(57)【要約】【課題】水等の浸入による照明素子の不具合が生じにくい内視鏡装置を提供する。【解決手段】長尺の挿入部と、挿入部の先端部に設けられた観察部と、挿入部の先端部に設けられ、観察部の視野を照明する照明部２１と、観察部および照明部を収容する枠体３１とを備えた内視鏡装置では、照明部は、内面に配線２５が設けられた凹部２４を有する配線基板２３と、配線と接続されて凹部内に実装された複数のＬＥＤ２２とを有し、配線および配線とＬＥＤ２２との接続部位は、凹部内に充填された封止樹脂２６により封止されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた観察部と、前記挿入部の先端部に設けられ、前記観察部の視野を照明する照明部と、前記観察部および前記照明部を収容する枠体とを備えた内視鏡装置であって、
前記照明部は、
内面に配線が設けられた凹部を有する配線基板と、
前記配線と接続されて前記凹部内に実装された複数の照明素子と、を有し、
前記配線および前記配線と前記照明素子との接続部位は、前記凹部内に充填された封止樹脂により封止されていることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記凹部の内面は、底面と、前記底面から立ち上がる側面とを有し、前記配線と前記照明素子とは前記側面上で接続されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は、異方性導電性接着剤を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
補助光学系と、照明部とが枠体内に配置された内視鏡用アダプタであって、
前記照明部は、
内面に配線が設けられた凹部を有する配線基板と、
前記配線と接続されて前記凹部内に実装された複数の照明素子と、を有し、
前記配線および前記配線と前記照明素子との接続部位は、前記凹部内に充填された封止樹脂により封止されていることを特徴とする内視鏡用アダプタ。
【請求項５】
前記凹部の内面は、底面と、前記底面から立ち上がる側面とを有し、前記配線と前記照明素子とは前記側面上で接続されていることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用アダプタ。
【請求項６】
前記封止樹脂は、異方性導電性接着剤を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の内視鏡用アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置、より詳しくは、挿入部の先端に照明素子を備えた内視鏡装置および内視鏡用アダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に挿入される挿入部の先端に、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の照明素子を配置した内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。照明素子は、挿入部に直接設けられる場合もあるし、アダプタに設けられて挿入部の先端部に装着されることもあるが、いずれにしても、配線が形成された基板に実装され、樹脂で封止される。封止する樹脂としては、照明素子の光を減じないように、透過率の高い透明な樹脂が用いられるのが一般的である。
このような封止樹脂は、挿入部の外枠やアダプタの枠体等と密着して、照明素子を水密に保持する機能も兼ねている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、封止樹脂として用いられる樹脂の多くは接着性が充分でなく、外枠や基板等から剥離してしまうことがある。剥離すると、外枠等と封止樹脂との間から水分が浸入し、基板と封止樹脂との間に達して短絡を起こすなどして照明素子が機能しなくなることがある。
これに対して、接着性の高いアクリル系接着剤や、シリコン系接着剤を用いて照明素子を封止することも考えられるが、アクリル系接着剤は、熱に弱く、シリコン系接着剤は、潤滑油、軽油、ケロシン、ガソリン等の石油系薬品に対する耐薬性が低いため、いずれも工業用の内視鏡に適用することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水等の浸入による照明素子の不具合が生じにくい内視鏡装置および内視鏡用アダプタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様は、長尺の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた観察部と、前記挿入部の先端部に設けられ、前記観察部の視野を照明する照明部と、前記観察部および前記照明部を収容する枠体とを備えた内視鏡装置であって、前記照明部は、内面に配線が設けられた凹部を有する配線基板と、前記配線と接続されて前記凹部内に実装された複数の照明素子とを有し、前記配線および前記配線と前記照明素子との接続部位は、前記凹部内に充填された封止樹脂により封止されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第二の態様は、補助光学系と、照明部とが枠体内に配置された内視鏡用アダプタであって、前記照明部は、内面に配線が設けられた凹部を有する配線基板と、前記配線と接続されて前記凹部内に実装された複数の照明素子とを有し、前記配線および前記配線と前記照明素子との接続部位は、前記凹部内に充填された封止樹脂により封止されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の内視鏡装置および内視鏡用アダプタにおいて、前記凹部の内面は、底面と、前記底面から立ち上がる側面とを有し、前記配線と前記照明素子とは前記側面上で接続されてもよい。
さらに、前記封止樹脂は、異方性導電性接着剤を含んでもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内視鏡装置および内視鏡用アダプタによれば、水等の浸入による照明素子の不具合の発生を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】同内視鏡装置の挿入部を先端側から見た図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る内視鏡装置の挿入部を先端側から見た図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】同内視鏡装置の変形例における照明部の断面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端部の断面図である。
【図８】本発明の変形例の内視鏡装置における挿入部先端部の断面図である。
【図９】本発明の変形例の内視鏡装置における挿入部先端部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態の内視鏡装置１の全体構成を示す模式図である。内視鏡装置１は、エンジンやタンク等の被検物の内部観察に用いる工業用の内視鏡装置であり、被検物内部に挿入される長尺の挿入部１０と、挿入部１０の基端側に設けられた操作部５０と、操作部５０と接続された本体部６０とを備えている。
【００１２】
挿入部１０は可撓性を有し、被検物内部の画像を取得するための観察光学系および撮像手段を有する観察部１１と、複数の照明素子を有して観察部１１の視野を照明する照明部２１とがそれぞれ先端部に取り付けられている。
観察部１１としては公知の各種構造を採用することができる。照明部２１の構造は本発明の主要部分であるため、後程詳細に説明する。
また、挿入部１０の先端側の一定範囲は、湾曲コマや節輪等を備えた公知の構造を有する湾曲部１２とされており、挿入部１０の軸線と直交する二軸方向に湾曲可能である。
【００１３】
操作部５０は湾曲部１２の湾曲操作を行うもので、例えばジョイスティック５１等を備えた構造とすることができるが、具体的構成には特に制限はない。
本体部６０は、観察部１１の取得した画像を表示するディスプレイ６１および操作パネル６２を備えた公知の構成を有する。また、図示しない外部電源と接続され、内視鏡装置１の各部に電力を供給することができる。
【００１４】
図２は、挿入部１０を先端側から見た図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。観察部１１は、先端側端面の中央部に配置され、照明部２１は観察部１１の周囲に配置されている。照明部２１には、照明素子として複数のＬＥＤ２２が配置されている。観察部１１および照明部２１は、金属等からなる略円筒状の枠体３１内に収容されている。
【００１５】
図２および図３に示すように、照明部２１の各ＬＥＤ２２は、白色のセラミック基板を用いた積層型の配線基板２３の上面に形成された凹部２４内に配置され、超音波等を用いたフリップチップ実装により凹部２４の底面に露出した配線２５と電気的に接続されて実装されている。各凹部２４は、底面および開口が配線基板２３の平面視において円形に形成されることにより、略円錐台状の空間とされている。各凹部２４内には、ＬＥＤ２２が実装された状態で封止樹脂２６が充填され、配線２５およびＬＥＤ２２の接続端子２２ａが外部の液体等に触れないように封止されている。
【００１６】
照明部２１の周囲には、枠体３１が配置され、配線基板２３の上面には、ＬＥＤから出射される光を励起する蛍光体を含む第一樹脂層３２が形成されている。さらに、第一樹脂層３２の上に透明な樹脂による第二樹脂層３３が形成されている。
【００１７】
枠体３１の内腔は、先端側の第一領域３１ａと基端側の第二領域３１ｂとを有しており、第二領域３１ｂの内径は、第一領域３１ａよりも大きく設定されている。第一領域３１ａの内径は、配線基板２３の外径よりも小さく設定されている。第二領域３１ｂの内径は、配線基板２３の外径よりも大きく設定されている。
なお、図示を省略するが、配線基板２３には、中央に軸線方向に貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔には、観察部１１の観察光学系を収容する枠体等が挿通されて組み付けられる。
【００１８】
上記のように構成された内視鏡装置１における、挿入部１０の先端部の製造手順について説明する。まずフリップチップ実装によりＬＥＤ２２を配線基板２３の各凹部２４内に実装し、封止樹脂２６を凹部２４内に充填すると、照明部２１が完成する。
次に、照明部２１を枠体３１内に位置決めして配置し、配線基板２３の貫通孔に観察部１１を挿通する。照明部２１の位置決めは、配線基板２３の上面を、枠体３１の第一領域３１ａと第二領域３１ｂとの間の段差に当接させることにより行う。
【００１９】
続いて、枠体３１の先端側から枠体３１内の観察部１１の周囲に第一樹脂層の材料を流し込んで第一樹脂層３２を形成する。第一樹脂層３２が硬化したら、さらに第二樹脂層の材料を流し込んで第二樹脂層３３を形成すると、挿入部１０の先端部が完成する。
【００２０】
上記のように構成された挿入部１０の先端部では、硬化した第一樹脂層３２および第二樹脂層３３により、挿入部１０先端部の水密が確保されている。内視鏡装置１が高温の環境下で使用される等の場合、枠体３１と各樹脂層３２、３３との膨張率の違いにより、枠体３１と樹脂層３２、３３とが剥離して水密が破られることがあるが、ＬＥＤ２２および配線２５は、凹部２４内で封止樹脂２６により封止されているため、樹脂層３２、３３が枠体３１から剥離しても、枠体３１内に浸入した液体等がＬＥＤ２２や配線２５と接触することはない。したがって、短絡等を起こすことが好適に抑制される。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の内視鏡装置１によれば、挿入部１０先端部の水密を確保する樹脂層３２、３３とは異なる封止樹脂２６を用いて照明部２１のＬＥＤ２２の接続端子２２ａおよび接続端子２２ａと接続される配線２５を封止しているため、樹脂層３２、３３が枠体３１から剥離しても、水等の浸入による短絡等の不具合の発生を好適に防ぐことができる。
【００２２】
また、複数のＬＥＤ２２が、それぞれ異なる凹部２４内に実装されるため、実装時の超音波等が他のＬＥＤに影響を及ぼさず、実装工程を安定した状態で行うことができる。
【００２３】
さらに、配線基板２３が白色のセラミック基板を用いて形成され、ＬＥＤ２２が収容される凹部２４が底面の面積よりも開口の面積が大きい略円錐台状に設定されているため、凹部２４の側面が白色の斜面状となり、ＬＥＤから出射された光の一部を先端側に導くリフレクターとして機能する。その結果、照明部の光量を向上させることができる。
【００２４】
本実施形態においては、配線基板として白色のセラミック基板を用いた例を説明したが、これに代えて、ガラスエポキシ樹脂等の他の材料からなる基板を用い、凹部の側面に金属膜を蒸着等により設けても、凹部側面をリフレクターとして利用することが可能である。
【００２５】
次に、本発明の第二実施形態について、図４から図６を参照して説明する。本実施形態の内視鏡装置７１と第一実施形態の内視鏡装置１との異なるところは、凹部の形状および照明素子の実装態様である。なお、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２６】
図４は、内視鏡装置７１の挿入部１０Ａを先端側から見た図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線における断面図である。観察部１１は、第一実施形態と異なり、挿入部１０Ａの中心軸に対して偏心した位置に配置されている。
枠体７２は、断面形状が円形の第一内腔７３と、断面形状が略半円形の第二内腔７４とを有しており、観察部１１は第一内腔７３に、照明部７５は第二内腔７４に、それぞれ配置されている。
【００２７】
照明部７５の配線基板７６は、平面視における形状が第二内腔７４に対応した形状とされている。配線基板７６の上面には、平面視略Ｄ字状の凹部７７が一つ設けられており、凹部７７内に４つのＬＥＤ２２が実装されて封止樹脂２６で封止されている。
【００２８】
図５に示すように、凹部７７の内面のうち、底面から立ち上がる側面には、配線基板７６の平面視において直線状に延び、観察部１１に近い側に位置する第一斜面７７ａと、配線基板７６の平面視において円弧状に延び、観察部１１から遠い側に位置する第二斜面７７ｂとの二つの斜面が設けられている。各ＬＥＤ２２と接続される配線２５は、第二斜面７７ｂ上に形成されており、各ＬＥＤ２２は、下面に設けられた接続端子２２ａを配線２５に接続して実装されている。すなわち、各ＬＥＤ２２は、上面を第一斜面７７ａおよび観察部１１に向けるように傾けた状態で凹部７７内に実装されている。
【００２９】
本実施形態の内視鏡装置７１においても、第一実施形態と同様に、短絡等を起こすことを好適に抑制することができる。
また、各ＬＥＤ２２が、上面を第一斜面７７ａおよび観察部１１に向けるように傾けた状態で凹部７７内に実装されているため、図５に矢印で示すように、ＬＥＤ２２の上面から出射された光の一部は観察部１１の前方を照明し、他の一部は第一斜面７７ａで反射されて挿入部１０Ａの軸線と平行に出射される。その結果、挿入部１０Ａの正面と観察部１１の視野内の両方に偏りなく配光することができ、好適な照明を行うことができる。
【００３０】
本実施形態では、一つの凹部に複数のＬＥＤが実装される例を説明したが、本実施形態のＬＥＤの実装態様は、図６に示す変形例のように、各ＬＥＤ２２を異なる凹部２４に実装する第一実施形態のような場合にも適用することが可能である。この場合、凹部２４の底面の面積を小さくできるため、照明素子をより高密度で配置できるという利点がある。
【００３１】
次に、本発明の第三実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態と上述の各実施形態との異なるところは、封止樹脂の材質である。
図７は、本実施形態の内視鏡装置における挿入部先端の断面図である。照明部８１の各部の構成は概ね第一実施形態と同様であるが、凹部２４内に充填する封止樹脂の少なくとも一部に、導電性微粒子を含有する異方性導電性接着剤８２が用いられている。
【００３２】
本実施形態の照明部８１を作成する際は、まず凹部２４内に所定量、例えば凹部２４の容積の３分の１程度の量の異方性導電性接着剤８２を充填してからＬＥＤ２２を凹部２４内に配置する。そして、ＬＥＤ２２を押圧して接続端子２２ａを配線２５に押し付けると、接続端子２２ａと配線２５とが異方性導電性接着剤８２を介して接続され、実装される。異方性導電性接着剤８２が硬化したら、凹部２４内にさらに樹脂を充填し、ＬＥＤ２２を完全に封止する。この２回目に充填する封止樹脂に特に制限はなく、同じ異方性導電性接着剤８２であってもよいし、異なる樹脂、例えば第一樹脂層３２の樹脂材料であってもよい。２回目に充填する封止樹脂が第一樹脂層３２の樹脂材料である場合は、ＬＥＤ２２の実装が終わったところで配線基板２３を枠体３１内に配置して第一樹脂層の樹脂材料を流し込み、封止樹脂の一部と第一樹脂層３２とを同一工程で形成することも可能である。
【００３３】
本実施形態の内視鏡装置においても、上述の各実施形態と同様に、短絡等を起こすことを好適に抑制することができる。
また、凹部２４内への封止樹脂充填とＬＥＤ２２の実装とを一連の作業で行うことができるため製造効率を向上させることができる。
【００３４】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００３５】
例えば、上述の各実施形態では、照明素子が封止樹脂内に完全に埋没される例を説明したが、照明素子の接続端子と配線が封止されれば一定の短絡防止効果を得ることができるため、照明素子の上面等のそれ以外の部分が封止樹脂に封止されない状態とされてもよい。ただし、照明素子を封止樹脂内に完全に埋没した方が、より短絡の発生を抑制することができ、好ましい。
【００３６】
また、照明素子として、図８に示すように、側面に接続端子２２ａを有するＬＥＤ２２Ａが用いられてもよい。このようなＬＥＤ２２Ａを第三実施形態において用いる場合は、図８に示すように斜面状の側面を有する凹部２４の斜面に配線２５を設け、接続端子２２ａを当該斜面に押し付けるようにすると実装が容易となる。
【００３７】
さらに、本発明の凹部は側面に斜面状の部位がない形状でもよく、例えば、円柱状または他角柱状の空間とされてもよい。このような場合でも、図９に示す変形例のように、凹部９１の側面９１ａに配線２５を形成して照明素子としてのＬＥＤ２２を実装することができる。照明素子の形状によっては、このような実装態様をとることで、照明素子の配置密度をさらに高めることが可能になる。
【００３８】
また、照明素子が白色光を発する等の場合は、第一樹脂層は蛍光体を含まなくてもよい。これにより照明部上に形成される樹脂層を複数層とする必要がなくなれば、単層として形成してもよい。
【００３９】
また、上述の各実施形態では、挿入部の先端部に照明部及び枠体が配置される例を説明したが、本発明の構造は、補助光学系と、照明素子を有する照明部とが枠体内に配置され、内視鏡装置の挿入部の先端部に取り付けられる内視鏡用アダプタにも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１、７１  内視鏡装置
１０、１０Ａ  挿入部
１１  観察部
２１、７５、８１  照明部
２２、２２Ａ  ＬＥＤ（照明素子）
２３、７６  配線基板
２４、７７、９１  凹部
２５  配線
２６  封止樹脂
３１、７２  枠体
７７ｂ  第二斜面（側面）
８２  異方性導電性接着剤
９１ａ  側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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