JP6557162B2

JP6557162B2 - 内視鏡

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Publication number: JP6557162B2
Application number: JP2016034400A
Authority: JP
Inventors: 亮北野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: CN107115088B; EP3210523A1; US10591713B2; JP2017148298A; US20170248780A1; CN107115088A

Description

本発明は、内視鏡に関する。

内視鏡の挿入部の先端部に搭載される撮像装置は、一般に、イメージセンサと、イメージセンサが実装される回路基板とを備え、挿入部に挿通された複数の電線が回路基板に接続される。

特許文献１に記載された撮像装置は、イメージセンサと回路基板とを覆うケース部材（カバー部材）を有している。

特開２０１５−５８１１８号公報

イメージセンサと回路基板との接続を保護し、且つ、回路基板と電線との接続の耐久性を高める上では、イメージセンサから回路基板と電線との接続部までを含む範囲を剛性の高いケース部材で覆うことが望ましい。しかし、イメージセンサと回路基板の全体をケース部材で覆う構成においては、イメージセンサに対する回路基板の取り付け位置に誤差が生じると、イメージセンサと回路基板をケース部材に収容できなくなる場合がある。なお、取り付け位置の誤差を見込んでケース部材の寸法を大きめに選定すると、撮像装置の大型化を招き、内視鏡の挿入部の細径化を阻害してしまうため好ましくない。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、イメージセンサに対する回路基板の取り付け位置に誤差が生じてもこのイメージセンサと回路基板をケース部材に収容可能な内視鏡を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
体腔内に挿入される挿入部の先端部に撮像装置を備えた内視鏡であって、
前記撮像装置は、
受像面が前記挿入部の長手方向に交差するよう配置され、前記受像面にて結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記受像面とは反対側の端子が設けられた面に対向し、前記固体撮像素子の前記端子と電気的に接続する接続面を有したリジッド回路基板と、
前記固体撮像素子及び前記回路基板の一部を覆うカバー部を含むケース部材と、を有し、
前記リジッド回路基板は、前記挿入部の長手方向に直交する幅方向の長さがそれぞれ異なる幅広部及び幅狭部を有し、
前記カバー部は、一対の側壁と前記一対の側壁に架け渡された天井壁を有し、前記一対の側壁には、前記幅方向に見て、前記リジッド回路基板の前記幅広部と直交する方向で前記幅広部と対応する位置に第１切欠部が設けられた、内視鏡。

本発明によれば、リジッド回路基板は幅広部及び幅狭部を有し、ケース部材のカバー部の一対の側壁には、挿入部の長手方向に直交する幅方向に見て、幅広部と直交する方向でこの幅広部と対応する位置に第１切欠部が設けられているため、イメージセンサに対する回路基板の取り付け位置に誤差が生じても、イメージセンサと回路基板をケース部材に収容できる。その結果、取り付け位置の誤差を見込んでケース部材の寸法を大きめに選定する必要がないため、内視鏡の挿入部の細径化が可能であり、かつ、ケース部材による撮像装置の耐久性を高めることができる。

本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例の構成図である。図１の内視鏡の挿入部の先端部に搭載された撮像装置の斜視図である。図１の内視鏡の挿入部の先端部に搭載された撮像装置の別角度の斜視図である。図２の撮像装置の下面図である。図２の撮像装置の内部の斜視図である。図２の撮像装置の断面図である。図１の内視鏡の挿入部の先端部及び湾曲部の横断面図である。図１の内視鏡の挿入部の先端部及び湾曲部の縦断面図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例を示す。

内視鏡システム１は、内視鏡２と、光源ユニット３と、プロセッサユニット４とを備える。内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部６と、挿入部６に連なる操作部７と、操作部７から延びるユニバーサルコード８とを有し、挿入部６は、先端部１０と、先端部１０に連なる湾曲部１１と、湾曲部１１と操作部７とを繋ぐ軟性部１２とで構成されている。

先端部１０には、観察部位を照明するための照明光を出射する照明光学系や、観察部位を撮像する撮像装置及び撮像光学系などが設けられている。湾曲部１１は挿入部６の長手軸と直交する方向に湾曲可能に構成されており、湾曲部１１の湾曲動作は操作部７にて操作される。また、軟性部１２は、挿入部６の挿入経路の形状に倣って変形可能な程に比較的柔軟に構成されている。

操作部７には、先端部１０の撮像装置の撮像動作を操作するボタンや、湾曲部１１の湾曲動作を操作するノブなどが設けられている。また、操作部７には、電気メスなどの処置具が導入される導入口１３が設けられており、挿入部６の内部には、導入口１３から先端部１０に達し、処置具が挿通される処置具チャンネル１４が設けられている。

ユニバーサルコード８の末端にはコネクタ９が設けられ、内視鏡２は、コネクタ９を介して、先端部１０の照明光学系から出射される照明光を生成する光源ユニット３、及び先端部１０の撮像装置によって取得される映像信号を処理するプロセッサユニット４と接続される。プロセッサユニット４は、入力された映像信号を処理して観察部位の映像データを生成し、生成した映像データをモニタ５に表示させ、また記録する。

挿入部６及び操作部７並びにユニバーサルコード８の内部にはライトガイドや電線群が収容されている。光源ユニット３にて生成された照明光がライトガイドを介して先端部１０の照明光学系に導光され、先端部１０の撮像装置とプロセッサユニット４との間で信号や電力が電線群を介して伝送される。

図２から図６は、挿入部６の先端部１０に搭載された撮像装置の構成を示す。

撮像装置２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementaly Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどのイメージセンサ（固体撮像素子）２１と、イメージセンサ２１の受像面２１ａに被写体像を結像させる撮像光学系を収納した鏡筒２２と、イメージセンサ２１及び鏡筒２２を保持したセンサホルダ２３と、イメージセンサ２１が実装された回路基板２４と、イメージセンサ２１及び回路基板２４の一部を覆うケース部材２８と、を備える。

センサホルダ２３は、撮像光学系の光軸Ｂ（図６）に沿って移動可能に鏡筒２２を保持しており、鏡筒２２が移動されて撮像光学系に対するイメージセンサ２１の位置が調整可能となっている。鏡筒２２は、イメージセンサ２１の位置決めがなされた後に、例えば接着剤などによってセンサホルダ２３に固定される。

イメージセンサ２１は、その受像面２１ａが挿入部６の長手方向に交差して配置され、受像面２１ａにて結像された光学画像を光電変換する。受像面２１ａの法線方向に見た場合のイメージセンサ２１の外径は１ｍｍ四方以下である。イメージセンサ２１の受像面２１ａとは反対側の背面には信号や電力が入出力される複数の端子２６が設けられている。

回路基板２４は、センサ接続部３０と、電線接続部３１とを有する。センサ接続部３０は、イメージセンサ２１の受像面２１ａとは反対側の端子２６が設けられた面に対向し、イメージセンサ２１の端子２６と電気的に接続する接続面３０ａを有している。

センサ接続部３０の接続面３０ａには複数のランド２５が形成されている。センサ接続部３０はイメージセンサ２１の背面に添えられ、イメージセンサ２１の背面に設けられた端子２６がセンサ接続部３０のランド２５に接続されている。

回路基板２４は、挿入部６の長手方向に直交する幅方向（図４の矢印Ｗの方向）に見てＬ字状に形成されたリジッド回路基板であって、センサ接続部３０と電線接続部３１とは略直交している。すなわち、本実施形態では、回路基板２４を構成する２つの脚部のうちの一方がセンサ接続部３０を構成し、他方が電線接続部３１を構成している。センサ接続部３０は、イメージセンサ２１の背面に添えられてイメージセンサ２１の受像面２１ａと平行に配置されている。電線接続部３１は受像面２１ａと略垂直に配置され、イメージセンサ２１の背後で受像面２１ａの法線方向に延びている。なお、回路基板２４はフレキシブル回路基板であってもよい。

電線接続部３１にもまた複数のランド３２が形成されており、電線接続部３１の基板面に沿って平面状に並べられた複数の電線２７それぞれの端末部の先端部分に露出された中心導体が電線接続部３１のランド３２に接続されている。回路基板２４及び回路基板２４に実装されたイメージセンサ２１は、複数の電線２７を介してプロセッサユニット４に接続されている。なお、複数の電線２７によって伝送ケーブルが構成されている。

回路基板２４は、挿入部６の長手方向に直交する幅方向（図４の矢印Ｗの方向）の長さがそれぞれ異なる幅広部２４Ａ及び幅狭部２４Ｂを有している。幅広部２４Ａは、電線接続部３１の電線２７が接続される側の端部３１ａからセンサ接続部３０の近傍に至る部分に形成されている。回路基板２４の幅広部２４Ａ以外の部分が幅狭部２４Ｂを形成し、センサ接続部３０は幅狭部２４Ｂに属する。

ケース部材２８は、複数の電線２７を保持する保持部３３と、イメージセンサ２１及び回路基板２４の一部を覆うカバー部３４とを有する。

カバー部３４は、一対の側壁３５及び一対の側壁３５に架け渡された天井壁３６によって構成されている。

一対の側壁３５は、イメージセンサ２１の受像面２１ａの法線に沿う回路基板２４の一対の側面に沿って設けられている。一対の側壁３５の各々には、挿入部６の長手方向に直交する幅方向（図４の矢印Ｗの方向）に見て、回路基板２４の幅広部２４Ａと干渉せずに、幅広部２４Ａと直交する方向で幅広部２４Ａと対応する位置に第１切欠部５１が設けられている。また、回路基板２４の幅狭部２４Ｂの一部は、イメージセンサ２１側に延びる一対の側壁３５によって隙間Ｄ（図４）を介して幅方向（矢印Ｗ方向）に挟まれている。一対の側壁３５は、イメージセンサ２１側の各先端部が接着剤などによってセンサホルダ２３に固定される。

天井壁３６は、回路基板２４の電線接続部３１のランド３２が形成されている基板面、及びランド３２に接続された電線２７の端末部を覆っている。天井壁３６の、回路基板２４の接続面３０ａが設けられた脚部、すなわちセンサ接続部３０の端部側には、第２切欠部５２が設けられている。第２切欠部５２は、天井壁３６のセンサ接続部３０に対応する位置からイメージセンサ２１側に設けられている。

保持部３３は、カバー部３４の一対の側壁３５それぞれに設けられた一対の延長側壁３７によって構成されている。一対の延長側壁３７は、イメージセンサ２１の受像面２１ａの法線に沿ってカバー部３４の後方に延びており、回路基板２４の電線接続部３１の基板面に沿って平面状に並ぶ複数の電線２７を並び方向に挟んで配置されている。

一対の延長側壁３７それぞれの先端部には押え片３８が設けられており、押え片３８は、一対の延長側壁３７の間に挟まれた複数の電線２７に電線接続部３１の基板面とは反対側から重なって配置されている。これにより、電線接続部３１の基板面上での複数の電線２７の平面状の並びが、電線接続部３１の後方においても維持される。

複数の電線２７に重なった押え片３８は、カバー部３４の天井壁３６よりも電線接続部３１側に寄って配置されており、押え片３８と天井壁３６との間には段差が形成されている。

図７及び図８は、撮像装置２０が搭載された挿入部６の先端部１０、及び湾曲部１１の構成を示す。

先端部１０には、上記の撮像装置２０と、処置具チャンネル１４の先端部とが設けられており、また、ライトガイド４０を介して光源ユニット３から導光される照明光を出射する照明光学系なども設けられる。

イメージセンサ２１及び鏡筒２２を保持したセンサホルダ２３は、例えばステンレス鋼材などの金属材料からなる先端硬質部４１に形成された収容孔に収容され、先端硬質部４１に固定されている。処置具チャンネル１４の先端部や照明光学系もまた、先端硬質部４１に形成された収容孔にそれぞれ収容され、先端硬質部４１に固定されている。

先端硬質部４１に固定されたセンサホルダ２３によって保持されているイメージセンサ２１の受像面２１ａは挿入部６の長手軸Ａに対して略垂直に配置されており、受像面２１ａに対して略垂直な電線接続部３１は長手軸Ａに沿って配置されている。

湾曲部１１は、長手軸Ａに沿って並ぶ複数の環状の駒４２を含み、これらの駒４２により、撮像装置２０の回路基板２４に接続された複数の電線２７や処置具チャンネル１４やライトガイド４０などを収容する管体として構成されている。

隣り合う二つの駒４２は、長手軸Ａに略直交する軸線上に配置された一対のピン４３によって軸線まわりに回動可能に連結されている。隣り合う二つの駒４２の個々の回動が合わさることによって、湾曲部１１は全体として湾曲する。

湾曲部１１は、操作部７から軟性部１２（図１参照）を経て湾曲部１１に挿通された一対のワイヤ４４によって動作される。操作部７での操作に伴い、一対のワイヤ４４のうち一方のワイヤ４４が牽引され、他方のワイヤ４４が繰り出され、これにより湾曲部１１は動作されて湾曲する。

湾曲部１１を構成する複数の駒４２のうち、先端部１０側の先頭の駒４２が先端部１０の先端硬質部４１に接合され、先端部１０と湾曲部１１とは接続されている。センサホルダ２３が先端硬質部４１に固定された撮像装置２０の回路基板２４及びケース部材２８は、挿入部６において挿入部６の軸方向に先端部１０に隣接する部位である先頭の駒４２の内側に配置されている。

先頭の駒４２と先頭の駒４２に隣り合う駒４２とを連結している一対のピン４３それぞれの頭部４３ａは、これらの駒４２の内径側に突出している。一対のピン４３の間は、挿入部６の軸方向と直交する一対のピン４３の対向方向に狭窄しており、対向方向と平行な方向の挿入部６の内径が一対のピン４３の配置箇所を挿入部６の軸方向に挟み込む前後の箇所より小さい狭窄部となっている。

先頭の駒４２の内側に配置されているケース部材２８の保持部３３は、挿入部６の内部の狭窄部である一対のピン４３の間に配置されており、一対のピン４３の間で、回路基板２４の電線接続部３１に接続された複数の電線２７を保持している。

上記説明した本実施形態によれば、回路基板２４は、挿入部６の長手方向に直交する幅方向（図４の矢印Ｗの方向）の長さがそれぞれ異なる幅広部２４Ａ及び幅狭部２４Ｂを有し、ケース部材２８のカバー部３４の一対の側壁３５には、回路基板２４の幅広部２４Ａと対応する位置に第１切欠部５１が設けられている。このため、イメージセンサ２１に対する回路基板２４の取り付け位置に、図４に示す矢印Ｗの方向の誤差が生じても、回路基板２４の幅広部２４Ａとケース部材２８とが干渉せずに、イメージセンサ２１と回路基板２４をケース部材２８に収容できる。また、ケース部材２８のカバー部３４の天井壁３６には、センサ接続部３０に対応する位置からイメージセンサ２１側に第２切欠部５２が設けられている。このため、イメージセンサ２１に対する回路基板２４の取り付け位置に、図４に示す矢印Ｗに垂直な天井壁３６方向の誤差が生じても、回路基板２４とケース部材２８とが干渉せずに、イメージセンサ２１と回路基板２４をケース部材２８に収容できる。その結果、取付位置の誤差を見込んでケース部材２８の寸法を大きめに選定する必要がないため、内視鏡２の挿入部６の細径化が可能であり、かつ、ケース部材２８による撮像装置２０の耐久性を高めることができる。特に本実施形態ではイメージセンサ２１の外径が１ｍｍ四方以下であり、撮像装置２０の寸法に高い精度が求められるが、上述したように回路基板２４とケース部材２８とが干渉しないため、撮像装置２０を高い精度で小型化できる。

また、回路基板２４には、複数の電線２７が幅広部２４Ａに接続されているので、回路基板２４と電線２７との電気的接続部であるランド３２の面積を小さくする必要がない。よって、回路基板２４に対する複数の電線２７の接続強度の低下を招くことはない。

また、回路基板２４の幅狭部２４Ｂの一部がケース部材２８の一対の側壁３５によって隙間Ｄ（図４）を介して挟まれているので、イメージセンサ２１に対する回路基板２４の取り付け時に、図４に示す矢印Ｗの方向に隙間Ｄ分の誤差が生じても、この誤差は隙間Ｄの存在により許容される。

なお、本実施形態では、回路基板２４がＬ字状に形成されているが、その他の形状、例えば平板状の回路基板２４を採用することも可能である。

以上説明したとおり、本明細書に開示された内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部の先端部に撮像装置を備えた内視鏡であって、上記撮像装置は、受像面にて結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、上記固体撮像素子の上記受像面とは反対側の端子が設けられた面に対向し、上記固体撮像素子の上記端子と電気的に接続する接続面を有した回路基板と、上記固体撮像素子及び上記回路基板の一部を覆うケース部材と、を有し、上記回路基板は、上記挿入部の長手方向に直交する幅方向の長さがそれぞれ異なる幅広部及び幅狭部を有し、上記ケース部材には、上記幅方向に見て、上記回路基板の上記幅広部と直交する方向で上記幅広部と対応する位置に第１切欠部が設けられている。

また、上記回路基板の上記幅広部に、伝送ケーブルが電気的に接続される。

また、上記固体撮像素子は、上記受像面が上記挿入部の長手方向に交差するよう配置され、上記回路基板が、上記幅方向に見てＬ字状に形成され、上記回路基板を構成する２つの脚部のうちの１つに上記接続面が設けられ、上記ケース部材の上記接続面が設けられた脚部の端部側には第２切欠部が設けられている。

また、上記回路基板の上記幅狭部の少なくとも一部が、上記ケース部材によって隙間を介して上記幅方向に挟まれている。

また、上記固体撮像素子の上記受像面の法線方向に見た場合の上記固体撮像素子の外径は１ｍｍ四方以下である。

１内視鏡システム
２内視鏡
２０撮像装置
２１イメージセンサ
２１ａ受像面
２２鏡筒（撮像光学系）
２３センサホルダ
２４回路基板
２４Ａ幅広部
２４Ｂ幅狭部
２６端子
２７電線
２８ケース部材
３０センサ接続部
３０ａ接続面
３１電線接続部
３３保持部
３４カバー部
５１第１切欠部
５２第２切欠部

Claims

体腔内に挿入される挿入部の先端部に撮像装置を備えた内視鏡であって、
前記撮像装置は、
受像面が前記挿入部の長手方向に交差するよう配置され、前記受像面にて結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記受像面とは反対側の端子が設けられた面に対向し、前記固体撮像素子の前記端子と電気的に接続する接続面を有したリジッド回路基板と、
前記固体撮像素子及び前記回路基板の一部を覆うカバー部を含むケース部材と、を有し、
前記リジッド回路基板は、前記挿入部の長手方向に直交する幅方向の長さがそれぞれ異なる幅広部及び幅狭部を有し、
前記カバー部は、一対の側壁と前記一対の側壁に架け渡された天井壁を有し、前記一対の側壁には、前記幅方向に見て、前記リジッド回路基板の前記幅広部と直交する方向で前記幅広部と対応する位置に第１切欠部が設けられた、内視鏡。
請求項１に記載の内視鏡であって、
前記リジッド回路基板の前記幅広部には、伝送ケーブルが電気的に接続される、内視鏡。
請求項１又は２に記載の内視鏡であって、
前記リジッド回路基板は、前記幅方向に見てＬ字状に形成され、
前記リジッド回路基板を構成するＬ字の２つの脚部のうちの１つに前記接続面が設けられ、
前記天井壁の前記接続面が設けられた脚部の端部側には第２切欠部が設けられた、内視鏡。
請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡であって、
前記回路基板の前記幅狭部の少なくとも一部は、前記一対の側壁によって隙間を介して前記幅方向に挟まれた、内視鏡。
請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡であって、
前記固体撮像素子の前記受像面の法線方向に見た場合の前記固体撮像素子の外径は１ｍｍ四方以下である、内視鏡。