光ファイバケーブルの取り扱い性が悪化し、作業効率の低下やケーブル破損を招く虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電子機器内の基板間を接続する光ファイバケーブルの取り扱い性を容易なものとして、電子機器の組立の際の作業効率の低下やケーブル破損を防止することのできる電子機器を提供することを目的としている。

本発明の一態様による電子機器は、第１接続部が配置された第１基板と、第２接続部が配置された第２基板と、前記第１接続部へ接続される第１端部と前記第２接続部へ接続される第２端部とを有する光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブルを収納する保護ケースであって、前記光ファイバケーブルの前記第１端部側が挿通される第１開口部と、前記光ファイバケーブルの前記第２端部側が挿通される第２開口部とを有する保護ケースと、前記第１基板と前記第２基板と前記光ファイバケーブルと前記保護ケースとを収納する筐体と、を有し、前記保護ケースに、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記光ファイバケーブルの余長部を収納する収納室が形成されている。

本発明によれば、電子機器内の基板間を接続する光ファイバケーブルの取り扱い性を容易なものとして、電子機器の組立の際の作業効率の低下やケーブル破損を防止することができる。

内視鏡システムの構成図光源一体型プロセッサのコネクタを示す説明図光源一体型プロセッサ内部の基板の配置を示す説明図光ケーブルアセンブリの平面図光ケーブルアセンブリの側面図光源一体型プロセッサの筐体に設けた吸気口を示す斜視図吸気口の変形例を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１００は内視鏡システムを示し、被検体の内部の被写体を撮像して撮像信号を出力する内視鏡１と、この内視鏡１が接続される電子機器として、被写体を照明するための照明光を内視鏡１へ供給する光源及び内視鏡１から出力される撮像信号を信号処理して映像信号を出力するプロセッサを一体に備えた光源一体型プロセッサ１０とを備えて構成されている。光源一体型プロセッサ１０には、光源一体型プロセッサ１０から出力される映像信号に応じた画像を表示するモニタ９５が接続されている。

内視鏡１は、被検体内に挿入される細長の挿入部２と、挿入部２の後端に設けられ、把持部を兼用して各種操作を行う操作部３と、操作部３から延出するユニバーサルコード４とを有して構成されている。また、内視鏡１は、ユニバーサルコード４の端部に設けられた内視鏡コネクタ５により、光源一体型プロセッサ１０に対して着脱可能に構成されている。

挿入部２は、先端側に設けられた硬質の先端部２ａと、先端部２ａの後端に連設される湾曲自在の湾曲部２ｂと、湾曲部２ｂの後端から操作部３の前端にかけて設けられる可撓性を有する可撓管部２ｃとを連設して構成されている。

尚、先端部２ａには、観察部位に照明光を照射する照明光学系と観察部位からの反射光を取り込む対物光学系とが設けられ、対物光学系の結像位置に撮像素子が配設されている。また、湾曲部２ｂには、複数の湾曲駒が配置され、操作部３に設けられた湾曲操作ノブ３ａに連結される湾曲ワイヤにより、複数の湾曲駒を駆動して湾曲部２ｂを所望の方向に湾曲させることができる。

内視鏡コネクタ５は、円柱形状の一部を切り欠いた平面部を有するプラグ部６を有し、このプラグ部６の先端面からライトガイド７が突出されている。プラグ部６の円周部及び平面部には、先端部２ａの撮像素子の信号基板に図示しないケーブルを介して接続される複数の電気接点（コネクタ接点）８が配置されている。尚、ライトガイド７は、内視鏡１の挿入部２内を挿通され、先端部２ａの照明光学系に照明光を導光するように配設されている。

一方、光源一体型プロセッサ１０は、筐体１１の前面１１ａに、外部機器としての内視鏡１を接続するためのコネクタ１２を備えている。コネクタ１２は、内視鏡コネクタ５が接続されるレセプタクル型のコネクタであり、図２に示すように、内視鏡コネクタ５のプラグ部６が嵌合される嵌合部１３内に、内視鏡コネクタ５の複数のコネクタ接点８にそれぞれ対応する複数の電気接点（レセプタクル接点）１４が設けられている。

内視鏡コネクタ５のプラグ部６をコネクタ１２の嵌合部１３内に挿入することにより、各コネクタ接点８と各レセプタクル接点１４同士がそれぞれ接触して電気的な接続が行われると共に、プラグ部６の先端面から突出するライトガイド７を介して内視鏡１と光源一体型プロセッサ１０との光学的な接続が行われる。こうして、内視鏡１と光源一体型プロセッサ１０との間で各種信号の授受が可能となり、また、光源一体型プロセッサ１０からの照明光がライトガイド７によって内視鏡１の先端部２ａに導かれ、先端部２ａの照明光学系から被検体に照射することが可能となる。

被検体に照射された照明光は被検体で反射され、その反射光（戻り光）が内視鏡１の先端部２ａに内蔵された撮像素子の受光面に光学像として結像する。先端部２ａ内の撮像素子は、光源一体型プロセッサ１０によって駆動制御され、被検体の光学像を電気信号に変換して光源一体型プロセッサ１０に出力する。光源一体型プロセッサ１０は、撮像素子からの信号に対する各種信号処理を行い、モニタ９５の表示画面上に被検体の画像を表示する。

このため、光源一体型プロセッサ１０は、筐体１１内に、図３に示すように、内視鏡１に供給する照明光を発生する光源ユニット２０と、内視鏡１に対する各種信号処理を行う信号処理部３０と、各部の駆動用及び制御用の電源を生成する電源ユニット８０とを主要に備えている。尚、筐体１１の後部には、筐体１１内で発生する熱を排出するための冷却ファン８５が配設されている。

光源ユニット２０は、コネクタ１２の背面側近傍に配置され、単一或いは複数の光源で発生した光を光学レンズ系で集光及び導光し、コネクタ１２に接続された内視鏡コネクタ５のライトガイド７に入射する。光源としては、例えばキセノンランプやＬＥＤ等の発光源が用いられ、これらの発光源を駆動制御する駆動基板２１が上部に配置されている。駆動基板２１には、発光源を所定の電流、電圧、或いは周波数で駆動するパワー素子が実装されており、光源とともに高温の熱を発生する発熱体となっている。

信号処理部３０は、光源ユニット２０や内視鏡１を制御する制御回路や内視鏡１の撮像素子からの画像信号を処理する画像処理回路を実装したメイン基板３１と、このメイン基板３１を、コネクタ１２の背面側に設けられたコネクタ基板１５に接続する光ケーブルアセンブリ３５とを備えている。

メイン基板３１には、大規模集積回路の回路チップを冷却するためのヒートシンク３１ａ，３１ｂが取り付けられている。また、光ケーブルアセンブリ３５は、筐体１１内に配設される２つの基板（第１基板と第２基板）の間で光信号による高速・大容量の通信を行うためのものであり、本実施の形態においては、第１基板としてのコネクタ基板１５と、第２基板としてのメイン基板３１とを接続して光通信を可能とする。

尚、本実施の形態においては、アクティブ光ケーブルにより、コネクタ基板１５からの電気信号を光信号に変換して伝送し、伝送した光信号を電気信号に変換してメイン基板３１に伝達するものとするが、内視鏡１内に電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換モジュールを備え、Ｅ／Ｏ変換モジュールからの光信号を内視鏡コネクタ５からコネクタ１２を介してコネクタ基板１５に伝送する場合にも適用することができる。

光ケーブルアセンブリ３５は、詳細には、図４に示すように、光ファイバケーブル３６と、この光ファイバケーブル３６を収納する保護ケース５０とを備えて構成されている。この光ケーブルアセンブリ３５は、保護ケース５０内に光ファイバケーブル３６を収納し、通常の金属線のケーブルと同様の取り扱い性を確保するものであり、以下に説明するように、光ファイバにかかる負荷の軽減と、運搬、保管を容易としている。

尚、図３及び図４においては、保護ケース５０の上蓋となるカバー５５（図５参照）を外した状態の内部構成を示している。

光ファイバケーブル３６は、一方の端部に、コネクタ基板１５に設けられた第１接続部としてのコネクタ部１６（図２参照）に着脱自在に接続される第１端部としてのコネクタ３７が取り付けられている。また、光ファイバケーブル３６の他方の端部には、メイン基板３１に設けられた第２接続部としてのコネクタ部３２（図３参照）に着脱自在に接続される第２端部としてのコネクタ３８が取り付けられている。コネクタ３７，３８は、電気信号と光信号との間で片方向或いは双方向の変換を行う変換モジュールを内蔵したコネクタであり、光ファイバケーブル３６をアクティブ光ケーブルとしている。

保護ケース５０は、樹脂材或いは発砲材等で形成され、細長の薄肉容器状のケース本体５１を主として構成されている。このケース本体５１の下面側には、ケース本体５１の長手方向と交差するように設けられたダクト部７０が一体的に或いは別体で形成されている。ダクト部７０は、後述するように、冷却風を導く導風孔を形成している。

ケース本体５１は、図４，図５に示すように、長手方向の一部にカーブを描くように屈曲された屈曲部５２を経て細長に形成された底板５３と、底板５３の外周に沿って立設された側壁５４と、底板５３と同様の形状に形成され、側壁５４の上部に取り付けられる板状のカバー５５とを備えて構成されている。

そして、これらの底板５３と側壁５４とカバー５５とによって光ファイバケーブル３６を収納する収納空間が形成される。この収納空間には、光ファイバケーブル３６の一方のコネクタ３７が挿通される第１開口部５６と、光ファイバケーブル３６の他方のコネクタ３８が挿通される第２開口部５７とが設けられている。

第１開口部５６と第２開口部５７は、本実施の形態においては、ケース本体５１の屈曲部５２を挟んで互いに略直交する方向に開口され、それぞれ、光ファイバケーブル３６のコネクタ３７，３８を嵌合して仮止めするための溝状の仮止め部５８（図２参照），５９が設けられている。これらの仮止め部５８，５９及び屈曲部５２により、ケース本体５１内の光ファイバケーブル３６が容易に外部へはみ出さないように構成されている。

この場合、第１開口部５６，第２開口部５７には、光ファイバケーブル３６のコネクタ３７，３８を指等で把持可能な空間が確保されている。これにより、コネクタ基板１５とメイン基板３１とを接続する際に、仮止めされたコネクタ３７，３８を外して光ファイバケーブル３６を第１開口部５６，第２開口部５７から引き出すことができる。

また、これに対応して、光ファイバケーブル３６は、コネクタ基板１５とメイン基板３１との間の接続長さ、コネクタ３７，３８の引き出し長さ、ケーブル接続状態での振動等を考慮して、これらをバラツキや影響を吸収する所定の余長部分を有するように設定されている。この光ファイバケーブル３６の余長部分は、本実施の形態においては、各コネクタ３７，３８が互いに異なる方向に引き出されることを考慮し、コネクタ３７手前側の第１開口部５６の近傍の部位と、コネクタ３８手前側の第２開口部５７の近傍の部位との２個所の部位で、所定の曲率で曲げられた余長部３９，４０として設けられている。例えば、光ファイバケーブル３６の余長部分を数周分ループ状に巻回して余長部３９，４０としても良く、また、一周分巻回しなくとも円弧状或いはＵ字状に曲げて余長部３９，４０としても良い。このときの光ファイバケーブル３６の曲げの曲率は、ファイバの破断を起こす曲率よりも小さい値（曲げの半径で表現するならファイバの破断を起こす半径よりも大きい値）に設定される。

光ファイバケーブル３６の余長部３９，４０は、ケース本体５１の第１開口部５６と第２開口部５７との間に形成された収納室６０，６１に収納される。これらの収納室６０，６１は、側壁５４によって規制される領域として形成され、光ファイバケーブル３６が最小曲げ半径以下に屈曲しないような大きさに設定されている。これにより、光ファイバケーブル３６にかかる負荷を軽減して、ケーブルの耐久性低下や破損を確実に防止することができる。

一方、保護ケース５０のダクト部７０は、矩形状断面の通風路７０ａを有する筒状の部位として形成され、筐体１１内で冷却風が流れにくい領域に配置された発熱体に、通風路７０ａから冷却風を導くように配置されている。本実施の形態においては、ダクト部７０は、ケース本体５１の長手方向と略直交する方向に配置され、コネクタ基板１５と制御用のメイン基板３１とを光ケーブルアセンブリ３５によって接続したとき、光源ユニット２０上部の発熱体である駆動基板２１に、筐体１１外部から取り入れた冷却風を導くように配置される（図２，図３，図５参照）。尚、筐体１１内に収納される発熱体は、駆動基板２１のようなメイン基板３１とコネクタ基板１５との間に配置されるものに限定されることなく、筐体１１内で冷却風が流れにくい領域に配置された発熱体に、ダクト部７０から冷却風を導くように配置すれば良い。

図１に示すように、筐体１１の側面（前面からみて右側面）には、外部から筐体１１内に冷却用の空気を導入する吸気口９０が設けられている。冷却ファン８５の作動によって吸気口９０から筐体１１内に空気（冷却風）が吸入されると、この冷却風によって筐体１１内の各部が冷却され、熱交換で暖められた空気が冷却ファン８５から筐体１１の外部に排出される。

本実施の形態においては、筐体１１内への冷却風は、前面から見て右側面から吸気し、背面に排気する放熱流路となっている。このため、筐体前面側で且つ吸気口９０の反対側（左側面側）に配置されるコネクタ１２直近の光源ユニット２０には風が流れにくい。

光源ユニット２０は、風が流れやすい領域にヒートシンクを配置し、ヒートパイプ等を用いることで放熱することができるが、そのままでは、光源ユニット２０上部の発熱体である駆動基板２１を放熱することは困難である。従って、駆動基板２１と同等の高さで吸気口９０側に配置される光ケーブルアセンブリ３５の保護ケース５０にダクト部７０を設け、このダクト部７０を介して駆動基板２１に冷却風を導くことで、駆動基板２１を効果的に放熱することが可能となる。

詳細には、吸気口９０は、図６に示すように、筐体１１の上面及び側面を構成する筐体カバー１７の側面１７ａに、編目形状等の所定の吸気口形状で設けられており、筐体カバー１７の側面１７ａから突出する細長の閉塞防止部材１８により、筐体１１の前方向の吸気口９０ａと、後方向の吸気口９０ｂとに分割されている。

閉塞防止部材１８は、吸気口９０ａ，９０ｂの前面に布や紙等が覆い被さって吸気口９０ａ，９０ｂが塞がれることを防止するための部材であり、布や紙等が覆い被さった場合にも必要な流路面積を確保可能な突出高さに設定されている。

尚、筐体カバー１７の側面１７ａの前後位置には、光源一体型プロセッサ１０を壁際等によせて配置したときに筐体１１の位置を規制して吸気に必要な隙間を確保するための規制部材１９ａ，１９ｂが取り付けられている。

これにより、万一、吸気口９０ａ，９０ｂに布や紙が覆い被さっても、吸気口９０ａ，９０ｂの吸気口全体が閉塞されることがなく、必要な空気の通路面積を確保することができる。すなわち、吸気口９０ａ，９０ｂの近傍に、閉塞防止部材１８を配置することにより、冷却風の不足によって筐体１１の内部温度が過度に上昇することを防止することができる。

尚、図６においては、閉塞防止部材１８は、２つの吸気口９０ａ，９０ｂの間の上下方向に細長の突起形状の部材として配置されているが、これに限定されることなく、吸気口の閉塞を防止できる形状・配置であれば良い。

例えば、図７に示すように、２つの吸気口９０ａ，９０ｂを１つの吸気口９１として、この吸気口９１の上縁側の略中央位置と下縁側の略中央位置とに、それぞれ、円柱状の突起１８Ａ，１８Ｂを配設するようにしても良い。この円柱状の突起１８Ａ，１８Ｂを吸気口９１に配設することにより、同様に、布や紙が覆い被さって吸気口９１が塞がれることを防止することができる。

以上のように、本実施の形態においては、電子機器としての光源一体型プロセッサ１０内に、外部機器としての内視鏡１が接続されるコネクタ１２のコネクタ基板１５と、内視鏡１に対する信号処理を行う制御用のメイン基板３１とが配設されている。コネクタ基板１５とメイン基板３１とは、光ケーブルアセンブリ３５の光ファイバケーブル３６によって接続される。

光ファイバケーブル３６は、所定の曲率で曲げられた余長部３９，４０を有し、保護ケース５０内にケーブルの最小曲げ半径以下に屈曲しないように収納されている。接続前の状態では、光ファイバケーブル３６は、両端のコネクタ３７，３８が保護ケース５０の第１開口部５６、第２開口部５７に仮止めされている。従って、保護ケース５０内に光ファイバケーブル３６を収納した光ケーブルアセンブリ３５として、光ファイバケーブル３６に直接触れることなく、容易に運搬、保管することが可能となっている。

コネクタ基板１５とメイン基板３１のような基板間の接続を行う場合には、保護ケース５０の第１開口部５６、第２開口部５７からコネクタ３７，３８を指等で掴んで光ファイバケーブル３６を引き出し、コネクタ３７，３８を各基板に接続する。従って、ケーブルの曲げやケーブルにかかる負荷等に対する注意が必要な光ファイバケーブルを、あたかも通常の金属線のケーブルと同様に扱うことが可能となる。

このような光ケーブルアセンブリ３５を用いることにより、光ファイバケーブル３６の取り扱い性を容易なものとして、電子機器の組立効率を向上することができる。また、光ファイバケーブル３６にかかる負荷を軽減してケーブルの耐久性低下や破損を確実に防止することができる。

更に、光ケーブルアセンブリ３５には、冷却風を導くダクト部７０を設けているため、光源ユニット２０の駆動基板２１のような、冷却風の流れにくい領域に配置された発熱体を効果的に冷却することができる。これにより、冷却風の流れを確保するための空間を必要以上に増やして機器の大型化を招くことを回避することができ、機器の大型化に伴う重量増やコスト上昇を防止することができる。

１内視鏡（外部機器）
２挿入部
２ａ先端部
２ｂ湾曲部
２ｃ可撓管部
３操作部
３ａ湾曲操作ノブ
４ユニバーサルコード
５内視鏡コネクタ
６プラグ部
７ライトガイド
８コネクタ接点
１０光源一体型プロセッサ（電子機器）
１１筐体
１２コネクタ
１３嵌合部
１４電気接点
１５コネクタ基板（第１基板）
１６コネクタ部（第１接続部）
１７筐体カバー
１７ａ側面
１８閉塞防止部材
１８Ａ突起
１９ａ，１９ｂ規制部材
２０光源ユニット
２１駆動基板（発熱体）
３０信号処理部
３１メイン基板（第２基板）
３２コネクタ部（第２接続部）
３５光ケーブルアセンブリ
３６光ファイバケーブル
３７コネクタ（第１端部）
３８コネクタ（第２端部）
３９，４０余長部
５０保護ケース
５１ケース本体
５２屈曲部
５３底板
５４側壁
５５カバー
５６第１開口部
５７第２開口部
５８，５９仮止め部
６０，６１収納室
７０ダクト部
７０ａ通風路
８０電源ユニット
８５冷却ファン
９０吸気口
９０ａ吸気口
９０ｂ吸気口
９１吸気口
９５モニタ
１００内視鏡システム

Claims

第１接続部が配置された第１基板と、
第２接続部が配置された第２基板と、
前記第１接続部へ接続される第１端部と前記第２接続部へ接続される第２端部とを有する光ファイバケーブルと、
前記光ファイバケーブルを収納する保護ケースであって、前記光ファイバケーブルの前記第１端部側が挿通される第１開口部と、前記光ファイバケーブルの前記第２端部側が挿通される第２開口部とを有する保護ケースと、
前記第１基板と前記第２基板と前記光ファイバケーブルと前記保護ケースとを収納する筐体と、
を有し、
前記保護ケースに、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記光ファイバケーブルの余長部を収納する収納室が形成されている
ことを特徴とする電子機器。
前記収納室において、前記光ファイバケーブルの前記余長部は所定の曲率で曲げられて収納されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第１基板には、外部機器を接続するコネクタが接続され、
前記第２基板には、前記外部機器を制御する制御部が実装されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記筐体には、更に、発熱体が収納され、
前記保護ケースには、前記筐体の外部と前記発熱体との間で空気を流すためのダクト部が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記余長部は、前記第１開口部の近傍と前記第２開口部との近傍との２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第１開口部と前記第２開口部とは、互いに異なる方向に開口されていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。