JP5189209B2 - Endoscope structure of endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、電子内視鏡装置において、特に先端部に撮像ユニットが内蔵される内視鏡先端部構造に関する。 The present invention relates to an endoscope distal end structure in which an imaging unit is built in a distal end portion in an electronic endoscope apparatus.
近年、医療分野、および工業分野において、内視鏡が広く利用されている。従来の内視鏡では、イメージガイドが用いられ、ユーザが覗き込む接眼部にて、患者の体腔内、またはジェットエンジン内部等を観察できるものが主流であった。 In recent years, endoscopes have been widely used in the medical field and the industrial field. In conventional endoscopes, an image guide is used, and what can observe the inside of a patient's body cavity, the inside of a jet engine, or the like at an eyepiece portion where a user looks into has been the mainstream.
また、最近の内視鏡は、固体撮像素子が設けられた撮像ユニットが挿入部の先端部に組込まれ、患者の体腔内、またはジェットエンジン内部等を撮影して、外部モニタ等の表示装置に内視鏡画像を表示する電子内視鏡装置が登場している。 In recent endoscopes, an imaging unit provided with a solid-state imaging device is incorporated at the distal end of the insertion portion, and images are taken inside the patient's body cavity or inside the jet engine, etc., and used as a display device such as an external monitor. Electronic endoscope devices that display endoscopic images have appeared.
この電子内視鏡装置の撮像ユニットには、検出した光を電気信号に光電変換するイメージセンサが設けられている。このイメージセンサは、光電変換部、電子回路などを1つの電子部品としてパッケージ化されているものが主流となっている。このパッケージ化されたイメージセンサは、光電変換部の受光面にカバーガラスなどの保護部材が光学接着剤によって接合されている。 An image sensor that photoelectrically converts detected light into an electrical signal is provided in the imaging unit of the electronic endoscope apparatus. This image sensor is mainly used in which a photoelectric conversion unit, an electronic circuit, and the like are packaged as one electronic component. In this packaged image sensor, a protective member such as a cover glass is bonded to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit by an optical adhesive.
ところで、医療用の内視鏡は、使用前後に滅菌洗浄する必要があり、最近においてはオートクレーブ滅菌(高温高圧蒸気滅菌)処理する場合がある。そのため、内視鏡は、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性(高温高圧耐性)のための種々の提案がなされている。 By the way, medical endoscopes need to be sterilized and washed before and after use, and recently, may be subjected to autoclave sterilization (high-temperature high-pressure steam sterilization). For this reason, various proposals have been made for endoscopes with respect to resistance to autoclave sterilization (high temperature and high pressure resistance).
例えば、JP特開2002−159439号公報には、固体撮像素子と回路基板の周囲に2層の樹脂層を形成して封止固定することで、オートクレーブ滅菌の高温高圧水蒸気が浸入することによって発生する撮像不良の原因になる不具合を防止する内視鏡の技術が開示されている。 For example, JP JP-A 2002-159439 discloses that a high temperature and high pressure steam sterilized by autoclave infiltrates by forming and sealing and fixing two resin layers around a solid-state imaging device and a circuit board. An endoscope technique for preventing a malfunction that causes an imaging failure is disclosed.
また、例えば、JP特開2002−159438号公報には、固体撮像素子と回路基板の周囲を熱可塑性樹脂によって封止することで、高温高圧蒸気滅菌耐性を備えた内視鏡用撮像ユニットの技術が開示されている。
しかしながら、従来技術のように固体撮像素子、電子回路などの周囲に熱可塑性などの樹脂層を形成する撮像ユニットでは、樹脂層の状態が変化する場合があり、イメージセンサ自体、さらにイメージセンサとカバーガラスとの接着部などに負荷が掛かり、イメージセンサ自体に不具合、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などが発生する可能性がある。For example, JP 2002-159438 discloses a technique of an imaging unit for an endoscope having high-temperature and high-pressure steam sterilization resistance by sealing the periphery of a solid-state imaging device and a circuit board with a thermoplastic resin. Is disclosed.
However, in the imaging unit in which a thermoplastic resin layer is formed around a solid-state imaging device, an electronic circuit, etc. as in the prior art, the state of the resin layer may change. There is a possibility that a load is applied to an adhesive portion with the glass, the image sensor itself is defective, and an adhesive portion between the image sensor and the cover glass is peeled off.
また、従来技術のようにイメージセンサと回路基板の周囲に樹脂層を形成するとき、特に、製造時における樹脂層の硬化するときの体積収縮によるヒケなどによって、イメージセンサ、イメージセンサとカバーガラスとの接着部などに負荷が掛かり、イメージセンサ自体の損傷、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などの不具合が発生する場合がある。そのため、従来の内視鏡における、製造時の歩留まりが低減してしまう要因となっていた。 In addition, when a resin layer is formed around the image sensor and the circuit board as in the prior art, the image sensor, the image sensor, and the cover glass are caused by a sink due to volume shrinkage when the resin layer is cured during manufacturing. In some cases, a load is applied to the adhesion portion of the image sensor, causing problems such as damage to the image sensor itself and peeling of the adhesion portion between the image sensor and the cover glass. For this reason, the yield at the time of manufacture in the conventional endoscope has been a factor.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、オートクレーブ滅菌時、および製造時において、イメージセンサ自体の損傷、イメージセンサとカバーガラスとの接着部の剥離などの発生を低減させた内視鏡先端部構造を提供することである。さらに、本発明は、製造時においての歩留まり低減を防止するこの内視鏡先端部構造を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and while maintaining high-temperature and high-pressure steam resistance by autoclave sterilization, during autoclave sterilization and manufacturing, damage to the image sensor itself, image sensor and cover glass, It is providing the endoscope front-end | tip part structure which reduced generation | occurrence | production of peeling | exfoliation etc. of the adhesion part. Furthermore, this invention is providing this endoscope front-end | tip part structure which prevents the yield reduction at the time of manufacture.
本発明の一態様の内視鏡先端部構造は、内視鏡の先端部に配設され、内部に空間部が形成された先端枠と、前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを前記先端枠に密閉固着するように充填硬化された接着層と、前記空間部内の前記イメージセンサの長手方向回りに前記イメージセンサを基準とした上下もしくは左右の対称位置における前記接着層の体積が均等となるように、前記イメージセンサの一面と、前記一面と対向する前記先端枠の内面と、の間に配設され、前記接着層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材質により形成したブロック体と、を具備している。 An endoscope distal end structure according to an aspect of the present invention includes a distal end frame that is disposed at a distal end portion of an endoscope and includes a space portion therein, and is housed and fixed in the space portion, and an optical member is an image sensor. An imaging unit bonded to the photoelectric conversion unit, an adhesive layer that is filled and cured so that the imaging unit is hermetically fixed to the distal end frame, and the image sensor is used as a reference around the longitudinal direction of the image sensor in the space. The adhesive layer is disposed between one surface of the image sensor and the inner surface of the tip frame facing the one surface so that the volume of the adhesive layer at the vertical and horizontal symmetrical positions is equal. And a block body made of a material having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient.
以下、本発明である撮像ユニットについて説明する。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。 Hereinafter, the imaging unit according to the present invention will be described. In the following description, the drawings based on each embodiment are schematic, and the relationship between the thickness and width of each part, the thickness ratio of each part, and the like are different from the actual ones. It should be noted that the drawings may include portions having different dimensional relationships and ratios between the drawings.
(第1の実施の形態)
先ず、本発明の第1の実施の形態について、図1から図8に基づいて以下に説明する。図1から図8は、本発明の第1の実施の形態に係り、図1は電子内視鏡装置を含む電子内視鏡システムを示す図、図2は挿入部の先端部分の内部を示す斜視図、図3は撮像ユニットが配設された先端部の内部を示す斜視図、図4は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図5は撮像ユニットの構成を示す斜視図、図6は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図7は図6のVIIが指す円部分の拡大図、図8は図6のVIII−VIII線に沿った先端部の断面図である。(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a view showing an electronic endoscope system including an electronic endoscope apparatus, and FIG. 2 is an inside of a distal end portion of an insertion portion. FIG. 3 is a perspective view showing the inside of the distal end portion where the imaging unit is disposed, FIG. 4 is a sectional view of the distal end portion where the imaging unit is disposed, and FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the imaging unit. 6 is a cross-sectional view of the front end portion where the imaging unit is disposed, FIG. 7 is an enlarged view of a circular portion indicated by VII in FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the front end portion along the line VIII-VIII in FIG. is there.
図1に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム1は、電子内視鏡装置2と、光源装置3と、ビデオプロセッサ4と、モニタ5と、から主に構成されている。
電子内視鏡装置2は、長尺で細長な挿入部9と、操作部10と、電気ケーブル、および照明光伝送のためのライトガイドバンドルが内部に挿通する複合ケーブルであるユニバーサルケーブル17と、を有して構成されている。電子内視鏡装置2の挿入部9は、先端から順に先端部6と、湾曲部7と、可撓管部8と、を有して構成されている。As shown in FIG. 1, the electronic endoscope system 1 according to the present embodiment mainly includes an
The
また、操作部10は、挿入部9の可撓管部8の一端と接続され、折れ止め部である後口部11と、挿入部9に配設される各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部である処置具チャンネル挿通部12と、操作部本体13と、を有して構成されている。
In addition, the
操作部本体13には、挿入部9の湾曲部7を湾曲操作するための湾曲操作ノブ16が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類等が設けられている。なお、湾曲操作ノブ16は、湾曲部7を上下方向に湾曲操作するためのUD湾曲操作ノブ14と、湾曲部7を左右方向に湾曲操作するためのRL湾曲操作ノブ15と、が重畳するように配設されている。
The operation portion
操作部10から延設されたユニバーサルケーブル17は、延出端に光源装置3と着脱自在な内視鏡コネクタ18を有している。なお、本実施の形態の電子内視鏡装置2は、ここでは図示しないライトガイドバンドルによって、光源装置3から先端部6まで照明光を伝送するものである。内視鏡コネクタ18は、コイル状のコイルケーブル19が延設しており、このコイルケーブル19の延出端にビデオプロセッサ4と着脱自在な電気コネクタ19aが設けられている。
The
ビデオプロセッサ4は、内視鏡画像を表示するモニタ5と電気的に接続され、電子内視鏡装置2の後述する内視鏡用撮像ユニット(以下、単に撮像ユニットという)20によって光電変換された電気信号を信号処理して、画像信号としてモニタ5に出力する。
The
電子内視鏡装置2の挿入部9の湾曲部7の内部には、図2に示すように、互いに隣接するものが回動自在に連設された金属略円環状の複数の湾曲駒20a,20b,20cが設けられている。また、先端部6には、最先端の湾曲駒20aが固定され、ここでは金属製の外形略円柱状をした先端枠である先端硬質部(先端構成部とも言う)30が配設されている。なお、複数の湾曲駒20a,20b,20c、および先端硬質部30の外周部には、ここでは図示しない湾曲ゴムが被覆される。
As shown in FIG. 2, inside the
そして、先端硬質部30、および各湾曲駒20a,20b,20cには、挿入部9内に挿通される処置具チャンネル21、ライトガイドバンドル22、各種電気ケーブル23などが配設されている。
The distal end
先端硬質部30には、図示しない金属保持管などを介して処置具チャンネル21、およびライトガイドバンドル22が個々に挿通固定される孔部31、32と、撮像ユニット40が配置される空間部33と、が形成されている。これら孔部31,32、および空間部33は、先端硬質部30の先端から基端にかけて形成され、先端硬質部30の先端面と基端面で開口部が形成されている。
The distal end
次に、本実施の形態の撮像ユニット40の具体的な構成について、図4から図8に基づいて、以下に説明する。
撮像ユニット40は、図4から図7に示すように、金属などから形成された略筒状のレンズ枠41と、金属などから形成された略筒状の保持管42と、対物光学系であるレンズ群43と、屈折光学系である光学部材のプリズム44と、プリズム44と同一のガラスなどから形成された保護部材45と、撮像手段であるイメージセンサ46と、FPC(フレキシブルプリント基板)47と、電子部品48と、を有して主に構成されている。Next, a specific configuration of the
As shown in FIGS. 4 to 7, the
レンズ枠41は、撮像ユニット40における最先端に配設され、入射された被検体の光学像の光束を集光するレンズ群43を内部で保持している。このレンズ枠41の基端部分は、保持管42に先部分が内嵌され、接着剤41aによりレンズ枠41と保持管42が固着されている。また、保持管42の基端部分には、プリズム44の先端面と光学接着剤によって貼着されたカバーガラス42aが挿嵌固定されている。
The
プリズム44は、レンズ群43を介して先端面側から入射された、図中光軸Oで示す光学像の光束を反射面44aが略90°屈折させて下面に向けて反射する。このプリズム44の反射面44aの入射方向と反対側には、反射面44aの反射膜を保護するために、接着剤により貼着されたブロック状の保護部材45が固着されている。なお、この保護部材45は、プリズム44の上面、および左右面と同一平面を備えるように外形が形成されている。また、プリズム44、および保護部材45は、小型化のため上部側の角部が面取りされている。
In the
イメージセンサ46は、プリズム44の下面と光学接着剤により接合され、上面部となるプリズム44の下面との対向面部分に、CCD、CMOSなどの光電変換部46aが配設されている。また、イメージセンサ46は、基端側の中途内部にトランジスタなどのアンプを含む電子回路部46bが設けられており、この電子回路部46bを光電変換部46aと共にパッケージ化した板状の撮像パッケージである。このイメージセンサ46の基端側の上面部には、FPC47の先端部分が電気的に接続されている。
The
FPC47は、イメージセンサ46から後方へ延設し、基端部分の上面部に複数の接続ランド47a(図5参照)を有している。また、FPC47は、基端部分の下面部に電子部品48が設けられている。各接続ランド47aには、半田などによってケーブル25の芯線25aが電気的に接続されている。なお、上述した電気ケーブル23は、複数のケーブル25が束ねられて外装シースによって被覆されたものである。
The
以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット40は、プリズム44と、保護部材45の上部、および側部の周囲に金属などから形成された遮光部材である保護カバー50が所定の距離で離間するように配設されている。この保護カバー50は、プリズム44、および保護部材45の上面、側面、および面取りされた斜面と対向して略平行に覆うように折曲形成されている。
In the
撮像ユニット40が配置される先端部6の空間部33には、FPC47の基端側の下面に配設された電子部品48と当接しないように、後方部分が先端部6の外径方向に段差を有するように凹部33aが形成されている(図3、および図4参照)。
In the
なお、撮像ユニット40は、各部品が組み付けられた後に、レンズ枠41が先端硬質部30に嵌合ビス固定されて、先端硬質部30の空間部33内に配置される。そして、撮像ユニット40は、その周囲、および保護カバー50との隙間に補強と固定のための熱硬化性樹脂などの接着剤が充填される。この接着剤は、空間部33との隙間を埋めるように熱硬化処理などされて、接着層51(図4参照)として形成される。この接着層51は、電気ケーブル23の先端部分まで充填形成され、撮像ユニット40が先端硬質部30内に強固に密閉固着される。
The
先端硬質部30の空間部33内には、撮像ユニット40のイメージセンサ46の後方部上面と下面が対向配置された、複数の平面を備えたブロック体53が設けられている。このブロック体53は、接着層51を形成する接着剤の熱膨張係数(熱膨張率)よりも小さな熱膨張係数(熱膨張率)を備えた、例えば、セラミックスから形成されている。なお、ブロック体53は、イメージセンサ46の材質(素材)と同一、または同等の熱膨張率(同等の熱膨張係数)を備えた材質により形成しても良い。
In the
また、ブロック体53は、その前面がプリズム44を保護する保護部材45の後面とも対向するように、先端硬質部30の空間部33内に配置される。そして、ブロック体53と撮像ユニット40との隙間、およびブロック体53と先端硬質部30の空間部33との隙間にも、上述の熱硬化性樹脂などの接着剤が充填されて硬化された接着層51によって、ブロック体53が先端硬質部30の空間部33内で密閉固着されている。
Further, the
以上に説明した、撮像ユニット40が配置される先端硬質部30は、特に、撮像ユニット40のプリズム44、保護部材45、およびイメージセンサ46のそれぞれを基準とした対称位置に充填硬化される接着層51の体積が均等となるように空間部33を形成する内面形状が対向するプリズム44、保護部材45、およびイメージセンサ46との離間距離寸法が規定されている。さらに、先端硬質部30の空間部33に設けられるブロック体53は、空間部33を形成する内面形状の寸法に応じて、イメージセンサ46を境(基準)にして、特に上下方向の位置に充填硬化される接着層51の体積が均等となるように外形寸法が規定されている。
The above-described
具体的には、本実施の形態の内視鏡先端部構造において、先端硬質部30の先端側の内面形状は、図7に示すように、空間部33を形成する上部内面と保護カバー50の上面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d1が規定されている。つまり、空間部33を形成する上部内面と保護カバー50の上面との隙間には、厚さ方向の寸法d1の接着層51が充填硬化される。
Specifically, in the endoscope distal end portion structure of the present embodiment, the inner surface shape of the distal end side of the distal end
また、内視鏡先端部構造は、保護カバー50の下面とプリズム44、および保護部材45の上面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d2が規定されている。つまり、保護カバー50の下面とプリズム44、および保護部材45の上面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d2の接着層51が充填硬化される。
In the endoscope distal end structure, a dimension d2 of a gap (distance) formed by the lower surface of the
そして、内視鏡先端部構造は、イメージセンサ46の下面と空間部33を形成する下部内面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d3が規定されている。つまり、イメージセンサ46の下面と空間部33を形成する下部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d3の接着層51が充填硬化される。
In the endoscope distal end structure, a dimension d3 of a gap (distance) formed by the lower surface of the
これらの寸法d1,d2,d3の関係は、寸法d1と寸法d2の合計寸法(d1+d2)が寸法d3と略同一(d1+d2≒d3)となるように設定されている。つまり、プリズム44、および保護部材45の上方へ保護カバー50を介して充填硬化される接着層51は、厚さ方向の寸法d1+d2となる。そして、イメージセンサ46の下方に充填硬化される接着層51は、上記厚さ方向の寸法d1+d2と略同一の厚さ方向の寸法d3となる。なお、先端硬質部30の先端部分は、長手方向回りの全ての空間部33を形成する内面が対向する部材に対して略平行の平面が形成されている(図3、図4、および図6参照)。
The relationship between these dimensions d1, d2, and d3 is set so that the total dimension (d1 + d2) of the dimensions d1 and d2 is substantially the same as the dimension d3 (d1 + d2≈d3). That is, the
さらに、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、空間部33を形成し、ブロック体53が設けられる位置における中途部における内面形状が空間部33を形成する先端硬質部30の上部内面とブロック体53の上面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d4が規定されている。つまり、空間部33を形成する上部内面とブロック体53の上面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d4の接着層51が充填硬化される。
Furthermore, the endoscope distal end portion structure of the present embodiment forms the
また、内視鏡先端部構造は、ブロック体53の下面とイメージセンサ46の上面に接合されたFPC47の上面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d5が規定されている。つまり、ブロック体53の下面とFPC47の上面との隙間には、厚さ方向の寸法d5の接着層51が充填硬化される。なお、FPC47は、イメージセンサ46の上面に接合された構成ではなく、イメージセンサ46の裏面で電気的接続がされている構成としても良い。
In the endoscope distal end structure, a dimension d5 of a gap (distance) formed by the lower surface of the
これら寸法d4と寸法d5の合計寸法(d4+d5)は、上述のイメージセンサ46の下面と空間部33を形成する先端硬質部30の下部内面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d3と略同一(d4+d5≒d3)となるように設定されている。つまり、FPC47の上方へブロック体53を介して充填硬化される接着層51は、厚さ方向の寸法d4+d5となる。そして、イメージセンサ46の下方に充填硬化される接着層51は、上記厚さ方向の寸法d1+d2と略同一の厚さ方向の寸法d3となる。また、ブロック体53が設けられる位置における先端硬質部30の中途部分も、長手方向回りの全ての空間部33を形成する内面が対向する部材に対して略平行の平面が形成されている(図3、図4、および図6参照)。
The total dimension (d4 + d5) of these dimensions d4 and d5 is a gap (distance) formed by the lower surface of the
なお、イメージセンサ46の上下面とは、このイメージセンサ46の長手方向回りの面であって、ここでは光電変換部46aが設けられた面を上面とし、この上面に対称な面が下面としている。
Note that the upper and lower surfaces of the
さらに、イメージセンサ46が設けられる位置における空間部33を形成する先端硬質部30の内側面は、図8に示すように、対向するイメージセンサ46の側面と略平行な平面が形成されている。そして、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、空間部33を形成する先端硬質部30の両内側面と対向するイメージセンサ46の夫々の側面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d6,d7が規定されている。つまり、空間部33を形成する先端硬質部30の各内側面と対向するイメージセンサ46の夫々の側面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d6,d7の接着層51が充填硬化される。なお、イメージセンサ46の側面とは、このイメージセンサ46の長手方向回りの面であって、上下面に略直交した2つの左右の面のことである。
Furthermore, the inner side surface of the distal end
これら寸法d6,d7は、略同一(d6≒d7)となるように設定されている。そのため、空間部33内には、イメージセンサ46の両側に略同一の厚さ方向の寸法d6,d7の接着層51が充填硬化される。
These dimensions d6 and d7 are set to be substantially the same (d6≈d7). Therefore, in the
このように、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、先端硬質部30の空間部33内に配置されたイメージセンサ46の周囲に直接、または保護カバー50、プリズム44、保護部材45、ブロック体53などを介して、イメージセンサ46を基準にした対称位置に充填硬化する接着層51が形成される空間部33における隙間が略同一となる構成としている。換言すると、内視鏡先端部構造は、板状のイメージセンサ46の長手方向回りの4つの面(上下左右の面)の周囲に、直接、または保護カバー50、プリズム44、保護部材45、ブロック体53などを介して、イメージセンサ46を基準にした対称位置における空間部33内に充填硬化する接着層51の体積が略同一となっている。つまり、接着層51は、イメージセンサ46を基準にした対称位置において、略均一の体積で空間部33内に充填硬化して、イメージセンサ46、プリズム44、保護部材45、およびブロック体53を先端硬質部30内で固定している。
As described above, the endoscope distal-end structure according to the present embodiment has a structure in which the
したがって、電子内視鏡装置2は、製造時において、接着層51となる接着剤を熱硬化処理して冷却したときの体積収縮により発生するヒケなどによる応力負荷の影響がイメージセンサ46を基準にした対称位置において略均一に生じる。そのため、特に、イメージセンサ46とプリズム44、プリズム44と保護部材45、およびイメージセンサ46とFPC47の各接合部に不均一な応力が生じず、剥離、損傷などの発生が防止される。
Therefore, the
さらに、接着層51は、特に、肉厚差の大きい部位、層の厚い部分に体積収縮により発生するヒケなどが起こり易い。そのため、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、イメージセンサ46の長手方向回りの接着層51の肉厚を略均一にすると共に、イメージセンサ46と空間部33を形成する先端硬質部30の内面との距離が大きくなる部分にブロック体53を配設して、接着層51の肉厚を薄くしている。
Further, the
このような構成により、内視鏡先端部構造は、イメージセンサ46に対する接着層51の体積収縮により発生するヒケなどから受ける応力による負荷の影響を低減して、イメージセンサ46の不具合が生じることを防止することができる。
With such a configuration, the endoscope distal-end structure reduces the influence of the stress due to the stress caused by the shrinkage caused by the volume shrinkage of the
また、撮像ユニット40は、周囲全体を覆うように接着層51が形成されるため、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性も確保される。なお、オートクレーブ滅菌時、接着層51が体積膨張しても、上述した体積収縮と同様に、イメージセンサ46の長手方向回りに発生する応力による負荷が略均一となる。そのため、イメージセンサ46とプリズム44、プリズム44と保護部材45、およびイメージセンサ46とFPC47の各接合部に剥離、損傷などの発生が防止され、且つイメージセンサ46自体へ不具合が生じる影響を低減することができる。
Moreover, since the
さらに、イメージセンサ46を形成するパッケージ材質とブロック体53の材質を、同一素材、または略同一の熱膨張率を有する材質によって形成することで、製造時の加熱冷却、およびオートクレーブ滅菌による高温処理の際に生じる膨張収縮応力を均等にすることができる。これにより、イメージセンサ46は、不均等な負荷が生じることが防止され、不具合が生じる影響が低減される。
Further, the material of the package forming the
また、ブロック体53は、接着層51よりも小さな熱膨張率を有する材質により形成しているため、温度変化による膨張収縮が接着層51よりも小さい。特に、接着層51を熱硬化させる温度に加熱したとき、ブロック体53が接着層51よりも熱膨張しないため、接着層51を安定して硬化させることができる。
Further, since the
なお、ブロック体53は、チップコンデンサなどの電子部品を用いて、上述したような接着層51の体積コントロールをしても良い。
The
以上の説明から、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、製造時にイメージセンサ46などに不具合の発生率が低減するため、歩留まりを向上させることができる。
From the above description, the endoscope distal end structure of the present embodiment improves the yield because the occurrence rate of defects in the
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態の撮像ユニットについて、図9から図11に基づいて、以下に説明する。
なお、図9から図11は、本発明の第2の実施の形態に係り、図9は撮像ユニットが配設された先端部の断面図、図10は図9のX−X線に沿った先端部の断面図、図11は変形例の先端部の断面図である。また、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成要素については、説明の便宜のため、同じ符号を用いて、それら構成要素の詳細な説明、および作用効果を省略する。(Second Embodiment)
Next, an imaging unit according to the second embodiment will be described below based on FIGS. 9 to 11.
9 to 11 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a cross-sectional view of the tip portion where the imaging unit is disposed, and FIG. 10 is along the line XX of FIG. Sectional drawing of a front-end | tip part, FIG. 11 is sectional drawing of the front-end | tip part of a modification. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals for the convenience of description, and detailed description and operational effects of those components are omitted.
本実施の形態の内視鏡先端部構造では、第1の実施の形態にて説明したブロック体53を先端硬質部30の空間部33内に設けず、図9、および図10に示すように、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分の上下面に充填して硬化形成される接着層51の厚さ方向の寸法(肉厚)が略同一となるように先端硬質部30の空間部33の形状が規定されている。つまり、ここでの内視鏡先端部構造は、イメージセンサ46の中途(保護部材45の基端面位置)から基端部分の空間部33がイメージセンサ46を基準にして、上下方向の位置に充填硬化される接着層51の体積が均等となるように外形寸法が規定されている。
In the endoscope distal end structure according to the present embodiment, the
具体的には、本実施の形態の内視鏡先端部構造における、先端硬質部30の内面形状は、図9に示すように、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分において、空間部33を形成する先端硬質部30の上部内面とイメージセンサ46の上面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d8が規定されている。つまり、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分の上面と空間部33を形成する先端硬質部30の上部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d8の接着層51が充填硬化される。
Specifically, in the endoscope distal end portion structure of the present embodiment, the inner surface shape of the distal end
また、先端硬質部30の内面形状は、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分において、空間部33を形成する下部内面とイメージセンサ46の下面とが対向して形成される隙間(距離)の寸法d9が規定されている。つまり、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分の下面と空間部33を形成する下部内面とが対向して形成される隙間には、厚さ方向の寸法d9の接着層51が充填硬化される。
Further, the inner surface shape of the distal end
これらの寸法d8,d9の関係は、寸法d8と寸法d9とが略同一(d8≒d9)となるように設定されている。つまり、本実施の形態の内視鏡先端部構造では、プリズム44が接合されていないイメージセンサ46の中途から基端部分に、イメージセンサ46を境にして上下方向に均等な肉厚(厚さ方向の寸法d8,d9)の接着層51が充填硬化されている。
The relationship between these dimensions d8 and d9 is set so that the dimension d8 and the dimension d9 are substantially the same (d8≈d9). That is, in the endoscope distal end structure according to the present embodiment, the thickness (thickness) is equal in the vertical direction from the middle to the base end portion of the
このように、本実施の形態の内視鏡先端部構造は、先端硬質部30の空間部33内に配置されたイメージセンサ46の周囲に直接、プリズム44、または保護部材45を介して、イメージセンサ46を基準にした対称位置に充填硬化する接着層51が形成される空間部33の隙間が略同一となる構成としている。つまり、ここでの内視鏡先端部構造は、第1の実施の形態と同様に、板状のイメージセンサ46の長手方向回りの4つの面(上下左右の面)の周囲に、直接、またはプリズム44、または保護部材45を介して、イメージセンサ46を基準にした対称位置における空間部33内に充填硬化する接着層51の体積が略同一となっている。
As described above, the endoscope distal end structure according to the present embodiment has an image directly around the
そのため、本実施の形態の内視鏡先端部構造においても、第1の実施の形態と同様に、製造時、オートクレーブ滅菌時などによる接着層51の膨張収縮による応力負荷の影響がイメージセンサ46を基準にした対称位置において略均一に生じるため、特に、イメージセンサ46とプリズム44、プリズム44と保護部材45、およびイメージセンサ46とFPC47の各接合部に不均一な応力が生じず、剥離、損傷などの発生が防止される。
Therefore, also in the endoscope distal end structure according to the present embodiment, as in the first embodiment, the influence of the stress load due to the expansion and contraction of the
以上の説明から、本実施の形態の内視鏡先端部構造でも、オートクレーブ滅菌による高温高圧水蒸気耐性を確保しつつも、製造時にイメージセンサ46などに不具合の発生率が低減するため、歩留まりを向上させることができる。
From the above description, even in the endoscope distal end structure according to the present embodiment, the yield rate is improved because the occurrence rate of defects in the
なお、図10に示すように、先端部6の外形を形成する、ここでの先端硬質部30は、空間部33の形状に合わせて、外周面一部に突起部30aが形成された断面非円形状となっている。このような突起部30aを形成した先端硬質部30は、長手方向回りの外形が空間部33の形状によって大型化することを極力低減させる構成となる。
As shown in FIG. 10, the distal end
また、図11に示すように、先端硬質部30は、図10の突起部30aを形成した構成に対して、長手方向回りの外形が大きくなってしまうが、断面真円形状として、被検体への挿入性を考慮した構成としても、勿論、構わないものとする。
なお、上述の各実施の形態のFPC47の構成は、これに限定されることなく、TABテープでも構わない。Further, as shown in FIG. 11, the distal end
The configuration of the
以上に記載した発明は、上記各実施の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、各実施形態には、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。 The invention described above is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Further, each embodiment includes various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
例えば、各実施の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。 For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in each embodiment, this constituent requirement can be obtained when the described effect can be obtained for the problem to be solved by the invention. A configuration in which is deleted can be extracted as an invention.
本出願は、2010年2月1日に日本国に出願された特願2010−020494号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。 This application is filed on the basis of the priority claim of Japanese Patent Application No. 2010-020494 filed in Japan on February 1, 2010, and the above-mentioned contents include the present specification, claims, and It is cited in the drawing.
Claims (4)
前記空間部に収容固定され、光学部材がイメージセンサの光電変換部に接合された撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを前記先端枠に密閉固着するように充填硬化された接着層と、
前記空間部内の前記イメージセンサの長手方向回りに前記イメージセンサを基準とした上下もしくは左右の対称位置における前記接着層の体積が均等となるように、前記イメージセンサの一面と、前記一面と対向する前記先端枠の内面と、の間に配設され、前記接着層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材質により形成したブロック体と、
を具備することを特徴とした内視鏡先端部構造。A distal end frame disposed at the distal end of the endoscope and having a space formed therein;
An imaging unit that is housed and fixed in the space, and an optical member is joined to the photoelectric conversion unit of the image sensor;
An adhesive layer filled and cured so that the imaging unit is hermetically fixed to the tip frame;
The one surface of the image sensor is opposed to the one surface so that the volume of the adhesive layer is equal in the vertical and horizontal symmetrical positions with respect to the image sensor around the longitudinal direction of the image sensor in the space. A block body disposed between the inner surface of the tip frame and formed of a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the adhesive layer;
An endoscope tip portion structure characterized by comprising:
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