JP2021037161A - Light module and endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明モジュール及び照明モジュールを備える内視鏡に関する。 The present invention relates to a lighting module and an endoscope including a lighting module.
内視鏡は、被検者の体腔内に挿入することで所望の箇所の観察、処置を可能とする医療用機器である。特許文献1、2には、体腔内に挿入される挿入管の先端部に、観察箇所を撮像する撮像部と共に、該撮像部による撮像領域を照明する照明モジュールが組み込まれた内視鏡が開示されている。
An endoscope is a medical device that enables observation and treatment of a desired portion by inserting it into the body cavity of a subject.
照明モジュールは、撮像部の周囲を囲う環状の基板上に光源となるLED素子を複数実装して構成されている。LED素子は、LEDベアチップのパッケージングによりSMD(Surface Mount Device)化されており、基板上に表面実装されている。 The lighting module is configured by mounting a plurality of LED elements serving as light sources on an annular substrate surrounding the image pickup unit. The LED element is made into an SMD (Surface Mount Device) by packaging the LED bare chip, and is surface-mounted on the substrate.
内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために挿入管の細径化が必要であり、挿入管の先端部に組み込まれる照明モジュールの小型化が求められている。特許文献1、2に記載の内視鏡においては、SMD化されたLED素子を実装する環状の基板の小型化が難しく、また基板上に実装可能なLED素子の数が限定され、所望の照度が得られない虞がある。
In endoscopes, it is necessary to reduce the diameter of the intubation tube in order to reduce the burden on the subject, and it is required to reduce the size of the lighting module incorporated in the tip of the intubation tube. In the endoscopes described in
本開示の目的は、小型化要求に応え得る照明モジュール及びこの照明モジュールを備える内視鏡を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a lighting module capable of meeting the demand for miniaturization and an endoscope equipped with this lighting module.
本開示に係る照明モジュールは、撮像部による撮像領域に光を照射する照明モジュールにおいて、前記光の照射方向に高低差を有する第1面及び第2面を備え、前記撮像部の周囲を囲んで配置される環状の実装基板と、低位置にある前記第1面にチップオンボード方式で実装された複数のLEDベアチップと、高位置にある前記第2面に設けられ、前記LEDベアチップの上面電極に配線材を介して接続された接続ランドとを備える。 The lighting module according to the present disclosure is a lighting module that irradiates an imaging region of an imaging unit with light, and includes a first surface and a second surface having a height difference in the light irradiation direction, and surrounds the periphery of the imaging unit. An annular mounting substrate to be arranged, a plurality of LED bare chips mounted on the first surface at a low position by a chip-on-board method, and top electrodes of the LED bare chips provided on the second surface at a high position. It is equipped with a connection land connected via a wiring material.
また前記第2面は、前記LEDベアチップの上面よりも低位置にある。 The second surface is located lower than the upper surface of the LED bare chip.
また前記第1面及び第2面は、前記第1面を外とし、前記第2面を内として並ぶ環状面であり、前記LEDベアチップ及び接続ランドは、周方向に並設されている。 Further, the first surface and the second surface are annular surfaces arranged with the first surface on the outside and the second surface on the inside, and the LED bare chips and connection lands are arranged side by side in the circumferential direction.
また前記接続ランドの並設域の内側に位置して前記第2面に設けられたケーブル接続ランドを備える。 Further, it is provided with a cable connection land located inside the parallel area of the connection land and provided on the second surface.
更に本開示に係る内視鏡は、撮像部と該撮像部の撮像領域に光を照射する照明モジュールとを挿入管の先端部に組み込んである内視鏡において、前記照明モジュールは、前記光の照射方向に高低差を有する第1面及び第2面を備え、前記撮像部の周囲を囲んで配置された環状の実装基板と、低位置にある前記第1面にチップオンボード方式で実装された複数のLEDベアチップと、高位置にある前記第2面に設けられ、前記LEDベアチップの上面電極に配線材を介して接続された接続ランドとを備える。 Further, the endoscope according to the present disclosure is an endoscope in which an imaging unit and a lighting module that irradiates an imaging region of the imaging unit with light are incorporated in a tip portion of an insertion tube. An annular mounting substrate having a first surface and a second surface having a height difference in the irradiation direction and arranged surrounding the periphery of the imaging unit and mounted on the first surface at a low position by a chip-on-board method. A plurality of LED bare chips and a connection land provided on the second surface at a high position and connected to the upper surface electrode of the LED bare chip via a wiring material are provided.
本開示によれば、小型化要求に応え得る照明モジュール及びこの照明モジュールを備える内視鏡を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a lighting module that can meet the demand for miniaturization and an endoscope including the lighting module.
以下、本開示の実施の形態を図面に基づき説明する。
(実施の形態1)
図1は、内視鏡の外観図である。図示の如く内視鏡1は、挿入管2、操作部3、ユニバーサルチューブ4及びコネクタ部5を備えている。挿入管2は、体腔内に挿入される部分であり、長尺の軟性部20と、該軟性部20の一端に湾曲部21を介して連結された先端部22とを備える。軟性部20の他端は、円筒形の連結部23を介して操作部3に連結されている。ユニバーサルチューブ4は、操作部3に一端を連結され挿入管2と異なる向きに延びており、コネクタ部5は、ユニバーサルチューブ4の他端に連設されている。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external view of the endoscope. As shown in the figure, the
操作部3は、使用者により把持されて各種の操作を行うために設けてあり、湾曲操作ノブ30、複数の操作ボタン31等を備えている。湾曲操作ノブ30は、連結部23及び軟性部20の内部に通したワイヤ(図示せず)により湾曲部21に連結されている。湾曲部21は、湾曲操作ノブ30の操作により湾曲し、体腔内に挿入された先端部22の向きが変化する。
The operation unit 3 is provided for being gripped by the user to perform various operations, and includes a
図2は、挿入管2の先端部22の拡大図であり、要部を破断して示してある。先端部22は、湾曲部21の一端に外嵌固定された筒形のハウジング24を備えている。ハウジング24の他側は、中央の対物レンズ25と、該対物レンズ25の周囲を囲う環状の配光レンズ26とにより覆われている。ハウジング24の内部には、対物レンズ25の内側に面して撮像部6が組み込まれ、配光レンズ26の内側に面して照明モジュール7が組み込まれている。
FIG. 2 is an enlarged view of the
撮像部6は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )等の撮像素子と、該撮像素子の撮像面上に結像させるための光学系とを備える公知の構成を有しており、対物レンズ25の外側に対面する体腔内を撮像とする。撮像部6は公知であり、図2中には、撮像素子及び光学系を保持する鏡筒の外形を非断面で示してある。照明モジュール7は、後述する構成を有しており、配光レンズ26を通して撮像部6の撮像領域に光を照射する。撮像部6による撮像は、照明モジュール7による照明下にて実施される。
The
コネクタ部5は、電気コネクタ50を備えている。内視鏡1は、電気コネクタ50の差し込みによりプロセッサ装置(図示せず)及び電源に接続して用いられる。電気コネクタ50は、ユニバーサルチューブ4の内部を通したケーブルにより操作部3に接続され、更に、ユニバーサルチューブ4及び挿入管2の内部を通したケーブルにより、先端部22に組み込まれた撮像部6及び照明モジュール7に接続されている。
The
撮像部6及び照明モジュール7は、操作部3の操作に応じて撮像及び照明動作をなす。照明モジュール7による照明下で得られる撮像部6の撮像画像は、プロセッサ装置に送られ、ガンマ補正、補間処理等の画像処理、並びに各種文字及び画像の重畳処理等を行った後、所定の規格に準拠した画像として外部モニタに表示される。
The
図3は、実施の形態1に係る照明モジュール7の正面図である。照明モジュール7は、実装基板70と該実装基板70上に実装された複数個(図においては16個)のLEDベアチップ8とを備え、図3中に2点鎖線により示す撮像部6の周囲を囲うように配置されている。実装基板70は、撮像部6を通す貫通穴70aを中央に有する円形の環状板であり、径方向外側の第1面71と、径方向内側の第2面72とを備えている。
FIG. 3 is a front view of the
また実装基板70は、外周の一箇所を円弧形に切り欠いて形成された切欠き部70bを備える。この切欠き部70bは、図3中に2点鎖線により示す鉗子チャンネル10の配置スペースを確保するために設けてある。鉗子チャンネル10の一端は、先端部22の端面に開口しており、他端は、湾曲部21、軟性部20及び連結部23の内部を通して延び、操作部3に設けた鉗子差込口28(図1参照)に連通している。鉗子チャンネル10は、鉗子差込口28に差し込まれた鉗子等の処置具を先端部22から突出させ、各種の処置を行うために使用される。図1中の29は、非使用時に鉗子差込口28を封止する鉗子栓である。
Further, the
更に鉗子チャンネル10の一側には、送気、送水路11が、照明モジュール7と干渉しない位置に設けられている。図3中に2点鎖線により示す送気、送水路11の一端は、先端部22の端面に開口するノズルに連結されている。送気、送水路11は、挿入管2、操作部3及びユニバーサルチューブ4の内部を通して延び、他端は、コネクタ部5に設けた接続口51(図1参照)を介して送気、送水装置(図示せず)に連結される。送気、送水路11には、送気、送水装置から水又は空気が送り込まれる。この水又は空気は、送気、送水路11を通って先端部22に達して前記ノズルから噴射され、対物レンズ25及び配光レンズ26の洗浄等に使用される。
Further, on one side of the
図3中には、先端部22のハウジング24の外形が2点鎖線により示してある。ハウジング24は、撮像部6、照明モジュール7、鉗子チャンネル10及び送気、送水路11を包含する楕円状の軸断面形状を有している。
In FIG. 3, the outer shape of the
実装基板70の第1面71は、切欠き部70bの位置が欠落した環状面であり、複数のLEDベアチップ8は、周方向に略等配をなして第1面71上に実装されている。第2面72は、第1面71の内側に位置し、周方向に連続する環状面であり、該第2面72には、LEDベアチップ8と同数の接続ランド73が、各LEDベアチップ8の実装位置に夫々対応するように並設されている。これらの接続ランド73は、対応するLEDベアチップ8の上面電極8aに配線材9によって接続されている。第2面72には、更に、ケーブル接続ランド74が設けてある。ケーブル接続ランド74は、接続ランド73の並設位置の内側に複数並設されている。
The
図4は、LEDベアチップ8の実装形態を示す拡大断面図である。実装基板70は、円環状をなす3枚の基板701、702、703を上下に積層して構成されている。上層となる基板701の外径は、他の基板702、703の外径よりも小さく、基板701の外側に張り出す基板702の上面が前記第1面71となり、基板701の上面が前記第2面72となる。第1面71と第2面72との間には、基板701の厚さに相当する高低差が存在する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a mounting form of the LED
低位置にある第1面71には、LEDベアチップ8に対応する平面サイズを有する接続ランド75が形成してある。LEDベアチップ8は、接続ランド75に下面を重ねて導電性を有するダイアタッチ材80により接着し、接続ランド75と下面電極との電気的導通を確保したチップオンボード方式で実装される。LEDベアチップ8は、SMD化されたLED素子に比較して小さいから、実装面としての第1面71の径方向幅を削減することができる。更に、図3に示す如く、小幅の第1面71に多数個のLEDベアチップ8を並設することができる。
A connecting
高位置にある第2面72には、前述した接続ランド73が設けてあり、この接続ランド73は、第1面71に実装されたLEDベアチップ8の上面電極8aに配線材9により接続されている。この接続は、例えば、金製のワイヤを用いたワイヤボンディングにより実現される。第1面71に実装されたLEDベアチップ8の上面電極8aは、第2面72に設けられた接続ランド73と略同一の高さ位置にあるから、近接配置された上面電極8aと接続ランド73との接続は、図示の如く、配線材9を過度に屈曲させずに実現することができる。
The
図5は、LEDベアチップ8の実装形態の比較例を示す拡大断面図である。本図においては、LEDベアチップ8が実装された実装基板70の上面に接続ランド73が設けてあり、LEDベアチップ8の上面電極8aと配線材9を介して接続されている。この実装形態において配線材9の屈曲程度を図4と同等に保つには、図5に示す如く、LEDベアチップ8の実装位置から離隔して接続ランド73を設ける必要があり、図4との比較により明らかなように、実装基板70の径方向幅が大きくなる。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a comparative example of a mounting form of the LED
図5に示す実装形態において、上面電極8aからの離隔距離を図4と同等として接続ランド73を設けた場合、屈曲ストレスによる配線材9の強度低下、LEDベアチップ8の角部との接触による配線材9の損傷、短絡等の不具合を生じる虞がある。
In the mounting embodiment shown in FIG. 5, when the
第1面71の接続ランド75及び第2面72の接続ランド73は、基板701、702に貫通形成されたビア76と基板702、703の上面に形成された導電パターン77とにより、前述したケーブル接続ランド74に接続されている。
The connection lands 75 on the
図6〜図8は、ビア76及び導電パターン77の形成態様を例示する説明図であり、図6は、最上の基板701の平面図、図7は、中間の基板702の平面図、図8は、最下の基板703の平面図であり、各図中には、接続ランド73、75、ケーブル接続ランド74及び導電パターン77がハッチングを施して示され、ビア76の位置が小円により示されている。
6 to 8 are explanatory views illustrating the formation mode of the via 76 and the
以上の如く実装されたLEDベアチップ8は、接続ランド73に接続された上面電極8aと接続ランド75に接続された下面電極との間での電圧印加により発光する。LEDベアチップ8の発光は、図2中に2点鎖線により示す如く、配光レンズ26を経て内、外に拡がって出射され、撮像部6による撮像領域を照明することができる。図4に示す如く、接続ランド73が設けられた第2面72は、LEDベアチップ8の上面よりも低位置としてある。これにより、LEDベアチップ8による内向きの発光が第2面72の存在により遮光される程度を軽減することができる。
The LED
LEDベアチップ8の実装位置は、個別に又は一括して蛍光材(図示せず)により封止されており、LEDベアチップ8の発光は、蛍光材を通して出射される。照明モジュール7による照明光の色は、LEDベアチップ8と蛍光材との組み合わせにより選択することができ、例えば、青色光を発光するLEDベアチップ8と黄色蛍光材との組み合わせにより白色の照明光が得られる。
The mounting positions of the LED
照明モジュール7は、多数個(図においては16個)のLEDベアチップ8を備えており、各LEDベアチップ8の発光により高照度での照明が可能となる。また、LEDベアチップ8は、撮像部6の周囲を囲んで配置された小幅の実装基板70に実装されており、照明モジュール7は、撮像部6の周囲にコンパクトに配置することができ、先端部22の小型化要求に応えることができる。
The
(実施の形態2)
図9は、実施の形態2に係る照明モジュール7の正面図である。図示の照明モジュール7は、図3に示す実施の形態1に係る照明モジュール7と同様、円環状の実装基板70と、該実装基板70上に実装された16個のLEDベアチップ8とを備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a front view of the
実装基板70は、径方向外側の第1面71と径方向外側の第2面72とを備えている。LEDベアチップ8は、周方向に略等配をなして第1面71上に実装され、第2面72上に設けた接続ランド73に配線材9を介して接続されている。実施の形態2において、16個のLEDベアチップ8の一部(図においては4個)は、図9に表れた上面に2つの上面電極8a、8aを有している。これらの上面電極8a、8aは、第2面72上の各別の接続ランド73、73に接続されており、4個のLEDベアチップ8は、上面電極8a、8a間での電圧印加により発光するように構成されている。
The mounting
実施の形態2に係る照明モジュール7の他の構成は、図3に示す実施の形態1と同様であり、対応する構成要素に図3と同一の参照符号を付して説明を省略する。実施の形態2においても、小幅の実装基板70に多数個のLEDベアチップ8を実装することができ、小型でありながら高照度の照明を可能とする照明モジュール7を提供することができる。2つの上面電極8a、8aを有するLEDベアチップ8の個数は、図9に示す4個に限らず、対応する接続ランド73の第2面72上での配置が可能な範囲で適宜に設定することができる。
The other configuration of the
(実施の形態3)
図10は、実施の形態3に係る照明モジュールにおけるLEDベアチップ8の実装形態を示す拡大断面図である。本図は、実施の形態1における図4に相当し、実装基板70の第1面71上にLEDベアチップ8が実装され、第2面72上に接続ランド73が設けられており、LEDベアチップ8の上面電極8aと接続ランド73とが配線材9を介して接続されている。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a mounting embodiment of the LED
実施の形態3においては、第1面71と第2面72の配置が実施の形態1と異なり、低位置にある第1面71を内側(撮像部6に近い側)とし、高位置にある第2面72を外側としてある。実施の形態3における他の構成は、図4に示す実施の形態1と同様であり、対応する構成要素に図4と同一の参照符号を付して説明を省略する。
In the third embodiment, the arrangement of the
実施の形態3においても、小幅の実装基板70に多数個のLEDベアチップ8を実装することができ、小型でありながら高照度の照明を可能とする照明モジュール7を提供することができる。一方で、第1面71上に実装されたLEDベアチップ8の外側に第2面72を形成する基板701が位置するから、LEDベアチップ8による外向きの発光の一部が基板701により遮られて照明範囲が縮小する虞がある。
Also in the third embodiment, a large number of LED
第1面71及び第2面72は、実装基板70の周方向に並設してもよい。この場合、LEDベアチップ8と接続ランド73とを同一周上に配置することができ、実装基板70の径方向幅を更に小さくし得る一方、実装可能なLEDベアチップ8の数が限定され、照明光の照度が低下する虞がある。
The
なお、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the above-mentioned meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 内視鏡
2 挿入管
6 撮像部
7 照明モジュール
8 LEDベアチップ
8a 上面電極
9 配線材
22 先端部
70 実装基板
71 第1面
72 第2面
73 接続ランド
74 ケーブル接続ランド
1
Claims (5)
前記光の照射方向に高低差を有する第1面及び第2面を備え、前記撮像部の周囲を囲んで配置される環状の実装基板と、
低位置にある前記第1面にチップオンボード方式で実装された複数のLEDベアチップと、
高位置にある前記第2面に設けられ、前記LEDベアチップの上面電極に配線材を介して接続された接続ランドとを備える照明モジュール。 In the lighting module that irradiates the imaging area by the imaging unit with light
An annular mounting substrate having a first surface and a second surface having a height difference in the light irradiation direction and arranged so as to surround the periphery of the imaging unit.
A plurality of LED bare chips mounted on the first surface at a low position by a chip-on-board method,
A lighting module including a connection land provided on the second surface at a high position and connected to a top electrode of the LED bare chip via a wiring material.
前記照明モジュールは、
前記光の照射方向に高低差を有する第1面及び第2面を備え、前記撮像部の周囲を囲んで配置された環状の実装基板と、
低位置にある前記第1面にチップオンボード方式で実装された複数のLEDベアチップと、 高位置にある前記第2面に設けられ、前記LEDベアチップの上面電極に配線材を介して接続された接続ランドとを備える内視鏡。 In an endoscope in which an imaging unit and an illumination module that irradiates an imaging region of the imaging unit with light are incorporated in the tip of an intubation tube.
The lighting module
An annular mounting substrate having a first surface and a second surface having a height difference in the light irradiation direction and arranged so as to surround the periphery of the imaging unit.
A plurality of LED bare chips mounted on the first surface at a low position by a chip-on-board method, and a plurality of LED bare chips provided on the second surface at a high position and connected to the upper surface electrodes of the LED bare chips via a wiring material. Endoscope with connecting lands.
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