JP7330802B2

JP7330802B2 - カメラヘッド

Info

Publication number: JP7330802B2
Application number: JP2019143382A
Authority: JP
Inventors: 敦臣大野
Original assignee: Sony Olympus Medical Solutions Inc
Current assignee: Sony Olympus Medical Solutions Inc
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: JP2021023523A; US20210037170A1; US11528395B2

Description

本開示は、カメラヘッドに関する。

従来、内視鏡に接続されるカメラヘッドにおいて、カメラヘッドの内部に収容されている撮像素子等で発生した熱は、カメラヘッドの外表面を覆う外装から放出されていた（例えば特許文献１参照）。カメラヘッドの外装は、ユーザが把持する部分であるため、製品に対する規格により許容される温度が定められている。

特許第６４０１４２７号公報

近年、画質を向上させるための高画素化等に起因して、撮像素子等における発熱量が増大する傾向にある。撮像素子等における発熱量が増大すると、外装が許容されている温度を超えてしまうおそれがあった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、外装が高温になることを防止したカメラヘッドを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、内部に撮像素子を収容する収容部と、内視鏡の接眼部に着脱可能に接続される装着部と、を備え、前記接眼部から出射された被写体像を前記撮像素子が撮像するカメラヘッドであって、前記収容部は、前記撮像素子を内包する内装部と、前記内装部の外側に設けられている外装部と、を有し、外表面の少なくとも一部において、前記内装部と前記外装部とが離間していることを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、前記収容部の外表面は、前記接眼部と当接する当接面と、該当接面に連接している側面と、を含み、前記側面において前記内装部と前記外装部とが離間していることを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、前記内装部と前記外装部との間には、前記内装部の内部よりも熱伝導率が低い断熱層が配置されていることを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、前記内装部と前記外装部との接触面積は、前記内装部と前記装着部との接触面積より小さいことを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、当該カメラヘッドの動作を制御する制御部と、前記外装部の外側に設けられ、当該カメラヘッドに対する操作入力を受け付ける操作ボタンを有するスイッチ部と、前記制御部と前記スイッチ部と電気的に接続するフレキシブル基板と、を備えることを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るカメラヘッドは、前記フレキシブル基板は、前記内装部と前記外装部との間に配置されていることを特徴とする。

本開示によれば、外装が高温になることを防止したカメラヘッドを実現することができる。

図１は、本開示の一実施の形態にかかるカメラヘッドを含む内視鏡装置の概略構成を示す図である。図２は、図１に示すカメラヘッドの概略構成を示す図である。図３は、変形例１にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図４は、変形例２にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図５は、変形例３にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図６は、変形例４にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。

以下に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

（実施の形態）
〔内視鏡装置の構成〕
図１は、本開示の一実施の形態にかかるカメラヘッドを含む内視鏡装置の概略構成を示す図である。内視鏡装置１は、医療分野において用いられ、生体内を観察する装置である。この内視鏡装置１は、図１に示すように、内視鏡２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３伝送ケーブル１０と、を備える。

内視鏡２は、硬性鏡で構成されている。すなわち、内視鏡２は、全体が硬質、または一部が軟質で他の部分が硬質である細長形状を有し、生体内に挿入される。この内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、接眼部２２と、を備える。

挿入部２１は、直線状に延在し、生体内に挿入される部分である。この挿入部２１内には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体像を集光する光学系（図示略）が設けられている。

接眼部２２は、挿入部２１の基端（図１中、右端部）に設けられている。この接眼部２２内には、挿入部２１内の光学系（図示略）により集光された被写体像を当該接眼部２２から外部に出射する接眼光学系（図示略）が設けられている。接眼部２２は、基端側にいくにしたがって径が大きくなっている。

光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内を照明するための光を供給する。

ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が内視鏡２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド４は、光源装置３から供給された光を一端から他端に伝達し、内視鏡２に供給する。内視鏡２に供給された光は、当該内視鏡２の先端（図１中、左端部）から出射され、生体内に照射される。生体内に照射され、当該生体内で反射された光（被写体像）は、挿入部２１内の光学系（図示略）により集光される。

カメラヘッド５は、内部に後述する撮像素子５１２等を収容する収容部５１と、内視鏡２の接眼部２２に着脱可能に接続される装着部５２と、を備える。カメラヘッド５は、制御装置９による制御の下、接眼部２２から出射された被写体像を撮像素子５１２が撮像し、当該撮像による画像信号（ＲＡＷ信号）を出力する。当該画像信号は、例えば、４Ｋ以上の画像信号である。なお、収容部５１及び装着部５２の詳細な形状については後述する。

第１伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２を介してカメラヘッド５に着脱自在に接続される。そして、第１伝送ケーブル６は、カメラヘッド５から出力される画像信号等を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等をカメラヘッド５にそれぞれ伝送する。

なお、第１伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への画像信号等の伝送は、当該画像信号等を光信号で伝送してもよいし、電気信号で伝送してもよい。第１伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。

表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等を用いた表示ディスプレイを用いて構成され、制御装置９による制御の下、当該制御装置９からの映像信号に基づく撮像画像を表示する。

第２伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。

制御装置９は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等を含んで構成され、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
例えば、制御装置９は、第１伝送ケーブル６を介してカメラヘッド５から取得した画像信号に対して種々の処理を施すことで映像信号を生成し、第２伝送ケーブル８を介して当該映像信号を表示装置７に出力する。そして、表示装置７は、当該映像信号に基づく撮像画像を表示する。また、制御装置９は、第１，第３伝送ケーブル６，１０を介して、カメラヘッド５や光源装置３に対して制御信号等を出力する。

第３伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。

〔カメラヘッドの構成〕
図２は、図１に示すカメラヘッドの概略構成を示す図である。図２に示すように、カメラヘッド５は、収容部５１と、装着部５２と、を備える。

収容部５１は、レンズユニット５１１と、撮像素子５１２と、制御部５１３と、内装部５１４と、外装部５１５と、断熱層５１６と、第１コネクタ部５１７と、第２コネクタ部５１８と、を備える。

レンズユニット５１１は、挿入部２１にて集光され、光学素子５２２を介した被写体像を撮像素子５１２の撮像面に結像する。

撮像素子５１２は、制御装置９による制御の下、生体内を撮像する。この撮像素子５１２は、挿入部２１にて集光され、光学素子５２２を介してレンズユニット５１１が結像した被写体像を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、又はＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等により構成されている。

制御部５１３は、ＣＰＵ等を含んで構成され、ユーザ操作、制御装置９からの制御信号等に応じて、カメラヘッド５を含む内視鏡装置１の動作を統括的に制御する。

内装部５１４は、撮像素子５１２を内包する。内装部５１４は、金属又は合金等からなる。

外装部５１５は、内装部５１４の外側に設けられている。外装部５１５は、金属又は合金等からなる。外装部５１５は、内装部５１４と同一の材料であってよいが異なる材料であってもよい。

断熱層５１６は、内装部５１４と外装部５１５との間に配置されており、内装部５１４の内部よりも熱伝導率が低い材料からなる。断熱層５１６は、例えば真空層であってよいが、Ａｒガス等の気体、空気、又は断熱材が充填された層であってもよい。

第１コネクタ部５１７は、ハーメチックコネクタであり、カメラヘッド５の内部は、第１コネクタ部５１７により気密に封止されている。

第２コネクタ部５１８は、レセクタプルコネクタであり、第１伝送ケーブル６のコネクタＣＮ２が接続される。

装着部５２は、接続部５２１と、光学素子５２２と、を備える。

接続部５２１は、例えば円環状に形成されており、接眼部２２と装着部５２とを接続する。

光学素子５２２は、接続部５２１内に例えばろう接にて固定され、カメラヘッド５の先端側の開口を気密に封止する。この光学素子５２２は、例えば、平板状のサファイアガラスで構成されている。

〔カメラヘッドの放熱構造〕
収容部５１の外表面は、接眼部２２と当接する当接面５ａと、当接面５ａに連接している側面５ｂと、を含む。そして、側面５ｂにおいて内装部５１４と外装部５１５とが離間している。内装部５１４と外装部５１５との間には、真空である断熱層５１６が配置されており、カメラヘッド５の内部に位置する撮像素子５１２等で発生した熱が外装部５１５に伝わることが防止されている。その結果、実施の形態によれば、外装部５１５が高温になることが防止されている。なお、当接面５ａは、接眼部２２と当接することにより、カメラヘッド５を把持する際に使用者が接触する部分ではないため、高温になることを防止する必要がない部分である。

また、内装部５１４と外装部５１５との接触面積は、内装部５１４と装着部５２との接触面積より小さい。その結果、内装部５１４から外装部５１５に伝わる熱の量よりも、内装部５１４から装着部５２に伝わる熱の量の方が多くなり、カメラヘッド５内部の熱が装着部５２を介在して先端側（接眼部２２側）に放熱される構造となっている。カメラヘッド５内部の熱を先端側に放熱することにより、撮像素子５１２、制御部５１３等が高温になることを防止することができる。

なお、上述した実施の形態では、カメラヘッド５の外表面のうち側面５ｂにおいて内装部５１４と外装部５１５とが離間している構成を例示したが、カメラヘッド５の外表面の少なくとも一部において、内装部５１４と外装部５１５とが離間していればよい。特に、カメラヘッド５の外周面のうち、カメラヘッド５を把持する際に使用者が接触する部分全体において、内装部５１４と外装部５１５とが離間していることが好ましい。

（変形例１）
図３は、変形例１にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図３に示すようにカメラヘッド５Ａにおいて、円筒形の収容部５１Ａは、側面５ｂ及び後面５Ａｃにおいて、内装部５１４Ａと外装部５１５Ａとが離間している。内装部５１４Ａと外装部５１５Ａとの間には、断熱層５１６Ａが配置されている。このカメラヘッド５Ａでは、第２コネクタ部５１８及びカバー部５１９ＡがコネクタＣＮ２と当接する。その結果、側面５ｂ及び後面５Ａｃの一部は、カメラヘッド５Ａを把持する際に使用者が接触する部分であるため、断熱層５１６により断熱されている。

変形例１のように、側面以外の後面等にも、カメラヘッド５を把持する際に使用者が接触する部分がある場合には、接触する部分全体において内装部５１４と外装部５１５とが離間していることが好ましい。

（変形例２）
図４は、変形例２にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図４に示すように、カメラヘッド５Ｂは、スイッチ部５３Ｂと、フレキシブル基板５４Ｂと、を備える。

スイッチ部５３Ｂは、外装部５１５Ａの外側に設けられ、カメラヘッド５に対する操作入力を受け付ける操作ボタン５３１Ｂと、操作ボタン５３１Ｂが取り付けられているボタン枠５３２Ｂと、操作ボタン５３１Ｂとフレキシブル基板５４Ｂとを電気的に接続するスイッチコネクタ部５３３Ｂと、を有する。

スイッチコネクタ部５３３Ｂは、ハーメチックコネクタであり、カメラヘッド５の内部を気密に封止する。

フレキシブル基板５４Ｂは、第１コネクタ部５１７及び第２コネクタ部５１８を介在させて、制御部５１３とスイッチ部５３Ｂとを電気的に接続する。フレキシブル基板５４Ｂは、内装部５１４Ａと外装部５１５Ａとの間に配置されている。

変形例２によれば、内装部５１４Ａと外装部５１５Ａとの間にフレキシブル基板５４Ｂを配置することにより、内装部５１４Ａと外装部５１５Ａとの間のスペースを有効活用することができる。

（変形例３）
図５は、変形例３にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図５に示すように、カメラヘッド５Ｃは、フレキシブル基板５４Ｃと、内装側コネクタ部５５Ｃと、を備える。

フレキシブル基板５４Ｃは、制御部５１３とスイッチ部５３Ｂとを直接電気的に接続する。

内装側コネクタ部５５Ｃは、スイッチコネクタ部５３３Ｂとフレキシブル基板５４Ｃとを電気的に接続する。内装側コネクタ部５５Ｃは、ハーメチックコネクタであり、カメラヘッド５の内部を気密に封止する。

変形例３のように、制御部５１３とスイッチ部５３Ｂとをフレキシブル基板５４Ｃにより直接電気的に接続してもよい。

（変形例４）
図６は、変形例４にかかるカメラヘッドの概略構成を示す図である。図６に示すように、カメラヘッド５Ｄにおいて、収容部５１Ｄの内装部５１４Ｄは、フランジ部５１４Ｄａを有する。

フランジ部５１４Ｄａにより、内装部５１４Ｄと装着部５２との接触面積が増大するため、内装部５１４Ｄから装着部５２に伝わる熱の量が多くなる。その結果、カメラヘッド５Ｄの内部の熱を先端側に効率的に放熱することができ、外装部５１５が高温になる効果を高めることができる。

１内視鏡装置
２内視鏡
３光源装置
４ライトガイド
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄカメラヘッド
５ａ当接面
５ｂ側面
６第１伝送ケーブル
７表示装置
８第２伝送ケーブル
９制御装置
１０第３伝送ケーブル
２１挿入部
２２接眼部
５１、５１Ａ、５１Ｄ収容部
５２装着部
５３Ｂスイッチ部
５４Ｂ、５４Ｃフレキシブル基板
５５Ｃ内装側コネクタ部
５１１レンズユニット
５１２撮像素子
５１３制御部
５１４、５１４Ａ、５１４Ｄ内装部
５１４Ｄａフランジ部
５１５、５１５Ａ外装部
５１６、５１６Ａ断熱層
５１７第１コネクタ部
５１８第２コネクタ部
５１９Ａカバー部
５２１接続部
５２２光学素子
５３１Ｂ操作ボタン
５３２Ｂボタン枠
５３３Ｂスイッチコネクタ部

Claims

内部に撮像素子を収容する収容部と、内視鏡の接眼部に着脱可能に接続される装着部と、を備え、前記接眼部から出射された被写体像を前記撮像素子が撮像するカメラヘッドであって、
前記収容部は、
前記撮像素子を内包する内装部と、
前記内装部の外側に設けられている外装部と、を有し、
外表面の少なくとも一部において、前記内装部と前記外装部とが離間しており、
前記内装部は、前記内装部と前記装着部との接触面積を増大させるフランジ部を有することを特徴とするカメラヘッド。
前記収容部の外表面は、
前記接眼部と当接する当接面と、該当接面に連接している側面と、を含み、
前記側面において前記内装部と前記外装部とが離間していることを特徴とする請求項１に記載のカメラヘッド。
前記内装部と前記外装部との間には、前記内装部の内部よりも熱伝導率が低い断熱層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラヘッド。
前記内装部と前記外装部との接触面積は、前記内装部と前記装着部との接触面積より小さいことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載のカメラヘッド。
当該カメラヘッドの動作を制御する制御部と、
前記外装部の外側に設けられ、当該カメラヘッドに対する操作入力を受け付ける操作ボタンを有するスイッチ部と、
前記制御部と前記スイッチ部と電気的に接続するフレキシブル基板と、
を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載のカメラヘッド。
前記フレキシブル基板は、前記内装部と前記外装部との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のカメラヘッド。