JP6655343B2

JP6655343B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JP6655343B2
Application number: JP2015203816A
Authority: JP
Inventors: 亮北野; 孝矢代
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: CN106886088A; JP2017074254A; US20170108692A1; US10168529B2; CN106886088B

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。回路基板としては、典型的には比較的小さく畳むことができるフレキシブル回路基板が用いられるが、リジッド回路基板が用いられる場合もある（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１３−１２３６２８号公報特開２０１４−２０４２７５号公報特開２０１５−６２５５５号公報

内視鏡の挿入部のさらなる細径化が求められており、挿入部の細径化の求めに応じ、先端部に搭載される撮像装置にも小型化が求められている。イメージセンサの受像面が挿入部の長手軸に略直交して配置される撮像装置にあってはイメージセンサの小型化が肝要であり、例えば外形が１ｍｍ四方に収まる程に極めて小型なイメージセンサの使用が要請されている。

撮像装置の小型化には、イメージセンサが実装される回路基板の小型化も肝要である。特許文献２に記載された撮像装置では、挿入部の長手軸に平行にみて、フレキシブル回路基板がイメージセンサの外周の内側に収まるようにフレキシブル回路基板が畳まれ、回路基板の小型化が図られている。

しかし、イメージセンサの外周の内側に収まるようにフレキシブル回路基板が畳まれると、イメージセンサの端子と接続されるフレキシブル回路基板のランドの近傍にフレキシブル回路基板の曲げ部が設けられることになり、イメージセンサが小型になるほどにランドと曲げ部との距離が短縮される。ランドと曲げ部との距離が短縮されると、回路基板が曲げられた際に、イメージセンサの端子とフレキシブル回路基板のランドとが剥離する虞がある。

特許文献１に記載された撮像装置では、イメージセンサが実装されるフレキシブル回路基板の実装面とは反対側の背面を支持する支持部材が設けられ、支持部材によってフレキシブル回路基板の曲げ起点が設定され、イメージセンサの端子とフレキシブル回路基板のランドとの剥離が抑制されている。しかし、イメージセンサが小型になるほどに、イメージセンサの外周の内側に収まるように畳まれたフレキシブル回路基板の曲げ部の曲率半径は小さくなり、フレキシブル回路基板が折損する虞がある。

特許文献３に記載された撮像装置ではリジッド回路基板が用いられており、リジッド回路基板では、曲げに伴うイメージセンサの端子と回路基板のランドとの剥離や回路基板の折損は生じないものの、イメージセンサが小型になるほどに、イメージセンサの外周の内側に収めるうえで基板厚みが薄くならざるを得ない。基板厚みが薄くなることによってリジッド回路基板の強度は低下し、電線を介して作用する外力などによって破損する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、内視鏡の挿入部の細径化を可能とし、且つ耐久性を高めることを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡は、挿入部の先端部に設けられ、受像面が上記挿入部の長手軸に交差して配置されたイメージセンサと、上記イメージセンサの外周を囲って上記イメージセンサを保持しているセンサホルダと、上記イメージセンサの上記受像面とは反対側の背面に設けられている端子と接続されたランドが設けられているセンサ接続部、及び電線と接続されたランドが設けられている電線接続部を有する回路基板と、を備え、上記イメージセンサは、上記挿入部の長手軸に垂直な方向に互いに対向する第１側面及び第２側面を有し、上記挿入部の長手軸からみて、上記イメージセンサの中心が上記センサホルダの中心に対して上記第１側面と上記第２側面との対向方向に沿って上記第１側面側にずれた状態で、上記イメージセンサは上記センサホルダに保持されており、上記挿入部の長手軸からみて、上記センサ接続部と上記電線接続部とは、上記イメージセンサの中心に対して上記第２側面側において相互に接続されており、上記イメージセンサの中心側を内側とし、上記第１側面と上記第２側面との対向方向に沿った反対側を外側とした場合の上記センサ接続部と上記電線接続部との接続箇所の外側エッジは、上記第２側面の外側に位置している。

本発明によれば、内視鏡の挿入部の細径化を可能とし、且つ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の断面図である。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３の撮像装置の分解斜視図である。図３の撮像装置の側面図である。図３の撮像装置の背面図である。図３の撮像装置の変形例の側面図である。図７の撮像装置の背面図である。図３の撮像装置の変形例の側面図である。図９の撮像装置の背面図である。

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回転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設けられている。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は、挿入部６の先端部１０の内部の構成を示す。

先端部１０には、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、図示は省略するが、ライトガイド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。

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が実装されたフレキシブル回路基板２４と、を備える。

センサホルダ２３は、撮像光学系の光軸Ｂに沿って移動可能に鏡筒２２を保持しており、鏡筒２２が移動されることにより、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２５に形成された収容孔に収容され、先端硬質部２５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２５に形成された収容孔にそれぞれ収容され、先端硬質部２５に固定されている。

センサホルダ２３が先端硬質部２５に固定された状態で、鏡筒２２に収納された撮像光学系の光軸Ｂは挿入部６の長手軸Ａと略平行に配置され、撮像光学系によって被写体像が結像されるイメージセンサ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いる。

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。

イメージセンサ２１が実装されたフレキシブル回路基板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及び電線接続部３１には複数のランドがそれぞれ形成されている。センサ接続部３０がイメージセンサ２１の背面に添えられ、センサ接続部３０のランド３０ａとイメージセンサ２１の背面に設けられた端子２６とが接続されている。電線接続部３１のランド３１ａには電線２７の端末部が接続されており、フレキシブル回路基板２４及びフレキシブル回路基板２４に実装されたイメージセンサ２１は、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。

フレキシブル回路基板２４のセンサ接続部３０と電線接続部３１との間は適宜曲げられており、イメージセンサ２１の背面に添えられて長手軸Ａに対して略垂直に配置されているセンサ接続部３０に対し、電線接続部３１は長手軸Ａに略沿って配置されている。

図３から図６は、撮像装置２０の構成を示す。

センサホルダ２３は、受像面２１ａの法線方向にみて略矩形状を呈するイメージセンサ２１の四方の側面のうち三方の側面にそれぞれ重なる三つの保持片３２を有する。イメージセンサ２１は、これら三つの保持片３２によって外周を囲まれて保持され、接着剤を用いて保持片３２に固着されている。

受像面の法線方向にみて外形が１ｍｍ四方以下である極めて小型なイメージセンサにあっては受像面の周囲に十分な接着面積を確保することが困難であるところ、本例のように、イメージセンサ２１の複数の側面にそれぞれ重なる複数の保持片３２をセンサホルダ２３に設け、保持片３２とイメージセンサ２１の側面とを接着することにより、接着面積を確保し、イメージセンサ２１とセンサホルダ２３との接合強度を高めることができる。

また、好ましくは、イメージセンサ２１の四方の側面のうち保持片３２が重ねられずに露出された側面２１ｂを処置具チャンネル１４に向けてセンサホルダ２３は配置される。これによれば、イメージセンサ２１と処置具チャンネル１４との間に保持片３２が介在せず、イメージセンサ２１及びイメージセンサ２１を保持したセンサホルダ２３を処置具チャンネル１４に接近させて配置させることができ、挿入部６の細径化を図ることができる。

以上の構成において、図５及び図６に示すように、イメージセンサ２１及びセンサホルダ２３を長手軸Ａに平行にみた場合に、イメージセンサ２１の中心Ｃ１は、センサホルダ２３の中心Ｃ２に対し、イメージセンサ２１の四方の側面のうち保持片３２が重ねられずに露出された側面２１ｂ側にずれている。

フレキシブル回路基板２４のセンサ接続部３０と電線接続部３１との接続箇所を形成している曲げ部３３は、センサホルダ２３の中心Ｃ２を挟んでイメージセンサ２１の中心Ｃ１が位置する側とは反対側、すなわちイメージセンサ２１の露出された側面２１ｂと対をなす側面２１ｃ側に配置されている。

そして、長手軸Ａに平行にみて、曲げ部３３の外側エッジＥはイメージセンサ２１の外周の外側に位置しており、さらに、曲げ部３３の外側エッジＥを含むフレキシブル回路基板２４の外周はセンサホルダ２３の外周の内側に位置している。なお、回路基板のセンサ接続部と電線接続部との接続箇所の外側エッジとは、イメージセンサ２１の中心Ｃ１側を接続箇所の内側とし、反対側を外側として、外側に表れるエッジであり、本例の曲げ部３３のように接続箇所が湾曲している場合のエッジは輪郭をいうものとする。

曲げ部３３の外側エッジＥをイメージセンサ２１の外周の外側に配置することにより、曲げ部３３の曲率半径を折損が生じない適正な曲率半径に保ち、且つセンサ接続部３０のランド３０ａと曲げ部３３のセンサ接続部３０側の曲げ起点との距離Ｌを拡大することができる。これにより、フレキシブル回路基板２４の曲げに伴うイメージセンサ２１の端子２６とセンサ接続部３０のランド３０ａとの剥離を抑制し、撮像装置２０の耐久性を高めることができる。

また、センサホルダ２３の中心Ｃ２に対するイメージセンサ２１の中心Ｃ１の位置をイメージセンサ２１の側面２１ｂ側にずらすことにより、センサホルダ２３の外周のサイズはそのままに、側面２１ｂと対をなす側面２１ｃ側においてイメージセンサ２１の外周とセンサホルダ２３の外周との間の領域を拡大することができる。そして、曲げ部３３を側面２１ｃ側に配置することにより、曲げ部３３の適正な曲率半径を維持し、且つセンサ接続部３０のランド３０ａと曲げ部３３のセンサ接続部３０側の曲げ起点との距離Ｌを拡大しても、曲げ部３３の外側エッジＥを含むフレキシブル回路基板２４の外周を、例えば図示の例のようにセンサホルダ２３の外周の内側に収めることができ、あるいはフレキシブル回路基板２４の外周がセンサホルダ２３の外周からはみ出るにしても、はみ出し量を抑制することができる。これにより、挿入部６の細径化を図ることができる。

撮像装置２０の以上の構成は、イメージセンサ２１が、受像面２１ａの法線方向にみた場合の外形が例えば１ｍｍ四方以下であるような極めて小型なイメージセンサであり、イメージセンサ２１に併せてフレキシブル回路基板２４もまた極めて小型な回路基板とされる場合に特に有用である。

図７及び図８は、上述した撮像装置２０の変形例の構成を示す。

図７及び図８に示す例では、イメージセンサ２１の端子２６が、センサホルダ２３の中心Ｃ２に対するイメージセンサ２１の中心Ｃ１のずれ方向に偏って、すなわちイメージセンサ２１の側面２１ｂ側に偏ってイメージセンサ２１の背面に設けられている。

フレキシブル回路基板２４の曲げ部３３は、イメージセンサ２１の側面２１ｂと対をなす側面２１ｃ側に配置されていることから、側面２１ｂ側に偏って設けられた端子２６と接続されるセンサ接続部３０のランド３０ａと曲げ部３３のセンサ接続部３０側の曲げ起点との距離Ｌをさらに拡大でき、撮像装置の耐久性を高めることができる。また、曲げ部３３の外側エッジＥを含むフレキシブル回路基板２４の外周をセンサホルダ２３の外周の内側に収めやすく、挿入部６の細径化を図ることができる。

ここまで、イメージセンサ２１が実装された回路基板がフレキシブル回路基板であるものとして説明したが、リジッド回路基板であってもよい。

図９及び図１０は、上述した撮像装置２０の変形例の構成を示す。

図９及び図１０に示す例では、イメージセンサ２１はリジッド回路基板４０に実装されており、リジッド回路基板４０は、センサ接続部４１と、電線接続部４２とを有する。センサ接続部４１は、イメージセンサ２１の背面に添えられて挿入部６の長手軸Ａ（図２参照）に対して略垂直に配置され、電線接続部４２は長手軸Ａに略沿って配置されており、センサ接続部４１と電線接続部４２とは略直角に交わり、両者の接続箇所は角部４３となっている。

イメージセンサ２１及びセンサホルダ２３を長手軸Ａに平行にみた場合に、イメージセンサ２１の中心Ｃ１は、センサホルダ２３の中心Ｃ２に対し、イメージセンサ２１の四方の側面のうち保持片３２が重ねられずに露出された側面２１ｂ側にずれている。

リジッド回路基板４０のセンサ接続部４１と電線接続部４２との接続箇所を形成している角部４３は、センサホルダ２３の中心Ｃ２を挟んでイメージセンサ２１の中心Ｃ１が位置する側とは反対側、すなわちイメージセンサ２１の露出された側面２１ｂと対をなす側面２１ｃ側に配置されている。

そして、長手軸Ａに平行にみて、角部４３の外側エッジＥはイメージセンサ２１の外周の外側に位置しており、さらに、角部４３の外側エッジＥを含むリジッド回路基板４０の外周はセンサホルダ２３の外周の内側に位置している。

上述したとおり、センサホルダ２３の中心Ｃ２に対するイメージセンサ２１の中心Ｃ１の位置をイメージセンサ２１の側面２１ｂ側にずらすことにより、センサホルダ２３の外周のサイズはそのままに、側面２１ｂと対をなす側面２１ｃ側においてイメージセンサ２１の外周とセンサホルダ２３の外周との間の領域を拡大することができる。そこで、リジッド回路基板４０のセンサ接続部４１と電線接続部４２との接続箇所を形成している角部４３をイメージセンサ２１の側面２１ｃ側に配置し、角部４３の外側エッジＥをイメージセンサ２１の外周の外側に配置することにより、角部４３の外側エッジＥを含むリジッド回路基板４０の外周をセンサホルダ２３の外周の内側に収めて挿入部６の細径化を図りつつ、リジッド回路基板４０の電線接続部４２の基板厚みを大きくして電線接続部４２の強度を高めることができる。

以上説明したように、本明細書に開示された内視鏡は、挿入部の先端部に設けられ、受像面が上記挿入部の長手軸に交差して配置されたイメージセンサと、上記イメージセンサの外周を囲って上記イメージセンサを保持しているセンサホルダと、上記イメージセンサの上記受像面とは反対側の背面に設けられている端子と接続されたランドが設けられているセンサ接続部、及び電線と接続されたランドが設けられている電線接続部を有する回路基板と、を備え、上記挿入部の長手軸に平行にみて、上記イメージセンサは、上記イメージセンサの中心が上記センサホルダの中心からずれた状態で上記センサホルダに保持されており、上記センサ接続部と上記電線接続部とは、上記センサホルダの中心を挟んで上記イメージセンサの中心が位置する側とは反対側において相互に接続されており、上記挿入部の長手軸に平行にみて、上記イメージセンサの中心側を内側とし反対側を外側とした場合の上記センサ接続部と上記電線接続部との接続箇所の外側エッジは、上記イメージセンサの外周の外側に位置している。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記挿入部の長手軸に平行にみて、上記回路基板の外周は、上記センサホルダの外周の内側に位置している。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記回路基板はフレキシブル回路基板であり、上記センサ接続部と上記電線接続部との接続箇所は曲げられている。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記端子は、上記センサホルダの中心に対する上記イメージセンサの中心のずれ方向に偏って上記イメージセンサの背面に設けられている。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記回路基板はリジッド回路基板である。

また、本明細書に開示された内視鏡は、上記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の上記イメージセンサの外形は１ｍｍ四方以下である。

１内視鏡システム
２内視鏡
３光源ユニット
４プロセッサユニット
５モニタ
６挿入部
７操作部
８ユニバーサルコード
９コネクタ
１０先端部
１１湾曲部
１２軟性部
１４処置具チャンネル
２０撮像装置
２１イメージセンサ
２２鏡筒
２３センサホルダ
２４フレキシブル回路基板
２６端子
２７電線
３０センサ接続部
３１電線接続部
３３曲げ部（接続箇所）
４０リジッド回路基板
４１センサ接続部
４２電線接続部
４３角部（接続箇所）

Claims

挿入部の先端部に設けられ、受像面が前記挿入部の長手軸に交差して配置されたイメージセンサと、
前記イメージセンサの外周を囲って前記イメージセンサを保持しているセンサホルダと、
前記イメージセンサの前記受像面とは反対側の背面に設けられている端子と接続されたランドが設けられているセンサ接続部、及び電線と接続されたランドが設けられている電線接続部を有する回路基板と、
を備え、
前記イメージセンサは、前記挿入部の長手軸に垂直な方向に互いに対向する第１側面及び第２側面を有し、
前記挿入部の長手軸からみて、前記イメージセンサの中心が前記センサホルダの中心に対して前記第１側面と前記第２側面との対向方向に沿って前記第１側面側にずれた状態で、前記イメージセンサは前記センサホルダに保持されており、
前記挿入部の長手軸からみて、前記センサ接続部と前記電線接続部とは、前記イメージセンサの中心に対して前記第２側面側において相互に接続されており、前記イメージセンサの中心側を内側とし、前記第１側面と前記第２側面との対向方向に沿った反対側を外側とした場合の前記センサ接続部と前記電線接続部との接続箇所の外側エッジは、前記第２側面の外側に位置している内視鏡。
請求項１記載の内視鏡であって、
前記挿入部の長手軸からみて、前記回路基板の外周は、前記センサホルダの外周の内側に位置している内視鏡。
請求項１又は２記載の内視鏡であって、
前記回路基板はフレキシブル回路基板であり、前記センサ接続部と前記電線接続部との接続箇所は曲げられている内視鏡。
請求項３記載の内視鏡であって、
前記端子は、前記センサホルダの中心に対する前記イメージセンサの中心のずれ方向に偏って前記イメージセンサの背面に設けられている内視鏡。
請求項１又は２記載の内視鏡であって、
前記回路基板はリジッド回路基板である内視鏡。
請求項１から５のいずれか一項記載の内視鏡であって、
前記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の前記イメージセンサの外形の寸法は１ｍｍ四方以下である内視鏡。