JP6184655B1 - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents

Abstract

内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材と、外装部材の内部に設けられた、撮像ユニットを有する内部ユニットと、内部ユニットに設けられた、該内部ユニットを保持するとともに内部ユニットを外装部材の内面１７ｎに固定する少なくとも１つの固定部位１２０ｒ、１２０ｌを有する、金属から構成された固定枠と、少なくとも１つの固定部位１２０ｒ、１２０ｌと内面１７ｎのネジ穴１６ｒ、１６ｌとの間に設けられた、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成されたワッシャ６５ｒ、６５ｌと、を具備する。

Description

本発明は、内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材を具備する内視鏡用撮像装置に関する。

内視鏡用撮像装置は、被検体内における被検部位の像を撮像し、該撮像した被検部位の像をモニタに出力するものであり、例えば内視鏡の挿入部の基端側に設けられた接眼部（以下、アイピースと称す）に接続自在な構成が周知である。

また、内視鏡用撮像装置は、使用後、確実に洗浄、消毒及び滅菌する必要がある。内視鏡用撮像装置の滅菌方法としては、高温高圧蒸気を用いて滅菌する高温高圧蒸気滅菌処理（以下、オートクレーブ処理と称す）が周知である。

ここで、通常、内視鏡用撮像装置における撮像素子、対物光学系等からなる撮像ユニットを具備する内部ユニットは、内視鏡用撮像装置の外装部材内に設けられているが、オートクレーブ処理において、外装部材内にも高温高圧蒸気が進入する。

この際、撮像ユニットは、高温高圧蒸気に触れると、撮像素子が故障してしまったり、対物光学系が曇ったりしてしまうことから、撮像ユニットは、外装部材内において高温高圧蒸気が進入しない場所に設けられる必要がある。

そこで、日本国特開２０１３−５６００３号公報には、内視鏡の接眼部に装着される内視鏡用撮像装置において、ステンレス等の金属から構成された外装部材内に樹脂から構成された気密ケースを設け、該気密ケース内に撮像ユニットを具備する内部ユニットを封止する。このことにより、外装部材内に進入した高温高圧蒸気から撮像ユニットを保護する内視鏡用撮像装置の構成が開示されている。

しかしながら、日本国特開２０１３−５６００３号公報に開示された内視鏡用撮像装置の構成では、外装部材がステンレス等の重たい金属から構成されているとともに、外装部材内に気密ケースを有する２層のケース構造を有している。このため、内視鏡用撮像装置の重量が重くなってしまうといった問題があった。

このような問題に鑑み、外装部材が、ステンレスよりも重量の軽い、例えばチタンから構成され、さらに、外装部材自体が気密構造を有することにより外装部材が気密ケースを兼ねた１層のケース構造とする。このことによって、外装部材内に高温高圧蒸気が進入することなくかつ内視鏡用撮像装置の軽量化を図る構成も考えられる。

尚、１層の外装部材を金属から構成する必要があるのは、樹脂では気密構造を実現することが難しいばかりか、外装部材に内部ユニットの一部を半田固定する必要がある他、外装部材の端部に蓋をして外装部材内を気密封止する際、レーザ溶接を用いる必要がある等の理由からである。

ところで、外装部材を１層から構成した場合、内部ユニットは、該内部ユニットを保持する金属から構成された保持部材の少なくとも１つの固定部位が、内部ユニットの内面に設けられたネジ穴等の固定部に対して、ネジ等の固定部材によって固定される構成が考えられる。

尚、内部ユニットを外装部材の内面に直接固定するのは、内部ユニットが具備する対物光学系の光学特性を向上させるため、外装部材内において内部ユニットを位置精度良く固定する必要があるためである。

また、保持部材が金属から構成されているのは、内部ユニットの撮像素子は、駆動に伴い発熱する発熱体である。このことから、撮像素子の駆動に伴い、気密構造を有する外装部材内の温度が撮像素子の熱により上昇してしまう。この温度上昇に伴って撮像素子が故障してしまうことを防ぐため、保持部材を介して撮像素子の熱を外装部材に伝熱し、該外装部材外に放熱する必要があるためである。

しかしながら、この放熱構造では、外装部材に対して内部ユニットが保持部材の固定部位のみにて接触している場合、外装部材の固定部が局所的に熱されてしまうといった問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、気密ケースを兼ねた１層の外装部材の内部ユニットの固定部が、該外装部材内の発熱体の熱により局所的に熱されてしまうことを防ぐことができる構成を具備する内視鏡用撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様における内視鏡用撮像装置は、内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材と、前記外装部材の前記内部に設けられた、発熱体を有する内部ユニットと、前記内部ユニットに設けられた、該内部ユニットを保持するとともに前記内部ユニットを前記外装部材の内面に固定する少なくとも１つの固定部位を有する、金属から構成された保持部材と、前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位と前記外装部材の前記内面の固定部との間に設けられた、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成された断熱部材と、を具備し、前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位は、前記外装部材の前記固定部に対して前記断熱部材を介して固定部材により固定されており、前記断熱部材は、前記固定部材の外周に被覆されている。
また、本発明の他態様における内視鏡用撮像装置は、内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材と、前記外装部材の前記内部に設けられた、発熱体を有する内部ユニットと、前記内部ユニットに設けられた、該内部ユニットを保持するとともに前記内部ユニットを前記外装部材の内面に固定する少なくとも１つの固定部位を有する、金属から構成された保持部材と、前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位と前記外装部材の前記内面の固定部との間に設けられた、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成された断熱部材と、を具備し、前記保持部材は、該保持部材の一部が前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われた領域に設けられた金属に接続されている。

本発明の一実施の形態の内視鏡用撮像装置を備えた内視鏡システムの構成の概略を示す図 図１のカメラヘッドを示す斜視図 図２中のIII-III線に沿うカメラヘッドの部分断面図 図３の内部ユニットを示す斜視図 図３の内部ユニットを図４とは異なる方向からみた斜視図 図３の固定枠の上部側固定部位を拡大して示す部分断面図 図４、図５の固定枠の下部側固定部位を拡大して示す部分断面図 図６の固定枠における上部側固定部位の形状の変形例を示す部分断面図 図３の内部ユニットの外装部材の変形例の構成を、外装カバー及びカメラケーブルとともに概略的に示す図 図９の外装カバーを拡大して示す部分断面図 図９中のXI線で囲った部位を拡大して示す部分断面図 図１１の水密シールが設けられる位置の変形例を示す部分断面図 図３のカプラ部用の固定ネジの周辺構成を拡大して概略的に示す部分断面図 図５中のXIV-XIV線に沿う内部ユニットの断面を概略的に示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材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ことは勿論である。
図１は、本実施の形態の内視鏡用撮像装置を備えた内視鏡システムの構成の概略を示す図である。
図１に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡２と、該内視鏡２に接続自在な内視鏡用撮像装置であるカメラヘッド３と、内視鏡２に照明光を供給する光源装置４とを具備している。

また、内視鏡システム１は、カメラヘッド３からの撮像信号に対して信号処理等を行うカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５と、該ＣＣＵ５から出力される映像信号を表示するモニタ６とを具備している。

内視鏡２は、細長な挿入部７と、該挿入部７の基端側に設けられた挿入部７よりも太径の把持部８と、該把持部８の基端に設けられたアイピース９とを有して主要部が構成されている。

また、内視鏡２の把持部８の側部に設けられている口金に、一端が光源装置４にコネクタ１１を介して着脱自在なライトガイドケーブル１０の他端が接続自在となっている。

このことにより、光源装置４内の図示しないランプから発光された光は、ライトガイドケーブル１０を介して、内視鏡２に供給され、挿入部７の先端に設けられた図示しない照明窓から被検体内に照射される。

照明光によって照明された被検体内の像は、挿入部７の先端に設けられた図示しない対物光学系に光学像が結像され、該結像された光学像は、挿入部７内に設けられた図示しないリレーレンズ等を介して、アイピース９内に設けられたレンズに入射される。このことから、作業者がアイピース９を介して光学像を観察することができるようになっている。

また、上述したように、内視鏡２のアイピース９に、カメラヘッド３が接続自在である。カメラヘッド３からはカメラケーブル１２が延出されており、該カメラケーブル１２の延出端は、該延出端に設けられたコネクタ１３を介してＣＣＵ５に着脱自在となっている。

ＣＣＵ５は、カメラヘッド３からカメラケーブル１２を介して送信された撮像信号に基づいて画像信号を生成し、被検体内の像を、内視鏡画像としてモニタ６に表示させるものである。

次に、図２〜図５を用いて上述したカメラヘッド３の具体的な構成を説明する。図２は、図１のカメラヘッドを示す斜視図、図３は、図２中のIII-III線に沿うカメラヘッドの部分断面図、図４は、図３の内部ユニットを示す斜視図、図５は、図３の内部ユニットを図４とは異なる方向からみた斜視図である。

図２、図３に示すように、カメラヘッド３は、カプラ部１５と、該カプラ部１５に先端が固定された外装部材１７とを有して主要部が構成されている。

図３に示すように、カプラ部１５は、内視鏡２のアイピース９が接続される部材であり、外装部材１７の先端１７ａｋ側の外周に対して、固定ネジ３２が用いられて固定されている。

外装部材１７は、内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成されており、メインカバー１７ａと、該メインカバー１７ａの基端に、半田、溶接等により水密気密に固定されたリヤカバー１７ｂとから構成されている。即ち、外装部材１７は、気密ケースを兼ねている。

尚、外装部材１７を構成する金属としては、軽量化を図るため、例えばチタンが挙げられる。

また、外装部材１７を構成する金属としては、軽量かつ熱伝導率の低いものが望ましい。しかしながら、上述したオートクレーブ処理における高温高圧蒸気の内部１７ｉへの進入を防ぐために行う気密溶接ができる金属であれば、ステンレス等どのようなものであっても構わない。

また、図２、図３に示すように、メインカバー１７ａの一側面、具体的には、図２、図３に示す図中上部の外周側面に、被検体内の像の撮像操作に用いられるスイッチユニット１７０がカメラヘッド３の長手方向Ｎに沿って固定されている。

スイッチユニット１７０は、ゴムカバー等によって覆われた複数のスイッチボタン１９と、該複数のスイッチボタン１９を水密的にメインカバー１７ａに取り付けるスイッチボタン枠１８とを具備している。

複数のスイッチボタン１９は、後述するレンズ３０（図３参照）の一部を前後に移動させて焦点調整を行う焦点調整ボタン１９ａや、レンズ３０の一部を前後に移動させて焦点倍率を調整するズームボタン１９ｂや、明るさ調整ボタン１９ｃや、色調整ボタン１９ｄや、レリーズボタン１９ｅ等を有している。

また、スイッチボタン枠１８は、金属よりも熱伝導性の低い部材、例えば樹脂材料から構成されており、メインカバー１７ａの上部を長手方向Ｎに沿って覆っている。

また、図３に示すように、外装部材１７によって気密に封止された内部１７ｉに、発熱体である撮像ユニット１００を有する図３〜図５に示す内部ユニット１５０が設けられている。

尚、内部ユニット１５０は、組み付けの際、外装部材１７におけるメインカバー１７ａにリヤカバー１７ｂが固定されていない状態において、メインカバー１７ａの後方の開口から内部１７ｉに挿入される。

これは、本構成においては、メインカバー１７ａは、１部品から構成されている。このため、複数部品から構成されている場合に比べ、後述する外装部材１７の固定部に、内部ユニット１５０の固定枠１２０の各固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌを付き当てて固定する構成においては、内部ユニット１５０の位置精度が向上することから、レンズ３０の光学的な偏芯等を防ぐことができるためである。

撮像ユニット１００は、複数のレンズ３０と、該レンズ３０を保持するレンズ枠５１と、撮像素子３３と、各種基板等の電気部品を具備して主要部が構成されている。

より具体的には、図３に示すように、複数のレンズ３０は、メインカバー１７ａの先端１７ａｋ内に、外周がメタライズ化されることにより半田等によって気密に固定された観察窓３１に対して長手方向Ｎに対向して位置している。

尚、観察窓３１は、カメラヘッド３のカプラ部１５に、内視鏡２のアイピース９が接続された際、アイピース９内のレンズに対して、長手方向Ｎにおいて対向して位置する。

また、外装部材１７の内部１７ｉにおいて、観察窓３１の後方に、レンズ枠５１によって保持された複数のレンズ３０が設けられており、該複数のレンズ３０の結像位置に、撮像素子３３が位置している。

尚、レンズ枠５１及び撮像素子３３は、長手方向Ｎにおいてレンズ枠５１と撮像素子３３との間に設けられた保持部材である固定枠１２０に保持されている。

固定枠１２０は、内部ユニット１５０を保持するものであり、撮像素子３３の熱を逃がすため金属から構成されている。

また、固定枠１２０は、図３〜図５に示すように、内部ユニット１５０をメインカバー１７ａの内面１７ｎに固定する固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌを有している。

尚、図４、図５に示すように、固定部位１２０ｕは、図中上部に設けられており、固定部位１２０ｒは、観察窓３１を前方とした場合、図中下側かつ右側に設けられており、固定部位１２０ｌは、観察窓３１を前方とした場合、図中下側かつ左側に設けられている。

具体的には、固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌは、内部ユニット１５０の周方向において、略１２０°毎に設けられている。

尚、固定枠１２０の固定部位は、３つ以外の複数であっても、１つであっても構わない。また、固定枠１２０の固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌを用いた内面１７ｎへの固定構成は、後述する。

また、以下、固定部位１２０ｕを上部側固定部位１２０ｕ、固定部位１２０ｒ、１２０ｌを、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌと称す。

また、図３に示すように、内部ユニット１５０は、外装部材１７の内部１７ｉにおいて、内面１７ｎに、固定枠１２０の固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌと、後述する放熱シート１４０以外は非接触となるよう設けられている。

さらに、図３に示すように、外装部材１７の内部１７ｉにおいて、撮像素子３３の後方に、Ｌ字状に折り曲げられた基板フォルダ２００に保持されるとともに撮像素子３３に電気的に接続された各種基板が設けられている。

各種基板は、基板フォルダ２００の後方に位置する基板３５に、Ｕ字状に折り曲げられたフレキシブル基板１３８を介して電気的に接続されている。

基板フォルダ２００及び基板３５は、固定枠１２０の外周に固定されたフレーム２８に固定されている。

基板３５に、フレキシブル基板１３８とは上下逆さのＵ字状に折り曲げられて基板３５から延出されたフレキシブル基板３８のコネクタ３８ａが電気的に接続されている。

また、フレキシブル基板３８の延出端に設けられたコネクタ３８ｂは、基板３５よりも後方において傾いて設けられた基板３２０に電気的に接続されている。

基板３２０の基端側には、リヤカバー１７ｂの端部の内面１７ｎに対して溶接等によって固定されたハーメチックコネクタ１６０が設けられており、該ハーメチックコネクタ１６０の基端側には、基板４５が設けられている。

ハーメチックコネクタ１６０には、該ハーメチックコネクタ１６０を貫通する導通ピン４２が複数設けられており、導通ピン４２により基板３２０と基板４５とは電気的に接続されている。

また、図３に示すように、リヤカバー１７ｂの基端側に、金属から構成された口金であるケーブル固定枠４１の先端が、ハーメチックコネクタ１６０を介して接続されている。

尚、リヤカバー１７ｂの基端側の外周、ハーメチックコネクタ１６０の外周及びケーブル固定枠４１の先端側の外周には、金属から構成された外装部材外伝熱部材であるヒートシンク１３０が被覆されている。尚、ヒートシンク１３０は、チタンから構成されたリヤカバー１７ｂよりも熱伝導率の良い材料、例えば銅材から構成されている。

さらに、ケーブル固定枠４１の基端に、スペーサリング１７９が固定されており、スペーサリング１７９の内周面には、カメラケーブル１２の先端が接続されている。

カメラケーブル１２の内部には、金属の導体の外周に該金属よりも熱伝導率の低い部材、例えば樹脂材料から構成された複数の電気コードが収納されており、該電気コードの先端は、ケーブル固定枠４１内まで延出され、基板４５に電気的に接続されている。

また、カメラケーブル１２の外周面には、カメラケーブル１２の急激な屈曲を防止する折れ止め４４が被覆されている。

また、折れ止め４４の外周には、リヤネジ５０が移動自在に被覆されており、リヤネジ５０により、カメラケーブル１２の先端側が、ケーブル固定枠４１に水密気密に固定される。

さらに、リヤカバー１７ｂの先端から、リヤネジ５０の先端まで、リヤカバー１７ｂの外周、ヒートシンク１３０の外周及びケーブル固定枠４１の基端側の外周を覆うように、金属よりも熱伝導率の低い部材、レーデル（登録商標）やＰＥＥＫ等の樹脂材料から構成された外装カバー４０が設けられている。

ここで、固定枠１２０に、該固定枠１２０から、外装部材１７の内部１７ｉにおいて、外装カバー４０によって覆われた領域Ｒ１まで延出された外装部材内伝熱部材である放熱板１１０が固定されている。尚、放熱板１１０は、金属から構成されている。

即ち、放熱板１１０は、固定枠１２０から、リヤカバー１７ｂの内部まで、図３〜図５に示すように、フレーム２８の外周面に沿って図中上向きコの字状を有して後方に延出されている。

尚、放熱板１１０は、金属から構成された固定枠１２０に接続されていることにより、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱がさらに伝熱され、内部ユニット１５０の後方まで伝達する。

また、図３〜図５に示すように、放熱板１１０の基端面に、熱伝導率の比較的高いゴム状（ゲル状）のシートから構成された放熱シート１４０が、リヤカバー１７ｂの内面１７ｎに押し潰された状態にて、内面１７ｎに面接触して設けられている。このことにより、放熱シート１４０の熱は、リヤカバー１７ｂに確実に伝達される。

よって、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱は、放熱板１１０、放熱シート１４０、リヤカバー１７ｂを介してヒートシンク１３０まで伝達され、その後、ケーブル固定枠４１を介してカメラケーブル１２の導体に伝達される。

即ち、外装カバー４０によって覆われた領域Ｒ１まで伝達された後、カメラケーブル１２に伝達される。尚、上述したように、ヒートシンク１３０は、リヤカバー１７ｂよりも熱伝導率の高い金属から構成されていることから、リヤカバー１７ｂの熱は、外部に逃げず効率良くヒートシンク１３０に伝達される。

外装カバー４０は、リヤカバー１７ｂの外周、ヒートシンク１３０の外周及びケーブル固定枠４１の基端側の外周を覆うことにより、それぞれ金属から構成されたリヤカバー１７ｂ、ヒートシンク１３０、ケーブル固定枠４１から熱が外部に直接放熱されてしまうことを防いでいる。言い換えれば、外装カバー４０は、操作者が、リヤカバー１７ｂ、ヒートシンク１３０、ケーブル固定枠４１に直接接触してしまうことを防いでいる。

次に、外装部材１７のメインカバー１７ａの内面１７ｎに対する内部ユニット１５０の固定構成を、図３〜図５及び図６、図７を用いて説明する。図６は、図３の固定枠の上部側固定部位を拡大して示す部分断面図、図７は、図４、図５の固定枠の下部側固定部位を拡大して示す部分断面図である。

上述したように、内部ユニット１５０は、固定枠１２０の上部側固定部位１２０ｕ及び下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌが、外装部材１７のメインカバー１７ａの内面１７ｎに固定されることによって外装部材１７の内部１７ｉに設けられる。

具体的には、図３〜図６に示すように、外装部材１７のメインカバー１７ａの内面１７ｎにおいて、上部側固定部位１２０ｕに対向する位置に、固定部であるネジ穴１６ｕが形成されている。

また、図４、図５、図７に示すように、メインカバー１７ａの内面１７ｎにおいて、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌに対向する位置に、固定部であるネジ穴１６ｒ、１６ｌが形成されている。

図６に示すように、上部側固定部位１２０ｕに、長手方向Ｎに貫通する貫通孔１２０ｕｈが形成されている。

貫通孔１２０ｕｈに挿通された固定部材であるネジ６０ｕが、該ネジ６０ｕの外周に被覆された金属ワッシャ６１ｕを介してネジ穴１６ｕに螺合されることにより、上部側固定部位１２０ｕは内面１７ｎに、金属を介して固定される。

尚、金属ワッシャ６１ｕは、上部側固定部位１２０ｕと内面１７ｎとの間に位置している。

その結果、固定枠１２０は、図３に示すように、スイッチユニット１７０の樹脂材料から構成されたスイッチボタン枠１８によって覆われた外装部材１７のメインカバー１７ａの領域Ｒ２に接続される。

よって、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱は、上部側固定部位１２０ｕ、ネジ６０ｕ、金属ワッシャ６１ｕを介して外装部材１７のメインカバー１７ａにおけるスイッチボタン枠１８によって覆われた領域Ｒ２に伝達される。

スイッチボタン枠１８は、メインカバー１７ａの上部側の外周を覆うことにより、メインカバー１７ａの上部側から熱が外部に直接放熱されてしまうことを防いでいる。言い換えれば、スイッチボタン枠１８は、操作者が、メインカバー１７ａの上部側に直接接触してしまうことを防いでいる。

また、図７に示すように、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌに、長手方向Ｎに貫通する貫通孔１２０ｒｈ、１２０ｌｈが形成されている。

貫通孔１２０ｒｈ、１２０ｌｈに挿通された固定部材であるネジ６０ｒ、６０ｌが、該ネジ６０ｒ、６０ｌの外周に被覆された断熱部材であるワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌを介してネジ穴１６ｒ、１６ｌに螺合されることにより、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌは内面１７ｎに、ワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌを介して固定される。

尚、ワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌは、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成されている。

また、ワッシャ６５ｒ、６５ｌは、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌと内面１７ｎとの間に位置している。

即ち、金属から構成されている下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌは、金属から構成されているメインカバー１７ａの内面１７ｎに直接接触しない構造となっている。

ワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌは、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成されていることにより、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱が、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌを介して外装部材１７のメインカバー１７ａに伝達されてしまい、メインカバー１７ａのネジ穴１６ｒ、１６ｌ付近が局所的に熱されてしまうことを防ぐ部材である。

尚、ワッシャ６５ｒ、６５ｌの内周面にネジ溝が形成されていれば、ワッシャ６５ｒ、６５ｌを、ネジ６０ｒ、６０ｌの外周に被覆させた際、ワッシャ６５ｒ、６５ｌは、ネジ６０ｒ、６０ｌの外周に螺合されるため、ワッシャ６５ｒ、６５ｌの脱落を防止することができる。

尚、その他のカメラヘッド３の構成は周知であるため、その説明は省略する。

このように、本実施の形態においては、内部ユニット１５０を外装部材１７の内面１７ｎのネジ穴１６ｕ、１６ｒ、１６ｌにそれぞれネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌを用いて固定する構造において、固定枠１２０の下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌは、ネジ６０ｒ、６０ｌが、ワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌを介してネジ穴１６ｒ、１６ｌに螺合されることにより、内面１７ｎに、ワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌを介して固定されると示した。

即ち、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌは、メインカバー１７ａに直接接触しないと示した。

また、内部ユニット１５０は、上部側固定部位１２０ｕ、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌ、放熱シート１４０を除いて、外装部材１７の内面１７ｎに非接触に固定されると示した。

このことによれば、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱が、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌから、メインカバー１７ａのネジ穴１６ｒ、１６ｌが形成された部位に伝達されてしまうことを、樹脂材料から構成された断熱部材であるワッシャ６５ｒ、６５ｌ、ブッシュ６６ｒ、６６ｌによって防ぐことができる。

即ち、メインカバー１７ａにおいて、操作者が触れる可能性があるネジ穴１６ｒ、１６ｌ付近が局所的に熱されてしまうことを防ぐことができる。

さらに、本実施の形態においては、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱は、固定枠１２０に接続されるとともに樹脂材料によって覆われた領域Ｒ１、Ｒ２に設けられた金属に伝達されると示した。

具体的には、固定枠１２０に、領域Ｒ１まで延出する放熱板１１０が接続されており、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱は、放熱板１１０、放熱シート１４０、リヤカバー１７ｂを介してヒートシンク１３０まで伝達され、その後、ケーブル固定枠４１を介してカメラケーブル１２の導体に伝達されると示した。即ち、外装カバー４０によって覆われた領域Ｒ１まで伝達された後、ケーブル１２に伝達されると示した。

さらに、固定枠１２０の上部側固定部位１２０ｕに、外装部材１７のメインカバー１７ａにおけるスイッチボタン枠１８によって覆われた領域Ｒ２が接続されており、撮像素子３３から固定枠１２０に伝熱された熱は、上部側固定部位１２０ｕ、ネジ６０ｕ、金属ワッシャ６１ｕを介して外装部材１７のメインカバー１７ａにおけるスイッチボタン枠１８によって覆われた領域Ｒ２に伝達されると示した。

このことによれば、撮像素子３３の熱、即ち、外装部材１７の内部１７ｉの熱は、領域Ｒ１、Ｒ２に位置する操作者によって非接触となる金属に逃がされて放熱されることから、操作者が直接接触するカメラヘッド３における金属部位には熱伝達され難い。

このため、外装部材１７の内部１７ｉの温度を低減することができるとともに、外装部材１７を金属から構成したとしても、操作者が接触する外装部材１７の部位やカメラヘッドの他の部位の温度を低減することができる。

以上から気密ケースを兼ねた１層の外装部材１７の内部ユニット１５０の固定部が、該外装部材１７の内部１７ｉの撮像ユニット１００の熱により局所的に熱されてしまうことを防ぐことができる構成を具備するカメラヘッド３を提供することができる。

尚、以下、変形例を、図８を用いて示す。図８は、図６の固定枠における上部側固定部位の形状の変形例を示す部分断面図である。

ところで、外装部材１７の内面１７ｎに内部ユニット１５０を固定する際、内部ユニット１５０の構成部品の破損を防ぐとともに、レンズ３０の光学精度を向上させるため、出来るだけ位置精度良く内部ユニット１５０が固定できる構造が望まれている。

具体的には、外装部材１７の内面１７ｎに対して、内部ユニット１５０は、該内部ユニット１５０の重心位置で固定することが好ましい。

これは、カメラヘッド３に衝撃や、振動等の負荷が加わった際における外装部材１７における内部ユニット１５０の固定部が破損、変形等した際のレンズ３０の光学偏芯等を考慮すると、内部ユニット１５０の重心位置で固定することが好ましいためである。

しかしながら、上述したように、外装部材１７を１層から構成するととともに内部ユニット１５０を重心位置で固定しようとすると、外装部材１７における内部ユニット１５０の固定部、即ち、内部ユニット１５０を固定するためのネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌが螺合されるネジ穴１６ｕ、１６ｒ、１６ｌの長手方向Ｎの位置が、メインカバー１７ａの基端から前方に離れてしまう。

その結果、ドライバ等の工具を用いたネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌの螺合作業、即ちカメラヘッド３の組立作業が行い難くなるといった問題があった。

具体的には、例えば、内部ユニット１５０を、メインカバー１７ａの基端の開口から内部に進入させ、各固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌを、メインカバー１７ａの固定部に当接させた後、各固定部位１２０ｕ、１２０ｒ、１２０ｌに形成された貫通孔１２０ｕｈ、１２０ｒｈ、１２０ｌｈを介してネジ穴１６ｕ、１６ｒ、１６ｌにドライバ等の工具を用いてネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌを螺合させる作業が難しくネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌを落下させてしまう可能性がある。

また、ネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌの貫通孔１２０ｕｈ、１２０ｒｈ、１２０ｌｈからの長手方向Ｎにおける落下を防ぐため、事前にネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌを貫通孔１２０ｕｈ、１２０ｒｈ、１２０ｌｈに挿通しておき、上述したようにネジ６０ｕ、６０ｒ、６０ｌの外周に落下防止用のワッシャ６１ｕ、６１ｒ、６１ｌを被覆させておく構成も考えられる。

しかしながら、この構成では、図５、図６に示すように、外装部材１７の内面１７ｎにおける固定部にワッシャ６１ｕ、６１ｒ、６１ｌが突き当たってしまうため、内部ユニット１５０の付き当て位置精度が落ちてしまい、固定後、内部ユニット１５０のレンズ３０が偏芯してしまう可能性がある。

そこで、図８に示すように、上部側固定部位１２０ｕの長手方向Ｎの略中央位置に摺割り１２０ｕｓが設けられ、該摺割り１２０ｕｓに、金属ワッシャ６１ｕが設けられる構成が考えられる。

このような構成によれば、金属ワッシャ６１ｕにより、従来と同様、ネジ６０ｕの脱落を防ぐことができる他、外装部材１７の内面１７ｎにおける固定部には、上部側固定部位１２０ｕが直接接触する。このため、内部ユニット１５０を位置精度良く固定することができるととともに、カメラヘッド３の組立性が向上する。

尚、以上の構成は、下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌにおいては適用できない。これは、上述したように、金属から構成された下部側固定部位１２０ｒ、１２０ｌが、外装部材１７に直接接触してしまうと熱が伝熱されてしまい、外装部材１７の固定部が局所的に熱されてしまうためである。

また、その他にも、ネジ６０ｕの頭が、メインカバー１７ａの基端付近まで位置する長さを有するネジ６０ｕを用いれば、ネジ穴１６ｕに対してドライバ等の工具を用いたネジ６０ｕを螺合させる作業がより容易になる他、ネジ６０ｕに伝達された熱のネジ６０ｕからの拡散性を向上させることもできる。

また、ネジ６０ｕを熱伝導率の高い材料から構成し、該ネジ６０ｕを筒状の放熱素材で覆う構成や、ネジ６０ｕの頭をローレット状にしてネジ６０ｕの頭の表面積を増やす構成にすれば、よりネジ６０ｕに伝達された熱のネジ６０ｕからの拡散性を向上させることができる。

尚、上述した本実施の形態においては、外装部材１７は、チタン等の金属から構成されていると示した。

これは、チタンは、他の金属に比べて高強度かつ軽いため、外装部材として用いるとカメラヘッド３を小型化及び軽量化し易くなるためである。

しかしながら、外装部材１７のメインカバー１７ａの内部１７ｉに設けられた撮像ユニット１００が発熱し、メインカバー１７ａに熱伝達されてしまうと、撮像ユニット１００近傍のメインカバー１７ａの部位が局所的に熱されてしまう可能性がある。

そこで、メインカバー１７ａの内面１７ｎに、熱伝導率の高い金属、例えば金のメッキが施されていても良い。

このことによれば、メインカバー１７ａの外表面に熱が伝わる前に、内面１７ｎにおいて熱が拡散することから、メインカバー１７ａの外表面の局所的な温度上昇を防ぐことができる。

尚、リヤカバー１７ｂの内面１７ｎにも金メッキが施されていても良い。このことによれば、メインカバー１７ａの内面１７ｎの熱を、リヤカバー１７ｂの内面１７ｎまで効率良く拡散することができる。即ち、外装部材１７全体から熱を逃がすことができるため、外装部材１７の一部が局所的に熱されてしまうことを効果的に防ぐことができる。

尚、以下、変形例を、図９〜図１２を用いて示す。図９は、図３の内部ユニットの外装部材の変形例の構成を、外装カバー及びカメラケーブルとともに概略的に示す図、図１０は、図９の外装カバーを拡大して示す部分断面図、図１１は、図９中のXI線で囲った部位を拡大して示す部分断面図、図１２は、図１１の水密シールが設けられる位置の変形例を示す部分断面図である。

上述したように、外装部材１７を１層から構成して、内部１７ｉに内部ユニット１５０を気密封止した後、内部ユニット１５０の不具合等により、外装部材１７を開封して気密を解除する必要が生じる。この場合、例えばメインカバー１７ａの基端外周全体に、リヤカバー１７ｂの先端外周全体を溶接する構成を用いていると、全周の溶接部を削って開封しなければならない。

このため、切削加工が大変である他、メインカバー１７ａの基端外周の肉厚を余分に増やして削りシロを設けておかないと、高価なチタンから構成された外装部材１７の再利用が出来なくなってしまうといった問題があった。

尚、以上の問題は、メインカバー１７ａの先端外周に図示しない先端カバーを溶接して気密に固定する構成においても同様である。

このような問題に対応するため、図９〜図１１に示すように、外装部材１７を、前方突出部１７ｔ１、後方突出部１７ｔ２を有するメインカバー１７ｇ、前方突出部１７ｔ１を有する先端カバー１７ｆ、後方突出部１７ｔ２を有するリヤカバー１７ｈの３つから構成しても良い。

このような構成においては、メインカバー１７ｇの先端に対して先端カバー１７ｆが、各前方突出部１７ｔ１において全周に溶接固定され、メインカバー１７ｇの基端に対してリヤカバー１７ｈが、各後方突出部１７ｔ２において全周に溶接部３０２において固定される。

尚、各突出部１７ｔ１、１７ｔ２の長手方向Ｎのおける長さは、レーザ溶接における溶接部３０２の溶接深さの２倍以上に設定されている。

よって、外装部材１７を開封する際は、外装部材１７のリヤ側であれば、図１１の点線に示すように、後方突出部１７ｔ２を削り込めば良い。

その結果、後方突出部１７ｔ２が削れるだけのため、再度、後方突出部１７ｔ２を溶接すれば、簡単に外装部材１７を後方突出部１７ｔ２が無くなるまで、複数回再利用することができる。

さらに、削られる後方突出部１７ｔ２は、外装部材１７の内部１７ｉから離間した位置に設けられているため、削り屑が内部１７ｉに進入してしまうことを防ぐことができる。

尚、このことは、外装部材１７のフロント側、即ち前方突出部１７ｔ１においても同様である。

また、リヤカバー１７ｈ側のみ図示するが、図１１に示すように、後方突出部１７ｔ２は、外装カバー４０により外周が水密的に覆われていることから、外部に露出されない。

さらに、図１１に示すように、外装カバー４０の先端は、メインカバー１７ｇの基端面に突き当たっており、外装カバー４０の先端側の内周面は、水密シール３０３を介して後方突出部１７ｔ２の外周面に当接していることにより、水密性が保持されている。

尚、図１２に示すように、水密シール３０３は、外装カバー４０の先端とメインカバー１７ｇの基端面との間に設けられていても構わない。

よって、外装部材１７の開封のため、後方突出部１７ｔ２を削ったとしても、カメラヘッド３の外観が変化することが無く、また水密性にも影響がない。

尚、以下、変形例を、図１３を用いて示す。図１３は、図３のカプラ部用の固定ネジの周辺構成を拡大して概略的に示す部分断面図である。

上述したように、カプラ部１５が、固定ネジ３２が用いられてメインカバー１７ａの先端１７ａｋ側に固定される構成においては、先端１７ａｋ内に固定されている観察窓３１の熱が固定ネジ３２を介したカプラ部１５に伝達されやすい。

その結果、カプラ部１５に内視鏡２のアイピース９を接続すると、カプラ部１５の熱により、観察窓３１が曇りやすくなってしまうといった問題があった。

また、固定ネジ３２の前後に水密用のＯリングを用いると、固定ネジ３２とメインカバー１７ａの先端１７ａｋ側との接触面積が増えてしまい、外観形状が複雑になってしまうといった問題もあった。

このような問題に鑑み、図１３に示すように、メインカバー１７ａの先端１７ａｋ側の外周と固定ネジ３２の内周との間に、断熱用のゴムシート３１０が設けられ、固定ネジ３２の外周とカプラ部１５の内周との間に、断熱用のゴムシート３１１が設けられていることにより水密性を確保する構成を用いても良い。

このような構成によれば、ゴムシート３１０により、先端１７ａｋと固定ネジ３２との接触面積が減るとともに、ゴムシート３１０による断熱効果のため、カプラ部１５側への熱伝達が減少する。

よって、カプラ部１５にアイピース９を接続した際に、観察窓３１を曇り難くすることができる。

さらに、ゴムシート３１０、３１１を挟むだけの簡単な構成のため、外観も簡素化されることから、洗浄消毒性も向上する。

尚、固定ネジ３２を、チタンや樹脂等の熱伝導率の低い材料から構成しても良い。このことによれば、固定ネジ３２を介した伝熱性が低下することから、より一層、観察窓３１が曇り難くなる。

上述した図３に示すように、外装部材１７の内部１７ｉにおいて、撮像素子３３の後方に、Ｌ字状に折り曲げられた基板フォルダ２００に保持されるとともに撮像素子３３に電気的に接続された各種基板が設けられていると示した。

ここで、基板フォルダ２００は、オートクレーブ処理における高温高圧蒸気に耐熱性の有る樹脂材料から構成されている必要があるが、耐熱性を有する樹脂材料は限られており、例えば、テフロン（登録商標）、レーデル（登録商標）が挙げられる。

しかしながら、テフロン（登録商標）は、耐熱性や折り曲げ性はあるものの成形性が悪く、レーデル（登録商標）は、耐熱性はあるものの硬いため、Ｌ字状に折り曲げて成形することが難しいといった問題があった。

このような問題に鑑み、基板フォルダ２００を、２部品から構成し、各部品の端部をヒンジ固定することにより、ヒンジを介してＬ字状に形成しても良い。

このような構成によれば、曲げ性、成形性を考慮することなく、耐熱性を有する樹脂材料を基板フォルダ２００に用いることが出来るため、低コスト化を図ることができる他、樹脂材料の選択範囲が広がる。

上述したように、本実施の形態においては、外装部材１７は、チタンから構成されていると示した。

しかしながら、チタン表面は、通常は安定した酸化膜で覆われているため変色し難いが、外観を向上させるため、外表面に化学研磨やブラストを施すと酸化膜が不安定になるため、オートクレーブ処理後、変色しやすいといった問題があった。

このような問題に鑑み、チタン製の外装部材１７の外表面に、酸化を促進する材質（アルミナ等）を用いて、小さい形状（φ４５〜５３μｍ）のメディアでブラストを行い、外表面にブラストが残留して安定した酸化膜を形成しても良い。

但し、この状態では、外観は変化しないため、外装部材１７の外表面に、光沢を抑えることにより外観品位を向上させるため、ジルコニア（ガラス可）等を用いて大きい形状（φ１２５〜２５０μｍ）のメディアでブラストを行っても良い。

このことによれば、チタン製の外装部材１７の外表面に、安定した酸化膜を作り出せるとともに、外観品位を向上させることができるため、オートクレーブ処理後であっても外観の変色を防止することができる。

尚、以下、変形例を、図１４を用いて示す。図１４は、図５中のXIV-XIV線に沿う内部ユニットの断面を概略的に示す図である。

通常、内部ユニット１５０の放熱板１１０は、フレーム２８に対して複数のネジが用いられて固定されているが、ネジ固定部を減らす構造が望まれていた。

よって、図５、図１４に示すように、フレーム２８の一部が外側に突出された突出部２８ｄが形成され、突出部２８ｄ内に、放熱板１１０の一部がスライドされて係止されることにより、放熱板１１０のネジ固定部を１箇所減らす構成にしても良い。

また、基板フォルダ２００とフレーム２８との間に弾力性を有する放熱シート３４０が設けられることにより、放熱板１１０の一部は、図１４に示すように、放熱シート３４０の弾性力により、突出部２８ｄに押し付けられて係止される。このことから、突出部２８ｄから放熱板１１０の一部が抜けてしまうことが防がれる。

また、基板フォルダ２００内に保持された基板は発熱するが、熱は、基板フォルダ２００に接触する放熱シート３４０を介して確実に放熱板１１０に伝達されることから、基板フォルダ２００内に保持された基板の熱の放熱性を向上させることもできる。

図３において上述したように、フレキシブル基板３８は、Ｕ字状に折り曲げられて、端部のコネクタ３８ｂが基板３２０に電気的に接続されている。このことにより、リヤカバー１７ｂ内においてフレキシブル基板３８がコンパクトに配置されている。

しかしながら、この構成においては、フレキシブル基板３８が導通ピン４２に接触してしまうことを防ぐ絶縁シートを配置するスペースを確保することが難しい。

よって、図３に示すように、絶縁シートの代わりに、フレキシブル基板３８の導通ピン４２に対向する部位に、ポリイミドの補強シート３８ｈが設けられていても構わない。

このような構成によれば、カメラヘッド３の小型化を実現しつつ、確実に補強シート３８ｈにより、フレキシブル基板３８と導通ピン４２との絶縁性を確保することができる。

本出願は、２０１６年２月２日に日本国に出願された特願２０１６−０１８１１９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、図面に引用されたものである。

Claims (10)

1. 内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材と、
   前記外装部材の前記内部に設けられた、発熱体を有する内部ユニットと、
   前記内部ユニットに設けられた、該内部ユニットを保持するとともに前記内部ユニットを前記外装部材の内面に固定する少なくとも１つの固定部位を有する、金属から構成された保持部材と、
   前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位と前記外装部材の前記内面の固定部との間に設けられた、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成された断熱部材と、
   を具備し、
   前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位は、前記外装部材の前記固定部に対して前記断熱部材を介して固定部材により固定されており、
   前記断熱部材は、前記固定部材の外周に被覆されていることを特徴とする内視鏡用撮像装置。
2. 内部を気密に保持するとともに金属から１層に構成された外装部材と、
   前記外装部材の前記内部に設けられた、発熱体を有する内部ユニットと、
   前記内部ユニットに設けられた、該内部ユニットを保持するとともに前記内部ユニットを前記外装部材の内面に固定する少なくとも１つの固定部位を有する、金属から構成された保持部材と、
   前記保持部材における少なくとも１つの前記固定部位と前記外装部材の前記内面の固定部との間に設けられた、金属よりも熱伝導率の低い部材から構成された断熱部材と、
   を具備し、
   前記保持部材は、該保持部材の一部が前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われた領域に設けられた金属に接続されていることを特徴とする内視鏡用撮像装置。
3. 前記外装部材は、該外装部材の一部が前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われているとともに、前記保持部材の前記固定部位は、複数から構成されており、
   複数の前記固定部位の内、前記外装部材における前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われた領域に対向する前記固定部位は、前記外装部材の前記固定部に接触して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像装置。
4. 前記外装部材は、該外装部材の一部が前記金属よりも熱伝導率の低い部材を有する撮像操作に用いられるスイッチユニットによって覆われていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用撮像装置。
5. 前記外装部材は、端部側の外周が、前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われており、
   前記保持部材に、前記外装部材の前記端部内まで延出される金属から構成された外装部材内伝熱部材が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像装置。
6. 前記外装部材の前記端部に、外周が前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われた金属から構成された口金が、金属から構成された外装部材外伝熱部材を介して接続されていることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡用撮像装置。
7. 前記口金に、内部に金属の導体を有するとともに該導体の外周が前記金属よりも熱伝導率の低い部材によって覆われたケーブル部が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用撮像装置。
8. 前記発熱体は、撮像素子を有する撮像ユニットであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像装置。
9. 前記金属よりも熱伝導率の低い部材は、樹脂材料であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像装置。
10. 前記熱伝導率の低い部材によって覆われた領域に設けられた金属は、放熱シートとリヤカバーとを具備しており、
    前記放熱シートは、前記外装部材内伝熱部材の基端面において、前記リヤカバーの内面に押し潰された状態において、前記内面に面接触して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡用撮像装置。

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