JP2020146280A

JP2020146280A - 内視鏡

Info

Publication number: JP2020146280A
Application number: JP2019047222A
Authority: JP
Inventors: 茂樹緒形; Shigeki Ogata; 直実白井; Naomi Shirai
Original assignee: Panasonic iPro Sensing Solutions Co Ltd
Current assignee: iPro Co Ltd
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: US20200288948A1; DE102020103250A1; JP7272632B2; US10973394B2; US11589734B2; US20210161369A1

Abstract

【課題】先端部に配置された撮像部から得られる映像信号の伝送ケーブルが長尺であっても先端部の大径化を抑制するとともに、撮像部を安定動作させて高解像度の映像信号を得る。【解決手段】内視鏡は、可撓性を有する長尺の軟性部の先端に硬性部が設けられたスコープと、硬性部に収容されてイメージセンサを有する撮像部と、スコープに挿通されイメージセンサに先端が基板を介して導通接続される伝送ケーブルと、基板に実装されて伝送ケーブルに入力された電圧に対して一定の電圧をイメージセンサへ出力する電圧変換素子と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、内視鏡に関する。

内視鏡において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備えたカメラヘッドから、カメラヘッドの動作を制御するＣＣＵ（Camera Control Unit）に対し、撮像素子から得られた映像信号をＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）信号で送信することがある。ＬＶＤＳは、高速伝送、小さな信号振幅、低消費電力、少ない電磁障害での信号処理が可能になると言われている。このＬＶＤＳ信号を採用する場合、伝送ケーブル長が長いと伝送ケーブルの内部抵抗による電圧降下で撮像素子自体のＬｏｗ側電圧スペックが満足できなくなるだけでなく差動信号の振幅が小さくなり、また周波数特性が劣化して差動信号の立ち上がり時間、立ち下り時間が長くなるという現象が発生する。このため、ＣＣＵにおいてデータ再生条件を満たさず、正確な情報を伝送できないという問題がある。

そこで、特許文献１に開示のカメラヘッド分離型カメラ装置では、カメラヘッドとカメラコントロールユニットをケーブルで接続するカメラヘッド分離型カメラ装置において、カメラコントロールユニットが、カメラヘッドへ所定のＤＣ（Direct Current）電圧を伝送する制御手段を備える。カメラヘッドは、カメラコントロールユニットへ伝送するＬＶＤＳ信号を伝送するＬＶＤＳ変換ドライバと、ＬＶＤＳ変換ドライバ部を制御するＬＶＤＳ制御部と、ＬＶＤＳ制御部に供給するＬＶＤＳ信号の補正値を出力する補正制御部とを備える。このカメラヘッド分離型カメラ装置によれば、伝送ケーブル長の長短に関わらずカメラヘッドからＣＣＵへＬＶＤＳ信号を安定して送信でき、安定した映像の出力が可能とされる。

特開２０１１−２５４５２５号公報

ところで、上述したＣＭＯＳ等の撮像素子を内視鏡等の医療機器の先端部に実装することを考察する場合、先端部への電源供給時における電圧の降下（垂下）を極力抑えるための技術的な対策として、例えばコンデンサ、抵抗、コイル等からなる調整回路を設けることが挙げられる。

しかしながら、内視鏡等の医療機器のような先端部に小径のサイズが求められる場合、先端部における収容スペースに制約があるため、上述した調整回路あるいは特許文献１に記載されている補正制御部等の電子回路を設けることが困難となる。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、先端部に配置された撮像部から得られる映像信号の伝送ケーブルが長尺であっても先端部の大径化を抑制するとともに、撮像部を安定動作させて高解像度の映像信号を得る内視鏡を提供することを目的とする。

本開示は、可撓性を有する長尺の軟性部の先端に硬性部が設けられたスコープと、前記硬性部に収容されてイメージセンサを有する撮像部と、前記スコープに挿通され前記イメージセンサに先端が基板を介して導通接続される伝送ケーブルと、前記基板に実装されて前記伝送ケーブルに入力された電圧に対し一定の電圧を前記イメージセンサへ出力する電圧変換素子と、を備える、内視鏡を提供する。

本開示によれば、内視鏡において、先端部に配置された撮像部から得られる映像信号の伝送ケーブルが長尺であっても先端部の大径化を抑制するとともに、撮像部を安定動作させて高解像度の映像信号を得ることができる。

実施の形態１に係る内視鏡システムの外観例を示す斜視図図１に示した内視鏡システムの概略の構成を示す模式図図２に示した内視鏡を軸線回りに９０度回転させて要部の構成を示した側面図図３に示した内視鏡の要部拡大斜視図図４に示した硬性部における回路例を示したブロック図基板が両面実装となった変形例１に係る要部の構成を示した側面図基板がリジッド基板を含む可撓基板からなる変形例２に係る要部の構成を示した側面図基板が無線デバイスを実装した変形例３に係る要部の構成を示した側面図変形例３に係る硬性部における回路例を示したブロック図基板が駆動デバイスを実装した変形例４に係る要部の構成を示した側面図変形例４に係る硬性部における回路例を示したブロック図変形例４に係るレンズ系駆動機構をレンズ動作図と共に表した要部説明図２眼カメラとなった変形例５に係る基板の配置例を示した背面図２眼カメラとなった変形例６に係る遮光材の配置例を示した背面図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡の構成および作用を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る内視鏡システム１１の外観例を示す斜視図である。ここで用いられる用語として、水平面に置かれたビデオプロセッサ１３の筐体２７の上方向と下方向をそれぞれ「上」、「下」と称する。また、内視鏡１５が観察対象を撮像する側を「前」あるいは「先」と称し、ビデオプロセッサ１３に接続される側を「後」と称する。

内視鏡システム１１は、内視鏡１５と、ビデオプロセッサ１３と、モニタ１７とを含む構成である。内視鏡１５は、医療機器の一例として、医療用の例えば硬性鏡または軟性鏡である。ビデオプロセッサ１３は、被写体である観察対象（例えば、人体、人体内部の患部）を撮像することで得られる撮像画像（例えば、静止画、動画を含む）に対して画像処理する。モニタ１７は、ビデオプロセッサ１３から出力される表示用信号に従って、画像を表示する。画像処理は、例えば、色補正、階調補正、ゲイン調整を含むが、これらの処理に限定されない。

内視鏡１５は、観察対象を撮像する。内視鏡１５は、観察対象の内部に挿入されるスコープ１９と、スコープ１９の後端部が接続されるプラグ部２１とを備える。また、スコープ１９は、比較的長い可撓性を有する軟性部２３と、軟性部２３の先端に設けられた剛性を有する硬性部２５とを含む構成である。

ビデオプロセッサ１３は、筐体２７を有し、撮像画像に対して画像処理を施し、画像処理後の表示信号を出力する。筐体２７の前面には、プラグ部２１の基端部２９が挿入されるソケット部３１が配置される。プラグ部２１がソケット部３１に挿入され、内視鏡１５とビデオプロセッサ１３とが電気的に接続されることで、内視鏡１５とビデオプロセッサ１３との間で電力および各種信号（例えば撮像画像信号、或いは制御信号）の送受信が可能となる。これらの電力および各種信号は、スコープ１９の内部に挿通された伝送ケーブル３３（図２参照）を介して、プラグ部２１から軟性部２３に伝送される。また、硬性部２５の内側に設けられたイメージセンサ３５（図４参照）から出力される撮像画像信号は、伝送ケーブル３３を介して、プラグ部２１からビデオプロセッサ１３に伝送される。

ビデオプロセッサ１３は、伝送ケーブル３３を介して伝送された撮像画像信号に対し、画像処理を施し、画像処理後の画像データを表示用信号に変換して、モニタ１７に出力する。

モニタ１７は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）或いはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示デバイスにより構成される。モニタ１７は、内視鏡１５によって撮像された被写体の撮像画像を表示する。モニタ１７は、観察対象を照明するための可視光（つまり、白色光）の照明により撮像された可視光画像と、観察対象を蛍光発光させるための励起光により発生した蛍光が撮像された蛍光画像とを表示する。

ビデオプロセッサ１３の筐体２７には、励起光の一例としてのＩＲ（Infrared Ray）励起光の光源であるＩＲ励起光源３７が設けられる。内視鏡１５には、照明手段である導光体が内部に挿通される。内視鏡１５では、プラグ部２１がソケット部３１に挿入されることで、ＩＲ励起光源３７から照射されるＩＲ励起光が内視鏡１５の導光体に伝送される。

図２は、図１に示した内視鏡システム１１の概略の構成を示す模式図である。硬性部２５には、撮像部の一例としてのカメラ３９（図４参照）が設けられる。カメラ３９は、先端側のレンズユニット４１と、後端側のイメージセンサ３５と、が一体に設けられる。イメージセンサ３５は、基板である可撓基板４３と導通接続される。可撓基板４３には、伝送ケーブル３３が導通接続される。つまり、硬性部２５に収容されたカメラ３９は、硬性部２５に引き込まれた伝送ケーブル３３の先端に、可撓基板４３を介して導通接続されている。この可撓基板４３には、電圧変換素子（後述参照）が実装されている。

図３は、図２に示した内視鏡１５を軸線回りに９０度回転させて要部の構成を示した側面図である。イメージセンサ３５の背面には、複数のパッドが設けられる。イメージセンサ３５の背面には、可撓基板４３がこのパッドを介して導通接続される。可撓基板４３は、イメージセンサ３５と伝送ケーブル３３との間に配置されて両者を中継する。可撓基板４３には、例えば複数本の線状導体がパターン印刷された回路パターンが形成される。可撓基板４３は、伝送ケーブル３３に設けられているそれぞれの電線４５（図４参照）を、この回路パターンに導通接続している。これにより、イメージセンサ３５は、可撓基板４３を介して伝送ケーブル３３と接続される。伝送ケーブル３３の基端は、プラグ部２１を介して、ビデオプロセッサ１３に収容された伝送元基板４７（図３参照）のＣＣＵ４９（図２参照）等に導通接続される。

可撓基板４３は、イメージセンサ３５の背面に平行なセンサ接続部５１と、背面に垂直なケーブル接続部５３とでＬ形に屈曲形成される。可撓基板４３は、センサ接続部５１の前面がイメージセンサ３５の背面に設けられたパッドに導通接続される。一方、ケーブル接続部５３は、上面に露出した複数の端子部が、伝送ケーブル３３の各電線４５に導通接続される。ケーブル接続部５３の上面には、各電線４５の他、上記の電圧変換素子と、コンデンサ５５と、を実装するための複数のランドが形成されている。本実施の形態において、電圧変換素子は、一例として、３．３Ｖ出力用と、１．２Ｖ出力用との２つが実装される。また、電圧変換素子の実装面と同一面に、コンデンサ５５が実装されている。なお、電圧変換素子やコンデンサ５５の実装位置および数は図３に示す例に限定されない。

本実施の形態において、内視鏡１５は、電圧変換素子とイメージセンサ３５とが、同じ可撓基板４３に実装されている。

可撓基板４３は、平面状のものを屈曲してＬ形に形成することができる。このため、可撓基板４３は、イメージセンサ３５、電圧変換素子、コンデンサ５５を、同一面側に実装できる。つまり、可撓基板４３は、片面実装となっている。可撓基板４３は、片面実装とすることにより、半田リフロー工程の際の実装工程に要する時間（例えばタクトタイム）の最小化による低コスト化を実現できるだけでなく、実装部品の落下等を両面実装に比べ抑制することができる。

イメージセンサ３５は、センサカバーガラス５７が前面側に貼着される。イメージセンサ３５を固定したセンサカバーガラス５７は、位置決め手段としてのホルダ５８に固定される。ホルダ５８は、前部にレンズユニット４１を固定する。イメージセンサ３５とレンズユニット４１とは、このホルダ５８を介して光軸が位置決めされる。ホルダ５８の上面には、庇部５９が一体となって固定されている。庇部５９は、ケーブル接続部５３の前端に渡って延出している。この庇部５９は、ケーブル接続部５３の前端を固定する。

可撓基板４３としては、複数の帯状薄板からなる導体を絶縁シート材で覆って、可撓性を有する帯状ケーブルに形成したＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）、可撓性を有する絶縁基板に線状導体をパターン印刷したＦＰＣ（フレキシブル・プリント・配線板）等を用いることができる。

図４は、図３に示した内視鏡１５の要部拡大斜視図である。内視鏡１５では、カメラ３９と、可撓基板４３とが、硬性部２５に収容される。カメラ３９は、前後方向の長さがＡ（例えば４．６ｍｍ程度）で形成される。可撓基板４３は、前後方向の長さがＢ（例えば５．３ｍｍ程度）で形成される。硬性部２５は、前後方向の長さがＣ（例えば１０ｍｍ程度）で形成される。従って、カメラ３９および可撓基板４３は、硬性部２５の内方に収容が可能となる（Ａ＋Ｂ＜Ｃ）。硬性部２５は、カメラ３９および可撓基板４３を合成樹脂によりモールドして形成できる。また、硬性部２５は、カメラ３９および可撓基板４３を金属製の筒内に収容してもよい。更に、硬性部２５は、カメラ３９および可撓基板４３を収容した金属製の筒内に、接着材を充填してもよい。いずれの場合も、硬性部２５は、剛性を有する円柱状に形成される。硬性部２５の後端からは、伝送ケーブル３３が導出されることになる。導出された伝送ケーブル３３は、スコープ１９の外径に設けられる柔らかい材質のシース（図示略）により覆われる。

硬性部２５の先端面には、撮像窓６１が配置される。撮像窓６１は、光学ガラスや光学プラスチック等の光学材料を含んで形成され、被写体からの光を入射する。撮像窓６１の後方には、カメラ３９のレンズユニット４１が配置される。レンズユニット４１は、鏡筒の内部に、光学部品であるレンズカバーガラス、絞り、複数のレンズや、スペーサ６３等を備える。レンズユニット４１の後方には、イメージセンサ３５に貼着されるセンサカバーガラス５７がホルダ５８に位置決めされて配置される。

図５は、図４に示した硬性部２５における回路例を示したブロック図である。可撓基板４３のケーブル接続部５３に実装された電圧変換素子は、伝送ケーブル３３から入力端子に入力（言い換えると、供給あるいは印加）された入力電圧に対し、一定電圧を出力端子からイメージセンサ３５へ出力できる。本実施の形態では、上記のように、３．３Ｖ出力用と、１．２Ｖ出力用との２つの電圧変換素子が実装される。

本実施の形態において、電圧変換素子は、リニアレギュレータである。

更に、リニアレギュレータは、ＬＤＯレギュレータ６５である。

一対のＬＤＯレギュレータ６５，６５は、それぞれの入力端子とＧＮＤ（グランド）との間に、供給電源（例えば５Ｖ）と入力側のコンデンサ５５とが接続される。また、一対のＬＤＯレギュレータ６５，６５は、それぞれの出力端子とＧＮＤとの間に出力側の複数のコンデンサ５５が接続される。これにより、供給電源から５Ｖが供給されかつ伝送ケーブル３３の長さに応じた抵抗によって電圧の垂下が生じたとしても、広範な入力電圧に対応可能な一対のＬＤＯレギュレータ６５において、一方のＬＤＯレギュレータ６５は、その出力端子から一定電圧（３．３Ｖ）をイメージセンサ３５へ安定的に出力できる。また同様にして、他方のＬＤＯレギュレータ６５は、その出力端子から一定電圧（１．２Ｖ）をイメージセンサ３５へ安定的に出力可能としている。内視鏡１５では、これらの回路（図５参照）が、基本回路構成となっている。

イメージセンサ３５は、シリアルの撮像信号を、差動方式（例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）方式）によって伝送ケーブル３３へ伝送する。本実施の形態において、イメージセンサ３５をコンパレータとして機能させるためのリファレンスレベル（Refレベル）は、−０．９５Ｖとなっているが、コンパレータとしての機能を有さないタイプのイメージセンサが使用される場合には、リファレンスレベル（例えば−０．９５Ｖ）の供給は省かれても構わない。

この回路構成により、内視鏡１５では、電圧の垂下が生じたとしてもＬＤＯレギュレータ６５の対応可能な入力電圧範囲内であれば、伝送ケーブル３３の延長時に、５Ｖを限度まで供給電圧を増やすことで、電圧垂下に対しても、一定電圧（３．３Ｖ、１．２Ｖ）を安定して出力することが可能となる。

次に、本実施の形態に係る内視鏡１５の作用を説明する。

本実施の形態に係る内視鏡１５は、可撓性を有する長尺の軟性部２３の先端に硬性部２５が設けられたスコープ１９と、硬性部２５に収容されてイメージセンサ３５を有する撮像部（例えばカメラ３９）と、スコープ１９に挿通され、イメージセンサ３５に先端が可撓基板４３を介して導通接続される伝送ケーブル３３と、を備える。また、内視鏡１５は、可撓基板４３に実装されて伝送ケーブル３３に入力された入力電圧に対して一定電圧をイメージセンサ３５に出力する電圧変換素子を備える。つまり、伝送ケーブル３３の先端とイメージセンサ３５とを中継接続する可撓基板４３に、電圧変換素子が実装される。電圧変換素子は、伝送ケーブル３３に入力された入力電圧に対して常に一定電圧をイメージセンサ３５へ出力する。

近年、内視鏡１５においても高解像度化の要請が高まっている。イメージセンサ３５もＨＤ（High Definition）クラス以上では、信号線にＬＶＤＳが利用されるだけに留まらず、イメージセンサ用の複数の電源ラインも含め、制御線が多数必要となる。このため、内視鏡１５においては、十数本〜２０本程度の電線４５を小径のスコープ１９に通す必要がある。

伝送ケーブル３３の各電線４５は、最低限の電流を確保するために、ＡＷＧ４２番線（断面直径または最大平行対面距離が約０．０８ｍｍ）未満の細径が要求される。かつ、伝送ケーブル３３は、制御器まで数ｍ以上（例えば３〜４ｍ）延ばす必要があるため、内部抵抗値がかなり大きくなることが要因となって、電圧垂下を招くことになる。

ここで、電圧垂下には、さらなる問題が包含される。即ち、電圧垂下は、イメージセンサ３５等の電気回路において、動作時と、Ｓｌｅｅｐ時などの非動作時とで、内部回路のインピーダンスが異なるため、垂下レベルが変動する。

そこで、内視鏡１５では、伝送ケーブル３３の先端に接続される基板に、電圧変換素子（例えばＬＤＯレギュレータ６５）を実装することにより、これらの課題を解決している。電圧変換素子は、素子単体で一定の電圧を得ることができる。そのため、コンデンサ５５、抵抗、コイル等からなる調整回路をスコープ１９の先端（硬性部２５）に収容する必要がない。その結果、内視鏡１５において、先端部（例えば硬性部２５）の大径化を抑制することができる。換言すれば、調整回路を設けた構成に比べ、コンデンサ５５、抵抗、コイル等を不要とする分、有効利用できるスペースの確保が可能となる。

また、電圧変換素子は、入出力間の大きな電圧差でも動作するので、イメージセンサ３５の動作・非動作に関わらず、硬性部２５において一定の電圧をイメージセンサ３５に入力できる。これにより、イメージセンサ３５の動作を安定させることができる。

このように、先端に電圧変換素子を実装した内視鏡１５では、細径で３〜４ｍに及ぶ電線４５においても、電圧垂下を抑制できるので、スコープ１９の大径化を抑制しつつ、観察画像の高解像度化を安定して実現させることができるようになる。従って、本実施の形態に係る内視鏡１５によれば、先端部（例えば硬性部２５）に配置された撮像部（例えばカメラ３９）から得られる映像信号の伝送ケーブル３３が長尺であっても先端部（例えば硬性部２５）の大径化を抑制しながら、高解像度で撮像部（例えばカメラ３９）を安定動作させて高解像度の映像信号を得ることができる。

また、内視鏡１５では、電圧変換素子が、リニアレギュレータである。

また、この内視鏡１５では、電圧変換素子を簡素なものとすることができる。即ち、ＬＤＯレギュレータ６５では、例えばスイッチングレンズユニットや３端子レギュレータとすることができる。このＬＤＯレギュレータ６５では、入力端子とＧＮＤ間に電源と入力側のコンデンサ５５、出力端子とＧＮＤ間に出力側のコンデンサ５５を接続するのみで、出力端子から安定した一定の電圧が出力可能となる。すなわち、内視鏡１５は、限られたスペースにおいて、出力端子から安定した一定の電圧が出力可能となる構成を実現できる。

また、内視鏡１５では、電圧変換素子が、ＬＤＯレギュレータ６５である。

また、この内視鏡１５では、電圧変換素子が、ＬＤＯレギュレータ６５（Low Dropout regulator）であってもよい。ＬＤＯレギュレータ６５は、入力電圧が高く、ドロップアウト電圧が低く、低電力で動作する。即ち、入出力間の大きな電圧差でも動作する。ＬＤＯレギュレータ６５は、イメージセンサ３５に高精度な定電圧の供給が可能となる。これにより、イメージセンサ３５の撮像精度を向上させることができる。また、ＬＤＯレギュレータ６５は、パッケージの小型化が容易となるので、内視鏡１５の細径化にも好適となる。

また、内視鏡１５では、電圧変換素子とイメージセンサ３５とが、同じ基板に実装されている。

また、この内視鏡１５では、ＬＤＯレギュレータ６５とイメージセンサ３５とが、同一の可撓基板４３に実装されている。本実施の形態では、ＬＤＯレギュレータ６５とイメージセンサ３５とが、可撓基板４３の同一面上に実装されている。これにより、Ｌ形に折り曲げる前工程の平坦となった可撓基板４３の上面に、ＬＤＯレギュレータ６５、イメージセンサ３５を載せて同時にリフロー工程を行うことができる。その結果、可撓基板４３に対して、実装部品の離脱を生じにくくして、容易で信頼性の高い部品実装を行うことができる。同一面上に、ＬＤＯレギュレータ６５とイメージセンサ３５が実装された可撓基板４３は、ＬＤＯレギュレータ６５とイメージセンサ３５との境界部分で、ほぼ直角に折り曲げられて、折り曲げ部が庇部５９に固定される。

次に、上記した実施の形態１に係る構成の変形例を説明する。

［変形例１］
図６は、基板が両面実装となった変形例１に係る要部の構成を示した側面図である。実施の形態１の変形例１に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例１に係る内視鏡１５では、可撓基板４３が、両面実装となる。この変形例１では、イメージセンサ３５が可撓基板４３の一方の面に実装され、電圧変換素子やコンデンサ５５が可撓基板４３の他方の面に実装される。即ち、可撓基板４３は、センサ接続部５１に対してほぼ垂直に折り曲げられたケーブル接続部５３の下面（入隅側）にＬＤＯレギュレータ６５やコンデンサ５５が配置されることになる。

この内視鏡１５では、可撓基板４３の両面に部品を実装することで、Ｌ形に折り曲げた可撓基板４３の入隅側に実装部品を配置できるので、外側への実装部品の張り出しをなくすことができる。これにより、内視鏡１５によれば、硬性部２５の小径化に寄与させることができるとともに、可撓基板４３の上側に光ファイバ等の照明手段を配置するためのスペースを確保することができる。

［変形例２］
図７は、基板がリジッド基板を含む可撓基板４３からなる変形例２に係る要部の構成を示した側面図である。実施の形態１の変形例２に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例２に係る内視鏡１５では、基板（例えば可撓基板４３）は、可撓性を有する薄肉ヒンジ部７１によりそれぞれ接続された第１リジッド基板６７と第２リジッド基板６９とからなる。この可撓基板４３では、イメージセンサ３５が第１リジッド基板６７に実装され、電圧変換素子が第２リジッド基板６９に実装される。イメージセンサ３５と電圧変換素子とは、平坦に展開した状態の第１リジッド基板６７と第２リジッド基板６９の同一面上に実装される。

第１リジッド基板６７と第２リジッド基板６９とは、薄肉ヒンジ部７１で連結されて一体となった複合構造の基板（例えば可撓基板４３）となる。この複合構造の可撓基板４３は、例えば、イメージセンサ３５に接続されるセンサ実装パターン部と、このセンサ実装パターン部と一体に形成され、電圧変換素子に接続される素子実装パターン部とをそれぞれ硬質の絶縁性樹脂で被覆する。この際、センサ実装パターン部と素子実装パターン部との境界部分には、硬質の絶縁性樹脂に被覆されない非被覆部を残しておく。この非被覆部は、例えば軟質の絶縁性樹脂で被覆する。複合構造の基板は、この軟質の絶縁性樹脂で被覆された部分を、薄肉ヒンジ部７１とすることができる。これにより、複合構造の可撓基板４３では、第１リジッド基板６７と第２リジッド基板６９とが、薄肉ヒンジ部７１を介して容易な屈曲が可能となる。なお、薄肉ヒンジ部７１は、第１リジッド基板６７および第２リジッド基板６９のそれぞれと同一の厚みを有し、例えば、可撓性を有する薄肉の材質により形成された部材によって構成される。なお、変形例２に係る基板の製造方法は、これに限定されない。

また、内視鏡１５では、基板が、可撓性を有するヒンジ部（例えば薄肉ヒンジ部７１）にそれぞれ接続された第１リジッド基板６７と第２リジッド基板６９とにより構成される。イメージセンサ３５が第１リジッド基板６７に実装され、電圧変換素子が第２リジッド基板６９に実装される。

この内視鏡１５では、基板（例えば可撓基板４３）が、硬質の第１リジッド基板６７および第２リジッド基板６９と、これらを連結する軟質の可撓性を有する薄肉ヒンジ部７１とからなる。この複合構造の基板は、イメージセンサ３５や電圧変換素子を実装した剛性の高い第１リジッド基板６７および第２リジッド基板６９を、可撓性を有する薄肉ヒンジ部７１で容易に屈曲させることができる。これにより、限られた硬性部２５の内部スペースに適応した任意の折り曲げ形状に、基板を変形させることができる。その結果、硬性部２５に対する撮像部の組付け性を良好にすることができる。

［変形例３］
図８は、基板が無線デバイス７３を実装した変形例３に係る要部の構成を示した側面図である。実施の形態１の変形例３に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例３に係る内視鏡１５では、可撓基板４３に、無線デバイス７３が実装される。無線デバイス７３は、電圧変換素子やコンデンサ５５が実装されたケーブル接続部５３の下面に実装される。上記のように、内視鏡１５では、調整回路を設けた構成に比べ、基板上で有効利用可能なスペースの確保が可能となる。このスペースを利用して無線デバイス７３が搭載される。

図９は、変形例３に係る硬性部２５における回路例を示したブロック図である。変形例３に係る内視鏡１５は、無線デバイス７３を備えることにより、図５に示した基本回路構成の制御信号の送受信が無線デバイス７３により行われる。即ち、ケーブル接続部５３の裏面などの空間を利用して無線化が可能となる。そのため、制御信号線を不要とすることができる。無線デバイス７３は、伝送元基板４７に設けられた送受信部に対して無線で制御信号の送受信を行う。

可撓基板４３には、図５に示した基本回路構成に加え、無線デバイス７３に接続されるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）７５等が設けられる。ＦＰＧＡ７５は、処理内容を書き換え可能なプログラマブルロジックデバイスである。イメージセンサ３５は、無線デバイス７３から入力された伝送元基板４７からの制御信号に基づき、ＦＰＧＡ７５により生成される制御信号（例えば上述したリファレンス信号等）を用いて制御される。この変形例３に係る内視鏡１５では、ＦＰＧＡ７５を実装することにより、イメージセンサ３５のインターフェースおよびＲｅｆ電圧生成による安定化が可能となる。

また、内視鏡１５では、基板に無線デバイス７３が実装されている。

この内視鏡１５では、電圧変換素子を設けることにより、基板上に確保されたスペースを有効利用して無線デバイス７３、ＦＰＧＡ７５を設けることができる。ＦＰＧＡ７５の実装と無線化により、イメージセンサ３５への制御信号は、起動信号に制限できる。これにより、基本回路構成で必要であった制御信号線を不要にできる。その結果、伝送ケーブル３３の配線数を削減して、内視鏡１５の小径化に寄与させることができる。

［変形例４］
図１０は、基板が駆動デバイスを実装した変形例４に係る要部の構成を示した側面図である。実施の形態１の変形例４に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例４に係る内視鏡１５は、可撓基板４３に、モータ駆動デバイス７７が実装されている。また、硬性部２５には、モータ７９と、このモータ７９により駆動されるオートフォーカスなどのレンズ系駆動機構８１とが設けられる。レンズ系駆動機構８１は、モータ７９により駆動されるスクリューシャフト８３と、このスクリューシャフト８３に螺合するナット部８５と、このナット部８５に固定されて、可動レンズ群８７を支持する可動レンズ用ブラケット８９（図１２参照）とを有する。

図１１は、変形例４に係る硬性部２５における回路例を示したブロック図である。変形例４に係る内視鏡１５は、モータ駆動デバイス７７を備えることにより、図５に示した基本回路構成の制御信号線に、モータ駆動デバイス７７が接続される。即ち、ケーブル接続部５３の裏面などの空間を利用してオートフォーカスが可能となる。モータ駆動デバイス７７は、制御信号内の通信制御（Ｉ２Ｃなど）のＩ／Ｆ駆動デバイスで制御が可能となる。モータ駆動デバイス７７の駆動用電源は、供給元電源やＬＤＯレギュレータ６５の出力側の電源を共有できる。

図１２は、変形例４に係るレンズ系駆動機構８１をレンズ動作図と共に表した要部説明図である。この内視鏡１５では、モータ駆動デバイス７７からの制御信号がモータ用ハーネス９１を介してモータ７９に送られると、モータ７９が正逆方向に所定の回転角度で回転制御される。スクリューシャフト８３がこの所定の回転角度で回転されると、ナット部８５に支持された可動レンズ用ブラケット８９により、可動レンズ群８７が、イメージセンサ３５に対して移動され、被写体に焦点が合わせられる。モータ駆動デバイス７７による可動レンズ群８７の位置出しのための動作量は、伝送元基板４７から入力される焦点距離情報に基づき演算される。

また、内視鏡１５では、基板にモータ駆動デバイス７７が実装されている。

この内視鏡１５では、電圧変換素子を設けることにより、基板上に確保されたスペースを有効利用してモータ駆動デバイス７７を設けることができる。モータ駆動デバイス７７により、オートフォーカス機能の搭載が可能となる。その結果、内視鏡１５は、硬性部２５を大径化せずに、レンズユニット４１の焦点を被写体に高精度で合わせた、より高精細な観察画像が得られるようになる。

［変形例５］
図１３は、２眼カメラとなった変形例５に係る基板の配置例を示した背面図である。実施の形態１の変形例５に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例５に係る内視鏡１５は、硬性部２５が、軸線を挟んで一対の右眼カメラ９３と、左眼カメラ９５とを有する。右眼カメラ９３と左眼カメラ９５のイメージセンサ３５のそれぞれに接続されるそれぞれの基板は、イメージセンサ３５の背面に平行なセンサ接続部５１と、背面に垂直なケーブル接続部５３とでＬ形に屈曲形成される。ここで、ケーブル接続部５３は、イメージセンサ３５の外形よりも外側にはみ出す張り出し部となる。右眼カメラ９３と左眼カメラ９５とは、それぞれのイメージセンサ３５が、硬性部２５の軸線を挟んでそれぞれのケーブル接続部同士を対向させる向きで配置されている。つまり、それぞれのケーブル接続部５３が、内々で対面している。

この内視鏡１５は、カメラ３９が、右眼カメラ９３と左眼カメラ９５とからなる２眼カメラとなる。２眼カメラでは、連動する一対のカメラ３９のそれぞれにより撮像された、視差が形成された一対の撮像画像のそれぞれを画像処理し、奥行き情報を反映させた立体画像を生成してモニタ１７に表示することが可能となる。右眼カメラ９３と左眼カメラ９５とは、同一仕様のカメラ３９とすることができる。

また、内視鏡１５は、硬性部２５が、軸線を挟んで一対の撮像部を有し、一対の撮像部のそれぞれに配置されるイメージセンサ３５に接続される基板が、対応するイメージセンサ３５の背面に平行なセンサ接続部５１と、背面に垂直なケーブル接続部５３とでＬ形に屈曲形成され、それぞれのイメージセンサ３５が、硬性部２５の軸線を挟んでそれぞれのケーブル接続部同士を対向させる向きで配置されている。

この内視鏡１５では、硬性部２５に、一対の右眼カメラ９３と左眼カメラ９５とが設けられ、立体画像の生成を可能とする構成において、一対のケーブル接続部５３を内々に配置するので、一対のケーブル接続部５３の両側（それぞれの入隅側）に、他部品の搭載用、或いは他部品の組付け作業用の広いスペースを確保することができるだけでなく細径化も可能となる。

［変形例６］
図１４は、２眼カメラとなった変形例６に係る遮光材９７の配置例を示した背面図である。実施の形態１の変形例６に係る内視鏡は、実施の形態１に係る内視鏡１５とほぼ同様の構成を有し、同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化あるいは省略し、異なる内容について説明する。

変形例６に係る内視鏡１５は、変形例５と同様に、一対の右眼カメラ９３と、左眼カメラ９５とを有する。右眼カメラ９３と左眼カメラ９５のイメージセンサ３５のそれぞれに接続されるそれぞれの基板は、変形例５と同様にセンサ接続部５１と、ケーブル接続部５３とでＬ形に屈曲形成される。ケーブル接続部５３は、イメージセンサ３５の外形よりも外側にはみ出す張り出し部となる。一方、この変形例６に係る内視鏡１５では、一対のイメージセンサ３５が、硬性部２５の軸線を挟んでそれぞれのケーブル接続部５３を外向にして配置される。つまり、それぞれのケーブル接続部５３が、外々で離間している。そして、離間した一対のケーブル接続部５３に挟まれる一対のセンサ接続部５１は、イメージセンサ３５と反対側の面が、一つの遮光材９７により覆われている。

この内視鏡１５は、変形例５と同様に、連動する一対のカメラ３９のそれぞれにより撮像された、視差が形成された一対の撮像画像のそれぞれを画像処理し、奥行き情報を反映させた立体画像を生成してモニタ１７に表示することが可能となる。

また、内視鏡１５は、硬性部２５が、軸線を挟んで一対の撮像部を有し、一対のイメージセンサ３５のそれぞれに接続されるそれぞれの基板が、イメージセンサ３５の背面に平行なセンサ接続部５１と、背面に垂直なケーブル接続部５３とでＬ形に屈曲形成され、一対のイメージセンサ３５が、硬性部２５の軸線を挟んでそれぞれのケーブル接続部５３を外向にして配置され、一対のイメージセンサ３５の背面に接続されたそれぞれのセンサ接続部５１のイメージセンサ３５と反対側の面が、一つの遮光材９７により覆われている。

この内視鏡１５では、ケーブル接続部５３が、外々で離間して配置されるので、一対のケーブル接続部５３に挟まれる内側に、隣接する一対のセンサ接続部５１を背面側から覆う一対の遮光材９７を配置することができる。

例えば外径１ｍｍ未満の血管内視鏡などに搭載されるイメージセンサ３５は、一辺の長さが０．５ｍｍ以下の正方形で極薄となる。この場合、イメージセンサ３５は、ハンドリング性を良好とするため、一辺の長さが０．５ｍｍ、厚みが０．５ｍｍ程のセンサカバーガラス５７に撮像面を貼り付けて構成される。センサカバーガラス５７は、レンズから入射した撮像光をイメージセンサ３５の撮像面に照射する。この際、撮像光の一部分は、センサカバーガラス５７の側面から洩れ、回折などの作用により薄厚となったイメージセンサ３５の裏面から入射する可能性がある。

また、内視鏡１５は、挿入方向に延在して光出射端を挿入方向先端に配置した照明用の光ファイバが、イメージセンサ３５を挟んで平行に配置される。これら光ファイバを伝播する照明光の一部は、散乱などによりクラッドの外へ洩れ出る場合がある。内視鏡１５は、これらの洩れ光がイメージセンサ３５の背面から入射し（吸収され）、光電変換されて迷光となることが、遮光材９７により抑制される。即ち、遮光材９７は、迷光となる可視光、赤外励起光から、一対のイメージセンサ３５の背面を一括して覆うことができる。変形例６に係る内視鏡１５では、電圧変換素子を設けることにより、基板上に確保されたスペースを有効利用して、２眼カメラ構造において遮光材９７を容易に設けることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、先端部に配置された撮像部から得られる映像信号の伝送ケーブルが長尺であっても先端部の大径化を抑制するとともにしながら、高解像度で撮像部を安定動作させて高解像度の映像信号を得ることができる内視鏡として有用である。

１１内視鏡システム
１３ビデオプロセッサ
１５内視鏡
１７モニタ
１９スコープ
２１プラグ部
２３軟性部
２５硬性部
３３伝送ケーブル
３５イメージセンサ
３９カメラ
４３可撓基板
５１センサ接続部
５３ケーブル接続部
６５ＬＤＯレギュレータ
６７第１リジッド基板
６９第２リジッド基板
７３無線デバイス
７７モータ駆動デバイス
９７遮光材

Claims

可撓性を有する長尺の軟性部の先端に硬性部が設けられたスコープと、
前記硬性部に収容されてイメージセンサを有する撮像部と、
前記スコープに挿通され、前記イメージセンサに先端が基板を介して導通接続される伝送ケーブルと、
前記基板に実装されて前記伝送ケーブルに入力された入力電圧に対して一定電圧を前記イメージセンサへ出力する電圧変換素子と、を備える、
内視鏡。
前記電圧変換素子が、リニアレギュレータである、
請求項１に記載の内視鏡。
前記電圧変換素子が、ＬＤＯレギュレータである、
請求項２に記載の内視鏡。
前記電圧変換素子と前記イメージセンサとが、同じ前記基板に実装されている、
請求項１〜３うちのいずれか一項に記載の内視鏡。
前記基板は、可撓性を有するヒンジ部にそれぞれ接続された第１リジッド基板と第２リジッド基板とにより構成され、
前記イメージセンサが前記第１リジッド基板に実装され、前記電圧変換素子が前記第２リジッド基板に実装されている、
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の内視鏡。
前記基板に無線デバイスが実装されている、
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の内視鏡。
前記基板にモータ駆動デバイスが実装されている、
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の内視鏡。
前記硬性部は、軸線を挟んで一対の撮像部を有し、
前記一対の撮像部のそれぞれに配置されるイメージセンサに接続される基板は、対応する前記イメージセンサの背面に平行なセンサ接続部と、前記背面に垂直なケーブル接続部とでＬ形に屈曲形成され、
それぞれの前記イメージセンサは、前記硬性部の軸線を挟んでそれぞれの前記ケーブル接続部同士を対向させる向きで配置されている、
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の内視鏡。
前記硬性部は、軸線を挟んで一対の撮像部を有し、
前記一対の撮像部のそれぞれに配置されるイメージセンサに接続される基板は、対応する前記イメージセンサの背面に平行なセンサ接続部と、前記背面に垂直なケーブル接続部とでＬ形に屈曲形成され、
それぞれの前記イメージセンサは、前記硬性部の軸線を挟んでそれぞれの前記ケーブル接続部を外向きにして配置され、
それぞれの前記イメージセンサの背面に接続されたそれぞれの前記センサ接続部の前記イメージセンサと反対側の面が、一つの遮光材により覆われている、
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の内視鏡。