JP4864539B2 - 電子内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を備えたビデオスコープ（電子内視鏡）先端部の構成に関し、特に、撮像素子にフレキシブル基板を接続させた先端部の構成に関する。

ビデオスコープの先端部には、ＣＣＤ、ＣＯＭセンサなどの撮像素子が搭載されており、撮像素子の受光面に被写体像が形成され、光電変換によって画像信号が撮像素子から読み出される。読み出された画像信号は、ケーブルを介して信号処理回路を備えたビデオプロセッサへ送信される。

ビデオスコープ先端部サイズの細径化のため、撮像素子から読み出される画像信号の伝送にフレキシブル基板が用いられることがある（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献３では、撮像素子にフレキシブル基板が接続され、撮像素子を保持するホルダ５１内にフレキシブル基板が立体的に挿入され、樹脂によって封止される。
特開平５−１５４０９６号公報 特開２００１−５３９８８号公報 特開平６−１７８７５７号公報

スコープ先端部からプロセッサとの接続部まで延びる信号ケーブルにおいて信号転送中にノイズが生じやすいため、電子部品をできる限り多くフレキシブル基板に実装させる必要がある。そのため、細径化したスコープ先端部においても効果的なフレキシブル基板の配置が要求される。

本発明の電子内視鏡装置のビデオスコープ（電子内視鏡）は、撮像素子と、撮像素子が挿入される筒状のシールド部材と、撮像素子に接続されるフレキシブル基板とを備える。シールド部材は、撮像素子を保持する構成としては、シールド部材に撮像素子が挿入された後に樹脂等をシールド部材内に注入して撮像素子を封止すればよい。本発明のフレキシブル基板は、螺旋状に巻かれて保持部材の内部に装着されている。フレキシブル基板が螺旋状に巻かれることにより、先端部の空間を大きくすることなく、電子部品を基板に実装することが可能となる。

フレキシブル基板を簡易でかつ確実にシールド部材に取り付けるため、あらかじめＵ字型、凹型あるいはシート状のシールド部材をシールド部材に撮像素子およびフレキシブル基板を装着し、縁を繋ぎ合わせて筒状のシールド部材を形成するようにするのがよい。また、２重シールド構成にするため、シールド部材を挿入するための筒状の外側シールド部材を設けてもよい。

フレキシブル基板に搭載する電子回路としては、少なくとも、撮像素子から読み出される画像信号を増幅する増幅回路、あるいは撮像素子に送る駆動用クロックパルス信号の波形を整形する波形整形回路などがある。それ以外の電子回路を搭載してもよい。

フレキシブル基板と撮像素子とを接続するリード線、あるいはビデオスコープ内を通るケーブルとフレキシブル基板とを接続するリード線が、半田付け部分において負荷がかかないようにするため、シールド部材の内面において、フレキシブル基板と接する接触面をその両側の内面に比べて凹ませ、撮像素子とフレキシブル基板を接続するリード線と、フレキシブル基板からビデオスコープのコネクタ部へ向けて延びるケーブルとをフレキシブル基板の上に重なるように接続するのがよい。

本発明によれば、より多くの電子回路を搭載したフレキシブル基板を細径化したスコープ先端部に効果的に配置することができる。

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、本実施形態である電子内視鏡装置のビデオスコープの先端内部を概略的に示した図である。図２は、図１のラインＡ−Ａに沿ったシールド部材の概略的断面図である。

ビデオスコープ（電子内視鏡）１０のスコープ先端部１０Ａは円筒形状を成し、その内部には、筒状で断面が矩形状のシールド部材（以下、第１のシールド部材という）１２が配置されており、スコープ先端部１０の軸方向に沿って延びる。また、スコープ先端部１０Ａの内部には、観察部位を照明するライトガイド、処置具挿入チャンネル（図示せず）が軸に沿って延在し、ライトガイドの先端側端部近傍には、光を拡散させる配光レンズ（図示せず）が設けられている。

第１のシールド部材１２の内部には、筒状で断面が矩形状の第２のシールド部材１４が同軸的に配置され、第２のシールド部材１４の先端側端部は第１のシールド部材１２の同端部よりも後方に位置している。第１のシールド部材１２の端部には対物レンズ１６が配置されており、対物レンズ１６は第１のシールド部材１２によって保持される。第２のシールド部材１４の端部には、対物レンズの光軸Ｅに沿って矩形状のＣＣＤ１８が配置され、第２のシールド部材１４への樹脂の注入によってＣＣＤ１８は封止されている。

リード線２２Ａ、２２ＢがＣＣＤ１６から第２のシールド部材１４に沿って後方に延びており、リード線２２Ａ、２２Ｂには、図２に示すような螺旋状に巻かれたフレキシブル基板２０の端部が接続される。フレキシブル基板２０には、バッファ回路３２、アンプ３４、波形整形回路３６等が搭載され、螺旋各層間及び素子と層間が離間するよう、第２のシールド部材１４の内面にボンディングによって装着されている。フレキシブル基板２０の他方の端部には、リード線３８Ａ、３８Ｂが第２のシールド部材１４に沿って接続されており、リード線３８Ａ、３８Ｂは複数のケーブルが束ねられた一本のケーブルに接続され、ケーブルはビデオスコープ１０の近接端、すなわちプロセッサ（ここでは図示せず）と接続するビデオスコープ１０のコネクタまで延びている。

フレキシブル基板２０と接する第２シールド部材１４の内面１４Ａは、リード線２２Ａ、２２Ｂおよびリード線３８Ａ、３８Ｂが支持される両端の内面１４Ｂに比べて凹んでおり、内面１４Ｂに沿って延びるリード線２２Ａ、２２Ｂはフレキシブル基板２０の上から重なるように半田Ｈ１、Ｈ２によって電気的に接続され、ケーブル３８Ａ、３８Ｂもフレキシブル基板２０の上から重なるように半田Ｈ３、Ｈ４によって電気的に接続されている。

第１のシールド部材１２には、対物レンズ１６に対するＣＣＤ１８の位置を調整するために、ねじ山付きのピンが第１のシールド部材１２の周方向に沿って第１のシールド部材１２の各面に取り付けられており、ＣＣＤ１８の付近の周周りとケーブル３８Ａ、３８Ｂの付近の周周りにそれぞれ４つのピンが取り付けられている。図２では、ケーブル３８Ａ、３８Ｂの傍にある４つのピン４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂが図示されており、図１では、ＣＣＤ１８の傍にある４つのピンのうち、２つのピン４２Ａ、４６Ａが図示されている。

図２に示すように、４つのピン４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂは、第１のシールド部材１２の各面の中心線に沿って配置され、ピン４２Ｂ、４６Ｂおよびピン４４Ｂ、４８Ｂが対向するように配置され、第２のシールド部材１４の中心Ｃを向いている。ピン４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂは、それぞれ雄ねじとして形成され、第２のシールド部材１４の雌ねじが形成された孔１４Ｔ１〜１４Ｔ４にそれぞれ螺合している。また、ピン４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂの先端には、それぞれピンを巻くように圧縮コイルバネ５２Ｂ、５４Ｂ、５６Ｂ、５８Ｂが取り付けられている。圧縮コイルバネ５２Ｂ、５４Ｂ、５６Ｂ、５８Ｂは、それぞれ第２のシールド部材１４の外面へ偏倚し、ピン４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂのねじ廻しに応じて第２のシールド部材１４の位置が微調整される。ＣＣＤ１８の側に設けられたピン、バネも同様の構成になっており、図１では、２つの圧縮コイルバネ５２Ａ、５６Ａが図示されている。

オペレータは、観察画像のピントが合っているか確認しながらＣＣＤ１８の位置を調整することが可能であり、対向するピンのネジ廻しの程度を変えることによって第２のシールド部材１４の第１のシールド部材に対する位置、姿勢を微少に変化させ、対物レンズ１６に対するＣＣＤ１８の位置、姿勢を調整する。例えば、ＣＣＤ１８が光軸Ｅに垂直な面に対して傾斜している場合、相対するピンの一方を緩め、他方のピンをより締め付けることにより第２のシールド部材１４の位置、すなわちＣＣＤ１８の位置を変位させることができる。また、ＣＣＤ１８の傍にあるピンと、後方にあるピントのネジ廻しを調整することで、第２のシールド部材１４の位置を微調整することができる。

第２のシールド部材１４内におけるフレキシブル基板２０の螺旋状配置は以下のように行われる。第２のシールド部材１４は、両端１４Ａ、１４Ｂのあるシールド部材をその両端１４Ａ、１４Ｂを接着することによって内部空間を形成する部材であり、両端１４Ａ、１４Ｂの繋がれていない展開された状態で、フレキシブル基板２０の一端が第２のシールド部材１４の内面にボンディングされる。このとき、電子回路を実装したフレキシブル基板２０は、螺旋状に形作られている。そして、互いに嵌合するようにＬ字型になった両端１４Ａ，１４Ｂを接着剤で繋げることにより、第２のシールド部材１４が形成される。その後、樹脂が第２のシールド部材１４内部に挿入されてＣＣＤ１８、フレキシブル基板２０が封止される。

図３は、電子内視鏡装置のブロック図である。

ＣＣＤ１８から読み出された画像信号は、バッファ３２を介してアンプ３４へ送られる。アンプ３４において画像信号が増幅されると、ビデオスコープ１０内のケーブル３８Ｔを介してプロセッサ９０のＣＤＳ６２へ送信される。ＣＤＳ６２では、画像信号処理に対してサンプルホールド処理が施され、Ａ／Ｄ変換回路６４においてデジタル画像信号に変換される。デジタル画像信号は映像回路（図示せず）においてＮＴＳＣ信号などの映像信号に変換され、モニタ（図示せず）に出力される。これにより、観察画像がモニタに表示される。駆動パルス発生素子６６は、ＣＣＤ１８を駆動するクロックパルス信号をＣＣＤ１８へ向けて出力し、波形整形回路３６は、ケーブル３８Ｃで伝送されている間に生じる波形の乱れを修正し、クロックパルス信号をＣＣＤ１８へ送る。

このように本実施形態によれば、ＣＣＤ１８に接続されたフレキシブル基板２０が螺旋状に形作られ、第２のシールド部材１４が展開された状態でフレキシブル基板が取り付けられる。そして、両端を閉じて第２のシールド部材１４が形成され、樹脂等の注入によってＣＣＤ１８、フレキシブル基板が封止される。

また、第１のシールド部材１２と第２のシールド部材１４から二重シールド構造を設け、ネジ状のピンが第１のシールド部材１２の周方向に沿って螺合し、ねじに取り付けられたバネが第２のシールド部材１４の外面を付勢する。そして、ピンのねじ回しの程度を変えることによって第１のシールド部材１２に対する第２のシールド部材１４の位置が微調整される。

シールド部材の断面形状は矩形に限定されず、また、ネジ状のピン、バネ以外の構成によって第２のシールド部材を位置決めしてもよい。位置決め部材の数、配置場所も任意である。

本実施形態である電子内視鏡装置のビデオスコープの先端内部を概略的に示した図である。 図１のラインＡ−Ａに沿ったシールド部材の概略的断面図である。 電子内視鏡装置のブロック図である。

符号の説明

１０ ビデオスコープ
１０Ａ 先端部
１２ 第１のシールド部材
１４ 第２のシールド部材
１４Ｔ１〜１４Ｔ４ 孔
１６ 対物レンズ
１８ ＣＣＤ（撮像素子）
２０ フレキシブル基板
２２Ａ、２２Ｂ リード線
３２ バッファ
３４ アンプ
３６ 波形整形回路
３８Ａ、３８Ｂ リード線
３８Ｔ ケーブル
４２Ａ、４６Ａ ピン
４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂ、４８Ｂ ピン
５２Ａ、５６Ａ 圧縮コイルバネ
５２Ｂ、５４Ｂ、５６Ｂ、５８Ｂ 圧縮コイルバネ
９０ プロセッサ

Claims (5)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子が挿入される筒状のシールド部材と、
   前記撮像素子に電気的に接続され、螺旋状に巻かれて前記シールド部材の内部に装着されたフレキシブル基板とを備え、
   前記シールド部材が、両側の縁を繋ぎ合わせることで前記フレキシブル基板を納める内部空間を形成する部材であり、両側の縁を繋ぐ前の展開された状態で前記フレキシブル基板が螺旋状で前記シールド部材に装着されることを特徴とする電子内視鏡。
2. 撮像素子と、
   前記撮像素子が挿入される筒状のシールド部材と、
   前記撮像素子に電気的に接続され、螺旋状に巻かれて前記シールド部材の内部に装着されたフレキシブル基板とを備え、
   前記シールド部材の内面において、前記フレキシブル基板と接する接触面が、その両側の内面に比べて凹んでおり、
   前記撮像素子と前記フレキシブル基板を接続するリード線と、前記フレキシブル基板からビデオスコープのコネクタ部へ向けて延びるケーブルと前記フレキシブル基板を接続するリード線が、前記フレキシブル基板の上に重なるように接続されることを特徴とする電子内視鏡。
3. 前記フレキシブル基板に、前記撮像素子から読み出される画像信号を増幅する増幅回路と、前記撮像素子に送る駆動用クロックパルス信号の波形を整形する波形整形回路のうち、少なくともいずれか一つが実装されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
4. 前記シールド部材の内面において、前記フレキシブル基板と接する接触面が、その両側の内面に比べて凹んでおり、
   前記撮像素子と前記フレキシブル基板を接続するリード線と、前記フレキシブル基板からビデオスコープのコネクタ部へ向けて延びるケーブルと前記フレキシブル基板を接続するリード線が、前記フレキシブル基板の上に重なるように接続されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
5. 前記シールド部材が挿入される筒状の外側シールド部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。

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