JP6120592B2 - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡挿入部の先端部側に設けられた固体撮像素子の駆動基板にフレキシブル基板を接続した内視鏡用撮像ユニットに関する。

内視鏡は、医療分野及び工業用分野等において利用されている。内視鏡は、被検部内に挿入される細長な挿入部を有している。

内視鏡には光学式の内視鏡と、電子式の内視鏡とがある。光学式の内視鏡は、挿入部の先端部側に対物レンズで取り込んだ被写体光を導光するイメージガイドファイバ束を備え、接眼レンズを通して観察を行える。これに対して、電子式の内視鏡は、対物レンズの焦点位置にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備え、外部装置である表示装置に内視鏡画像が表示して観察を行える。
図１の（Ａ）に示すように内視鏡の撮像ユニット１０は、撮像素子４と、電子部品５を実装した例えば硬質な駆動基板６と、撮像ケーブル７と、を備えて主に構成されている。撮像素子４は、内視鏡挿入部（以下、挿入部と略記する）１の先端部２側に設けられている。撮像ケーブル７は、複数の信号線７ａ、７ｂを一纏めにして構成されている。

符号３は、湾曲部であり、複数の湾曲駒３ａを備えて構成されている。符号３ｆは先端湾曲駒であり、先端湾曲駒３ｆの先端側は先端部２に一体に固定されている。符号３ｅは基端湾曲駒であり、基端湾曲駒３ｅの基端側は図示しない可撓管部の先端側に設けられた連結管（不図示）に一体に固定されている。符号１１は、接続部であって半田等によって構成される。接続部１１は、駆動基板６のランドと第１信号線７ａの被覆が剥がされて露出した導体とをそれぞれ接続する。

一般に、湾曲部を備える内視鏡においては、湾曲部を湾曲動作させた際、挿入部内に挿通された撮像ケーブルが引っ張られることによって、撮像ユニットの信号線と駆動基板との接続部に負荷がかかるおそれがあった。そして、接続部にかかる負荷が大きな場合には断線するおそれ等がある。

上記不具合を解消する目的で、撮像ユニット１０においては、第１信号線７ａを太径に形成し、該信号線７ａを駆動基板６に設けた第１信号線用ランド（不図示）に半田等で強固に接合している。一方、第１信号線７ａに比べて細径な第２信号線７ｂは、予め弛みを持たせて、第２信号線用ランド（不図示）に半田等で電気接続している。

この構成によれば、上述したように撮像ケーブル７が引っ張られた場合であっても、第１信号線７ａと第１信号線用ランドとが強固に電気接続されているため負荷によって断線することが防止される。一方、第２信号線７ｂは、弛みを有するため、負荷がかかることが防止される。

しかし、上述した撮像ユニット１０を備える内視鏡においては、信号線７ａ、７ｂを半田接続するため、距離Ｌ１で示す作業スペースが必要である。そして、撮像ユニット１０には接続部１１等を絶縁する目的で硬質な絶縁部である封止部８を設けているので内視鏡挿入部の先端硬質長が長くなる傾向にある。
なお、封止部８は、接着剤を撮像素子４から撮像ケーブル７の先端まで塗布して構成されている。

図１の（Ｂ）に示す撮像ユニット１０Ａは、上述した撮像ユニット１０の撮像ケーブル７の代わりにフレキシブル基板９を使用している。フレキシブル基板９は、柔軟性があり、予め定めた力で繰り返し変形させることが可能であり、変形した場合にもその電気的特性を維持する。

撮像ユニット１０Ａにおいて、フレキシブル基板９は、図１の（Ｃ）に示すように駆動基板６に対して重ねて配置され、接続部１１Ａによって電気接続されている。接続部１１Ａは、導電性接着剤、或いは、半田等によって構成され、対峙する駆動基板６のランドとフレキシブル基板９の露出された配線とをそれぞれ接続する。そして、接続部１１Ａ等は、封止部８Ａを設けて絶縁される。

撮像ユニット１０Ａの封止部８Ａは、接着剤を撮像素子４から駆動基板６の端面から基端側に距離Ｌ２離間した位置まで塗布して構成されている。この構成によれば、駆動基板６の基端から封止部８Ａの基端までの距離Ｌ２が前記距離Ｌ１より短くなって先端硬質長の短縮化を実現できる。

しかしながら、撮像ユニット１０Ａの接続部１１Ａは、対峙する駆動基板６のランドとフレキシブル基板９の配線とを導電性接着剤、或いは半田等によって接続する構造である。この接続構造は、前述した第１信号線７ａを第１信号線用ランドに半田接合する接合構造に比べて強度が弱い。このため、撮像ユニット１０Ａにおいては、湾曲部３が湾曲動作されて撮像ケーブル７が引っ張られた際、接続部１１Ａに対して直接的に負荷がかかって断線するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、湾曲部を湾曲動作させた際、撮像ユニットの駆動基板とフレキシブル基板との接続部に大きな負荷がかかって断線することを防止する内視鏡用撮像ユニットを提供することを目的にしている。

本発明の一態様における内視鏡用撮像ユニットは、内視鏡挿入部の先端部側に設けられる固体撮像素子と、前記固体撮像素子に接続され、該固体撮像素子を駆動する電子部品を実装した駆動基板と、前記内視鏡挿入部及び湾曲部内を挿通して前記駆動基板に接続される、該駆動基板に搭載された電子部品に給電する配線を含むフレキシブル基板と、を備え、前記内視鏡挿入部の先端部側であって前記湾曲部の湾曲動作に伴って内部空間形状が変化することの無い、前記先端部及び前記湾曲部の先端側を構成する部材とで形成される内部空間に、前記駆動基板の基端側部と前記フレキシブル基板の先端側部とを電気接続する接続部と、前記フレキシブル基板の一部と前記駆動基板の一部、または該フレキシブル基板の一部と該駆動基板の全体とを絶縁被覆する封止部と、前記フレキシブル基板における、前記接続部よりも基端側で且つ前記湾曲部よりも先端側に設けられた、平面に対して略垂直な方向に曲げられており、前記湾曲部の湾曲動作に伴って働く引張力によって変形されて前記接続部にかかる引張力を吸収する少なくとも一つの曲がり部と、を具備している。

本発明によれば、湾曲部を湾曲動作させた際、撮像ユニットの駆動基板とフレキシブル基板との接続部に大きな負荷がかかって断線することを防止する内視鏡用撮像ユニットを実現できる。

従来の撮像ユニットの構成例に係り、図中の（Ａ）は駆動基板に撮像ケーブルが接続された撮像ユニットを説明する図、図中の（Ｂ）は駆動基板にフレキシブル基板が接続された撮像ユニットを説明する図、図中の（Ｃ）は図（Ｂ）の矢印Ｃで示す部分である接続部の拡大図 図２−図９Ｂは本発明の一実施形態に係り、図２は電子内視鏡の構成を説明する図 電子内視鏡の撮像ユニットであって、フレキシブル基板の先端側に二つの曲がり部を有し、第１曲がり部を第１封止部で覆った構成を説明する図 図３ＡのＹ３Ｂ−Ｙ３Ｂ線断面図 フレキシブル基板の有する第１曲がり部及び第２曲がり部を第１封止部で覆った構成の撮像ユニットの他の構成を説明する図 フレキシブル基板の有する一つの曲がり部を第１封止部で覆った構成の撮像ユニットを説明する図 曲がり部を有するフレキシブル基板に配置される弾性部材を備える撮像ユニットの構成例に係り、図中の（Ａ）は曲がり部近傍である基端側平面に一対の弾性部材を設けた撮像ユニットを説明する図、図中の（Ｂ）は曲がり部に負荷がかかって弾性部材を弾性変形させた状態を説明する図、図中の（Ｃ）は曲がり部を含む先端側平面及び基端側平面に一対の弾性部材を設けた撮像ユニットを説明する図、図中の（Ｄ）は曲がり部に負荷がかかって弾性部材を弾性変形させた状態を説明する図、図中の（Ｅ）は曲がり部近傍である基端側平面に一つの弾性部材を設けた撮像ユニットを説明する図 フレキシブル基板に一つの曲がり部と切欠部とを設けた構成の撮像ユニットを説明する図 図７ＡのＹ７Ｂ-Ｙ７Ｂ線断面図 湾曲部内に配置されるフレキシブル基板に設けた長手方向に延びる複数のスリットを説明する図 フレキシブル基板に少なくとも一つの曲がり部と長手方向に延びる複数のスリットとを備えた撮像ユニットを説明する図 湾曲部に配置されたフレキシブル基板を説明する図 駆動基板に複数の信号線を一纏めにした撮像ケーブルが接続される撮像ユニットの構成例を説明する図 駆動基板の切欠部と信号線と基板表面の信号線接続ランドとを説明する図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図２−図９Ｂを参照して本発明の一実施形態を説明する。
図２に示すように内視鏡２０は、内視鏡挿入部（以下、挿入部と略記する）２１と、操作部２２と、ユニバーサルケーブル２３とを有して構成されている。挿入部２１は、観察対象部位に向けて挿入される細長で長尺な部材である。挿入部２１は、先端側から順に先端部２４と、湾曲部２５と、可撓管部２６とを連設して構成されている。
なお、可撓管部２６は、軸方向に対し垂直な方向に湾曲可能になるよう、柔軟性を備えて形成されているものであるが、この部分を、可撓性を有さない、いわゆる硬質部として構成しても構わない。

先端部２４内には例えばライトガイドファイバー束を備える照明光学系、後述する撮像ユニットを備える撮像光学系等が配設されている。先端部２４の先端面には図示しない観察窓、照明窓、及び処置具チャンネル用開口等が設けられている。

湾曲部２５は、例えば上下の二方向に湾曲自在に構成されている。可撓管部２６は、長尺で可撓性を有する管状部材である。
操作部２２には、湾曲操作部２７、各種スイッチ２９、吸引シリンダー３０、処置具挿入口３１などが設けられている。各種スイッチ２９は、例えば、レリーズスイッチ、フリーズスイッチ、あるいは、通常観察と蛍光観察との切替を行うための観察モード切替スイッチ等である。吸引シリンダー３０には吸引釦（不図示）が配置される。処置具挿入口３１は、図示しない処置具用チャンネル管を介して先端部２４の処置具チャンネル用回転させたときに発生開口に連通している。

ユニバーサルケーブル２３は、操作部２２の側面より延出されている。ユニバーサルケーブル２３の端部には図示しない内視鏡コネクターが設けられている。内視鏡コネクターは、外部装置である光源装置を備えたカメラコントロールユニットに着脱自在に接続される。

図３Ａを参照して挿入部２１の先端側の構成を説明する。
図３Ａに示すように挿入部２１の先端側には、先端部２４、湾曲部２５が設けられている。湾曲部２５は、先端湾曲駒２５ｆと、複数の上下湾曲用駒２５ａと、基端湾曲駒２５ｅとを回動ピン２５ｐで回動自在に連設して構成されている。

先端湾曲駒２５ｆは、湾曲部２５の先端側を構成し、基端湾曲駒２５ｅは、湾曲部２５の基端側を構成する。複数の上下湾曲用駒２５ａは、先端湾曲駒２５ｆと基端湾曲駒２５ｅとの間に回動自在に連設されている。先端湾曲駒２５ｆは、先端部２４を構成する先端構成部材２４ａに取り付けられている。基端湾曲駒２５ｅは、可撓管部２６の先端側に設けられた可撓管連結管（不図示）に取り付けられている。

符号２５ｕは上湾曲ワイヤー、符号２５ｄは下湾曲ワイヤーである。上湾曲ワイヤー２５ｕが牽引されることによって、湾曲部２５は上方向に湾曲する。

湾曲部２５は、湾曲ワイヤー２５ｕ、２５ｄが牽引弛緩されることによって、複数の上下湾曲用駒２５ａと基端湾曲駒２５ｅとが湾曲されて、湾曲動作する。
なお、先端湾曲駒２５ｆ、上下湾曲用駒２５ａ、及び基端湾曲駒２５ｅにはブレード（図３Ｂの符号２５ｂ参照）、湾曲ゴム（図３Ｂの符号２５ｇ参照）が被覆されている。
また、挿入部２１の湾曲部２５は、上下方向にのみ湾曲するよう構成されているが、湾曲ワイヤー２５ｕ、２５ｄに加えて、左右方向の湾曲動作に用いるための湾曲ワイヤーを一対設けて左右方向の湾曲動作を行なえるよう構成にしても良い。

挿入部２１の先端側には撮像光学系４０が設けられている。撮像光学系４０は、対物光学系４１と、撮像ユニット５０とを備えて主に構成されている。
対物光学系４１は、レンズ枠４２に観察窓を構成する先端レンズ４３及び複数の光学レンズ４４及び複数の絞り部材４５を備えて構成されている。

撮像ユニット５０は、撮像枠５１と、光学部材であるカバーガラス５２及びガラスリッド５３と、撮像素子である例えばＣＣＤ５４と、例えば硬質な回路基板である駆動基板５５と、駆動基板５５に接続されるフレキシブル基板５６とを主に備えて構成されている。

ガラスリッド５３は、ＣＣＤ５４の受光部（不図示）にゴミが付着すること、キズが付くことを防止する。ガラスリッド５３は、ＣＣＤ５４の受光部側に紫外線で硬化する透明の接着剤で固定されている。

ガラスリッド５３の先端側面にはカバーガラス５２が透明の接着剤で固定されている。 ガラスリッド５３に固定されたカバーガラス５２は、撮像枠５１の基端側に嵌合配置される。また、撮像枠５１の先端側には対物光学系４１のレンズ枠４２が嵌合配置される。
レンズ枠４２及びカバーガラス５２は、光学系の焦点合わせを行った状態で、撮像枠５１に固定されている。

ＣＣＤ５４は、駆動基板５５にワイヤーボンディングによって電気接続されている。
駆動基板５５には、コンデンサー、電気信号を増幅させるＩＣ等の電子部品５７が実装されている。駆動基板５５には電子部品が電気接続される部品接続ランド（不図示）及びフレキシブル基板５６が電気接続される基板接続ランド（不図示）が設けられている。

フレキシブル基板５６は、柔軟性があり、予め定めた力で繰り返し変形させることが可能である。フレキシブル基板５６は、変形された場合にもその電気的特性を維持する。フレキシブル基板５６は、挿入部２１の可撓管部２６内、湾曲部２５内を挿通されている。

そして、フレキシブル基板５６の一部である先端側部は、湾曲部２５の先端側を構成する先端湾曲駒２５ｆ内、または、先端部２４内に導出されて駆動基板５５に電気接続される構成である。言い換えれば、フレキシブル基板５６の一部である先端側部は、先端湾曲駒２５ｆ及び先端硬性部材２４ａで構成される、湾曲部２５が湾曲動作された際、該湾曲動作に伴って空間形状が変化することの無い挿入部先端側内部空間（以下、先端側空間と略記する）２５Ｓ内に配置されている。

フレキシブル基板５６と駆動基板５５とは例えばフレキシブル基板５６の先端側を駆動基板５５の基端側に重ねた状態で導電接着剤によって電気接続される。このため、フレキシブル基板５６の例えば一面である上湾曲ワイヤー側先端面のカバーレイは、予め除去されて配線が予め定めたように露出されている。

つまり、フレキシブル基板５６の先端側を駆動基板５５の基端側下面に重ねる際、露出された複数の配線と駆動基板５５に設けられた基板接続ランドとを対峙させて、導電接着剤による接続部５８を構成して各配線と各ランドとを電気接続している。

また、本実施形態において、先端側空間２５Ｓ内に導出されたフレキシブル基板５６に２つの曲がり部５６Ａ、５６Ｂを設けている。
２つの曲がり部５６Ａ、５６Ｂのうち、先端側に位置する第１曲がり部５６Ａは、接続部近傍に設けられ、第２曲がり部５６Ｂは第１曲がり部５６Ａより基端側に位置して設けられている。

本実施形態において、第１曲がり部５６Ａは、フレキシブル基板５６の平面上の長手軸に直交する仮想線を折り曲げ線にして例えば谷折りして構成された曲がり癖部である。これに対して、第２曲がり部５６Ｂは、フレキシブル基板５６の該長手軸に直交する仮想線を折り曲げ線にして第１曲がり部５６Ａとは逆方向である山折りして構成された曲がり癖部である。

そして、図３Ａに示すように湾曲部が２５が直線状態のとき、フレキシブル基板５６は、図３Ｂに示すように上湾曲方向と下湾曲方向とを結ぶ鉛直軸Ｌｖに対して直交する水平軸Ｌｈ上又はその近傍に平行に配置されている。

本実施形態においては、接続部５８及び第１曲がり部５６Ａを絶縁部材である第１接着剤を塗布して構成される第１封止部６１によって覆い、第２曲がり部５６Ｂを第１封止部６１の外部に配置させている。

符号６２は第２封止部である。第２封止部６２は、絶縁部材である第２接着剤を塗布して構成される。第２封止部６２は、ＣＣＤ５４から第１封止部６１までを覆っている。
なお、本実施形態において、第１封止部６１の一部である基端側部は、第２封止部６２から露出している。

フレキシブル基板５６の基端側は、可撓管部２６内を挿通して操作部２２内まで延出される構成、或いは、可撓管部２６内に設けられる可撓管連結管の基端側で前述したしように複数の信号線を一纏めにして構成される撮像ケーブルに電気接続される構成である。

上述のように構成した内視鏡２０が備える撮像ユニット５０の作用を説明する。
内視鏡２０の湾曲部２５が例えば上方向に湾曲動作された際、湾曲部２５の湾曲動作に伴ってフレキシブル基板５６に対して図３Ａの矢印Ｙ３に示す方向の引張力が働く。すると、フレキシブル基板５６は、矢印Ｙ３方向に引っ張られていく。

すると、フレキシブル基板５６の第２曲がり部５６Ｂ近傍の折り曲げ形状が徐々に変形されていく。言い換えれば、フレキシブル基板５６が引っ張られるにしたがって第２曲がり部５６Ｂが挿入部長手軸の基端側に移動されていく。そして、第２曲がり部５６Ｂの角度θは、徐々に増大されて、例えば、破線に示す角度θ１になる。

この間、フレキシブル基板５６にかかる引張力は、第１封止部６１の外部に配置されている第２曲がり部５６Ｂが変形することによって吸収する。言い換えれば、第２曲がり部５６Ｂが変形して引張力を吸収することによって、第１封止部６１内に配置されている接続部５８に引っ張り方向の力がかからない状態となる。

このように、先端側空間２５Ｓ内に配置されるフレキシブル基板５６に予め２つの曲がり部５６Ａ、５６Ｂを設け、第１曲がり部５６Ａ及び接続部５８を第１封止部６１で被覆し、第２曲がり部５６Ｂを第１封止部６１の外部に配置する。

この構成によれば、湾曲部２５の湾曲動作に伴ってフレキシブル基板５６に引張力が働いた場合、第２曲がり部５６Ｂの周辺が変形して第１曲がり部５６Ａ及び接続部５８にかかる引張力を吸収することができる。この結果、接続部５８にかかる負荷を大幅に低減して、先端硬質長の短縮を図りつつ、接続部５８にかかる負荷によって発生する断線が防止される。

なお、万一、第１曲がり部５６Ａに負荷がかかってしまった場合でも、接続部５８とフレキシブル基板５６の接合面に対して力の加わる角度が異なるため、それぞれに対する負荷が分散されて接続部５８にかかる負荷が低減される。

また、上述した実施形態においては、２つの曲がり部５６Ａ、５６Ｂのうち、接続部近傍の第１曲がり部５６Ａ及び接続部５８を第１封止部６１によって被覆する構成としている。しかし、図４に示すように第１曲がり部５６Ａ及び接続部５８に加えて第２曲がり部５６Ｂを第１封止部６１で被覆するようにして撮像ユニット５０Ｂを構成するようにしてもよい。

この構成によれば、第１曲がり部５６Ａ及び第２曲がり部５６Ｂが第１封止部６１Ｂによって強固に固定保持されて、接続部５８にかかる負荷を抑えることができる。そして、万一、第２曲がり部５６Ｂに負荷がかかった場合には、上述したように第２曲がり部５６Ｂが変形することによって接続部５８にかかる引張力を吸収することができる。この結果、上述の実施形態と同様の作用及び効果を得られる。

また、図５の撮像ユニット５０Ｃのようにフレキシブル基板５６に１つの曲がり部５６Ｃだけを設け、曲がり部５６Ｃ及び接続部５８を第１封止部６１Ｃで強固に固定保持するようにしてもよい。この構成においては、駆動基板５５の基端から曲がり部５６Ｃまでの距離ａを適宜設定するとともに、駆動基板５５の基端から第１封止部６１の基端までの距離Ｌ３を、前述した撮像ケーブル７の信号線７ａ、７ｂを半田接続するために必要な距離Ｌ１より短く設定する。

この構成によれば、曲がり部５６Ｃが第１封止部６１Ｃによって強固に固定保持されて、接続部５８にかかる負荷を抑えることができる。そして、万一、曲がり部５６Ｃに負荷がかかってしまった場合には、上述した第２曲がり部５６Ｂ等と同様に曲がり部５６Ｃが変形することによって接続部５８にかかる引張力を吸収する。

この結果、フレキシブル基板５６に１つの曲がり部５６Ｃを設けて、硬質長の短縮を図りつつ、接続部５８にかかる負荷を抑えることができるので、上述した実施形態と同様の作用及び効果を得られる。

なお、図５に示した撮像ユニット５０Ｃにおいて、曲がり部５６Ｃの周辺部が第１封止部６１Ｃによって被覆されている。このため、曲がり部５６Ｃに負荷がかかったとき曲がり部５６Ｃが変形し難いという課題がある。この課題を解決するため、第１封止部６１Ｃを第２封止部６２に比べて弾性力を有する構成にしてもよい。この結果、曲がり部５６Ｃが変形し易くなる。

また、図６の（Ａ）に示す撮像ユニット５０Ｄのように曲がり部５６Ｃ近傍である基端側平面に面接触して挟持する一対の弾性部材５９を設け、曲がり部５６Ｃ、接続部５８及び弾性部材５９を第１封止部６１Ｄで強固に固定保持するようにしてもよい。

この構成によれば、曲がり部５６Ｃに負荷がかかった場合、図６の（Ｂ）に示すように弾性部材５９が弾性変形する。この結果、上述した第２曲がり部５６Ｂ等と同様に曲がり部５６Ｃが変形して接続部５８にかかる引張力を吸収できる。

上述においては、一対の弾性部材５９を曲がり部５６Ｃ近傍の基端側平面に面接触させる構成としている。しかし、図６の（Ｃ）に示すように一対の弾性部材５９Ａを曲がり部５６Ｃを含む基端側平面及び先端側平面に面接触させる構成としてもよい。この構成によれば、曲がり部５６Ｃに負荷がかかった場合、図６の（Ｄ）に示すように弾性部材５９Ａが弾性変形することによって曲がり部５６Ｃが変形して上述と同様の作用及び効果を得ることができる。
なお、図６の（Ｅ）に示すように弾性部材５９を１つだけフレキシブル基板５６の下面側に面接触させる構成であってもよい。また、弾性部材５９、５９Ａを、図４に示した第２曲がり部５６Ｂの近傍である基端側平面に面接触させる、或いは曲がり部５６Ｃを含む基端側平面及び先端側平面に面接触させるようにしてもよい。

また、図７Ａ及び図７Ｂに示す撮像ユニット５０Ｅのようにフレキシブル基板５６に第１封止部６１Ｅを構成する接着剤が侵入する切欠部６０を設けるようにしてもよい。この構成によれは、切欠部６０に侵入して硬化した接着剤が楔部６１Ｅａになって、引張力によってフレキシブル基板５６が挿入部基端側方向に移動されることが防止される。この結果、接続部５８にかかる引張力を吸収できる。

なお、切欠部６０にべたグランドを設けて接着剤を塗布することによって、該接着剤が強固に固定されて該切欠部６０回りの第１封止部６１Ｅの強度アップを図れる。このことによって、引張力によってフレキシブル基板５６が移動されることをより確実に防止することができる。

また、フレキシブル基板５６において図示されていない配線間に、図８に示すように湾曲部２５内に配置される部分について、長手方向スリット５６ｓを複数設ける。この構成によれば、フレキシブル基板５６の可撓性が向上されて、湾曲部２５が湾曲動作された際、フレキシブル基板５６にかかる引張力が吸収される。この結果、フレキシブル基板５６による引張力が減少して接続部５８にかかる負荷の低減を図ることができる。したがって、上述した実施形態と同様の作用及び効果を得られる。

また、上述した実施形態においては、湾曲部２５を上下の二方向に湾曲自在な構成としている。このため、前記図３Ｂで示したようにフレキシブル基板５６を水平軸Ｌｈ上又はその近傍に平行に配置している。しかし、前述した如く、湾曲部が上下方向に加えて左右方向に湾曲可能な場合、例えば右湾曲ワイヤー２５ｒ或いは、左湾曲ワイヤー２５ｌが牽引されたとき、例えば水平軸Ｌｈ上に配置されているフレキシブル基板５６によって湾曲部の左方向又は右方向への湾曲動作がスムーズに行えなくなるおそれがある。

この不具合を解消するため、湾曲部２５が上下左右の四方向に湾曲自在な構成の場合、湾曲部２５内に配置されるフレキシブル基板５６に図９Ａに示すように長手方向スリット５６ｓを複数設ける。そして、複数の長手方向スリット５６ｓを有するフレキシブル基板５６を管状に丸め、図９Ｂに示すように管状のフレキシブル基板５６の長手軸と湾曲部２５の中心軸とが一致するように配置する。

この構成によれば、フレキシブル基板５６に設けられた長手方向スリット５６ｓが、湾曲部２５の中心軸に対して放射状に配置されることによって、湾曲部２５内にフレキシブル基板５６が挿通されているにもかかわらず、湾曲部２５が上下方向及び左右方向に対してスムーズに湾曲動作させることができる。

また、湾曲部２５に管状に丸めたフレキシブル基板５６を配置することによって、湾曲駒同士の継ぎ目にフレキシブル基板５６が挟まれる不具合を防止することができる。
さらに、管状に丸めたフレキシブル基板５６の内側にライトガイドファイバ束６３を挿通配置させることで、省スペース化が可能となる。

ところで、電子式の内視鏡においては、撮像ケーブル内に一纏めにされている各信号線を駆動基板に半田接合して撮像ユニットが構成される。信号線を基板に半田接合する際、信号線をピンセットで把持して半田接合するため信号線をある程度の長さ撮像ケーブルから露出させる必要がある。また、信号線を確実に接続するためにはランドの面積が大きいことが望ましい。しかし、信号線の露出長が長く、ランド面積が大きい場合、内視鏡挿入部の先端硬質長が長くなる。
このため、組立作業性を確保しつつ、先端硬質長が短くなる撮像ユニットが求められている。

図１０Ａに示すように撮像ユニット１００は、撮像枠１０１と、カバーガラス１０２及びガラスリッド１０３と、撮像素子である例えばＣＣＤ１０４と、駆動基板１０５と、を主に備えて構成されている。駆動基板１０５は、例えば一対の硬質な基板である第１基板１０６及び第２基板１０７と、フレキシブル基板である連結基板１０８とで構成されている。

ガラスリッド１０３は、ＣＣＤ１０４の受光部（不図示）にゴミが付着すること、キズが付くことを防止する。ガラスリッド１０３は、ＣＣＤ１０４の受光部側に紫外線で硬化する透明の接着剤で固定される。

ガラスリッド１０３の先端側面にはカバーガラス１０２が透明の接着剤で固定されている。ガラスリッド１０３に固定されたカバーガラス１０２は、撮像枠１０１の基端側に嵌合配置される。なお、撮像枠１０１の先端側には対物光学系を構成するレンズ枠（不図示）が嵌合配置される。
第１基板１０６は、コンデンサー、電気信号を増幅させるＩＣ等の電子部品１０９が主に実装される基板である。ＣＣＤ１０４は、第１基板１０６にワイヤーボンディングによって電気接続されている。

第２基板１０７は、主に撮像ケーブル１１０に纏められた各信号線が接続される基板である。第２基板１０７は、図１０Ｂに示すように予め定めた形状の切欠部１０７Ｃを有している。

連結基板１０８は、第１基板１０６と第２基板１０７とを電気的に接続する基板であって、柔軟性があり、予め定めた力で繰り返し変形させることが可能である。

基板１０６、１０７、１０８には電子部品１０９が電気接続される部品接続ランド（不図示）、信号線が電気接続される信号線接続ランド、及び連結基板１０８の露出された配線（不図示）が電気接続される基板接続ランドが設けられている。

第１基板１０６の表面の予め定めた位置には、部品接続ランド及び基板接続ランドが設けられている。第２基板１０７の表面及び裏面の両面には、切欠部１０７Ｃの形状を考慮して、信号線接続ランド及び基板接続ランドが予め定めた位置に設けられている。駆動基板１０５は、連結基板１０８を湾曲させることによって、第１基板１０６の裏面と第２基板１０７の表面とを対向する位置関係に配置することができるように構成されている。そして、第１基板１０６と第２基板１０７とは、後述するスペーサー（符号１２４）を固設することによって、安定的に平行に配置される。

撮像ケーブル１１０は、図示されていない挿入部の可撓管部内、湾曲部内を挿通されている。撮像ケーブル１１０内の信号線１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、…の引出長は、信号線接続ランドの位置毎に設定される。

図１０Ｂに示すように基板表面には、第１信号線接続ランド１０７ａ−第５信号線接続ランド１０７ｅが設けられている。具体的に、第１信号線接続ランド１０７ａは、切欠部側部に１つ設けられ、第２信号線接続ランド１０７ｂ−第５信号線接続ランド１０７ｅは、切欠部端部に４つ配列して設けられている。そして、基板裏面には、第６信号線接続ランド（不図示）−第９信号線接続ランド（不図示）が設けられている。

本実施形態において、信号線の引出長は、信号線接続ランドの位置を考慮して少なくとも２種類、例えば４種類に設定される。
第１信号線接続ランド１０７ａに接続される第１信号線１１１の引出長はＬａであり、第２信号線接続ランド１０７ｂ及び第４信号線接続ランド１０７ｄに接続される信号線１１２、１１４の引出長はＬｂであり、第３信号線接続ランド１０７ｃ及び第５信号線接続ランド１０７ｅに接続される信号線１１３、１１５の引出長はＬｃであり、第６信号線接続ランド−第９信号線接続ランド（不図示）に接続される信号線１１６、１１７、１１８、１１９…の引出長はＬｄであり、
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの間には、Ｌｄ＜Ｌｃ＜Ｌｂ＜Ｌａの関係が設定されている。

そして、信号線１１６−１１９は、基板裏面の第６信号線接続ランド−第９信号線接続ランドにそれぞれ電気接続される。第１信号線１１１−第５信号線１１５は、基板表面の第１信号線接続ランド１０７ａ−第５信号線接続ランド１０７ｅにそれぞれ電気接続される。第１信号線１１１−第５信号線１１５は、先端方向から基端方向に向けて畳み込まれて、切欠部１０７Ｃで反転されて第２基板１０７の裏面側を通過していく。第６信号線１１６−第９信号線１１９は、先端方向から基端方向に向けて畳み込まれて反転されて第２基板１０７の裏面側に折り曲げ配置されている。

符号１２０は金属製の補強枠であり、撮像枠１０１に例えば、導電性接着剤によって固定されている。符号１２１は、補強部材であって、予め定めた形状に形作られている。補強部材１２１は、硬質な絶縁部材であって、予め定めた面はＣＣＤ１０４の基端側面に接着固定され、予め定めた角度の斜面は第１基板１０６に実装された電子部品１０９に接着固定される。符号１２２は、金属枠であり、補強枠１２０に導電接着剤によって一体固定されると共に、撮像ケーブル１１０の外部導体で構成されたグランド部１１０ｇに導電接着剤によって一体固定されている。符号１２３は熱収縮チューブであり、補強枠１２０及び撮像ケーブル１１０の外表面を被覆する。符号１２４はスペーサーであり、第１基板１０６と第２基板１０７とを平行に配置させる。スペーサー１２４の高さ寸法は、信号線の外径寸法より大きく、且つ、第２基板１０７の当接端１０７Ａが補強枠１２０の内面に当接配置するように設定されている。

なお、第１基板１０６の連結基板１０８側に実装された電子部品１０９の当接端１０９Ａが補強枠１２０の内面に当接配置するように設定されている。このため、電子部品１０９の当接端１０９Ａの周囲は絶縁処理が施されている。また、スペーサー１２４の代わりに、電子部品を設けるようにしてもよい。さらに、補強枠１２０の内部空間には図示しない接着剤が充填されて封止部が構成される。

このように、駆動基板１０５を一対の硬質な基板である第１基板１０６及び第２基板１０７と、フレキシブル基板である連結基板１０８とで構成し、第２基板１０７の両面に信号線が接続されるランドを設けることによって、ランド面積を大きく設定することできる。

また、第２基板１０７の切欠部１０７Ｃを設け、切欠部１０７Ｃの周辺に信号線を接続する信号線接続ランドを設けると共に、撮像ケーブル１１０に纏められている信号線の引出長を異なる長さに設定する。この結果、第１信号線１１１−第５信号線１１５を先端方向から基端方向に向けて畳み込むことによって硬質長の短縮化を図ることができる。

また、折り畳んだ際、隣り合う信号線１１１−１１５の折りたたみ位置が長手軸方向に対して位置ずれすることによって補強枠１２０の内部空間を有効利用することができる。

また、連結基板１０８を湾曲させて、駆動基板１０５の第１基板１０６の裏面と第２基板１０７の表面との間にスペーサー１２４を設けて、第１基板１０６と第２基板１０７とを予め定めた距離離間させて対向させる。このことにより、第１基板１０６と第２基板１０７との間に信号線１１１−１１５を安定した状態で配置して、補強枠１２０の内部空間を有効利用することができる。

また、スペーサー１２４を設けて対向する位置関係に配置された第１基板１０６に実装された電子部品１０９の当接端１０９Ａと第２基板１０７の当接端１０７Ａとを補強枠１２０に当接させる構成にしている。この結果、補強枠１２０内に第１基板１０６、第２基板１０７及び連結基板１０８で構成される駆動基板１０５を安定した状態で配置することができる。

これらの構成によれば、撮像ユニットの組立作業性の向上を図りつつ、先端硬質長の短い撮像ユニットを実現することができる。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…内視鏡挿入部 ２…先端部 ３…湾曲部 ３ａ…湾曲駒 ３ｅ…基端湾曲駒
３ｆ…先端湾曲駒 ４…撮像素子 ５…電子部品 ６…駆動基板 ７…撮像ケーブル
７ａ…第１信号線 ７ｂ…第２信号線 ８、８Ａ…封止部 ９…フレキシブル基板
１０…撮像ユニット １１…接続部 ２０…内視鏡 ２１…挿入部 ２２…操作部
２３…ユニバーサルケーブル ２４…先端部 ２４ａ…先端硬性部材 ２５…湾曲部
２５Ｓ…先端側空間 ２５ａ…上下湾曲用駒 ２５ｂ…ブレード ２５ｄ…下湾曲ワイヤ
２５ｅ…基端湾曲駒 ２５ｆ…先端湾曲駒 ２５ｇ…湾曲ゴム ２５ｌ…左湾曲ワイヤー
２５ｒ…右湾曲ワイヤー ２５ｕ…上湾曲ワイヤ ２６…可撓管部 ２７…湾曲操作部
２９…スイッチ ３０…吸引シリンダー ３１…処置具挿入口 ４０…撮像光学系
４１…対物光学系 ４２…レンズ枠 ４３…先端レンズ ４４…光学レンズ
４５…絞り部材 ５０…撮像ユニット ５１…撮像枠 ５２…カバーガラス
５３…ガラスリッド ５４…ＣＣＤ ５５…駆動基板 ５６…フレキシブル基板
５６Ａ…第１曲がり部 ５６Ｂ…第２曲がり部 ５６Ｃ…曲がり部
５６ｓ…長手方向スリット ５７…電子部品 ５８…接続部 ５９…弾性部材
６０…切欠部 ６１…第１封止部 ６１Ｅａ…楔部 ６２…第２封止部
６３…ライトガイドファイバ束 １００…撮像ユニット １０１…撮像枠
１０２…カバーガラス １０３…ガラスリッド １０５…駆動基板 １０６…第１基板 １０７…第２基板 １０７Ａ…当接端 １０７Ｃ…切欠部
１０７ａ…第１信号線接続ランド １０７ｂ…第２信号線接続ランド
１０７ｃ…第３信号線接続ランド １０７ｄ…第４信号線接続ランド
１０７ｅ…第５信号線接続ランド １０８…連結基板 １０９…電子部品
１０９Ａ…当接端 １１０…撮像ケーブル １１０ｇ…グランド部 １１１…第１信号線 １１２…第２信号線 １１３…第３信号線 １１５…第５信号線 １１６…第６信号線 １２０…補強枠 １２１…補強部材 １２２…金属枠 １２３…熱収縮チューブ
１２４…スペーサー

Claims (9)

1. 内視鏡挿入部の先端部側に設けられる固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子に接続され、該固体撮像素子を駆動する電子部品を実装した駆動基板と、
   前記内視鏡挿入部及び湾曲部内を挿通して前記駆動基板に接続される、該駆動基板に搭載された電子部品に給電する配線を含むフレキシブル基板と、を備え、
   前記内視鏡挿入部の先端部側であって前記湾曲部の湾曲動作に伴って内部空間形状が変化することの無い、前記先端部及び前記湾曲部の先端側を構成する部材とで形成される内部空間に、
   前記駆動基板の基端側部と前記フレキシブル基板の先端側部とを電気接続する接続部と、
   前記フレキシブル基板の一部と前記駆動基板の一部、または該フレキシブル基板の一部と該駆動基板の全体とを絶縁被覆する封止部と、
   前記フレキシブル基板における、前記接続部よりも基端側で且つ前記湾曲部よりも先端側に設けられた、平面に対して略垂直な方向に曲げられており、前記湾曲部の湾曲動作に伴って働く引張力によって変形されて前記接続部にかかる引張力を吸収する少なくとも一つの曲がり部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
2. 前記フレキシブル基板に設けた曲がり部のうち、前記接続部側に配置される曲がり部は、前記封止部で覆われることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
3. 前記フレキシブル基板は、複数の曲がり部を備えており、これら複数の曲がり部を前記封止部で覆うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像ユニット。
4. 前記封止部は、弾性体により絶縁被覆されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像ユニット。
5. 前記フレキシブル基板の前記曲がり部近傍の面又は該曲がり部を含む面に対して面接触する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項２−４の何れか１項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
6. 前記封止部で被覆される前記フレキシブル基板の基端側に、該封止部を構成する接着剤が侵入する切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項２−５の何れか１項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
7. 前記フレキシブル基板は、少なくとも前記湾曲部内に配置される部分に、長手方向に延びるスリットを備えることを特徴とする請求項１−６の何れか１項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
8. 前記フレキシブル基板は、少なくとも前記湾曲部内において、管状に形成されることを特徴とする請求項１−７の何れか１項に記載の内視鏡用撮像ユニット。
9. 前記管状に形成したフレキシブル基板の内面側にライトガイドファイバ束を挿通したことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡用撮像ユニット。

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