(57)【要約】内視鏡２は挿入部３の先端部３Ａに筒体２０を有し、前記筒体２０の内部に、撮像素子５０と、可撓性の配線板３０と、前記先端部３Ａを挿通している管状部材と、が配設されており、前記配線板３０が、中間部３１の側辺から延設されている延設部３２、３３を含み、発熱部品が配設されている前記延設部３２、３３が前記管状部材と当接している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部の先端部に筒体を有し、前記筒体の内部に、撮像素子と、可撓性の配線板と、前記先端部を挿通している管状部材と、が配設された内視鏡であって、
前記配線板が、前記撮像素子と接続されている中間部と、前記中間部の側辺から延設されている延設部と、を含み、
発熱部品が配設されている前記延設部が前記管状部材と当接していることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記延設部の前記管状部材との当接部分よりも先端側に、前記発熱部品が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記延設部の主面が前記中間部の主面に対して折れ曲がっており、その曲がり角度が、前記管状部材に当接することによって規定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記延設部の前記発熱部品が配設されている部分よりも更に先端側が、前記筒体の内面と面接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記発熱部品が、前記撮像素子に駆動信号を供給する集積回路部品であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記発熱部品が、前記撮像素子からの電気信号を光信号に変換する発光素子であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記配線板が、前記中間部のそれぞれの側辺から延設されている前記延設部を含み、
前記延設部にそれぞれ前記発熱部品が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入部の先端部に筒体を有し、前記筒体の内部に、撮像素子と、発熱部品が配設された配線板と、管状部材と、が配設された内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療分野および工業分野において広く用いられている。被写体は、内視鏡の挿入部の先端部に配設された撮像素子により撮像され、被写体像が装置本体のモニタに表示される。【０００３】
先端部には、撮像素子に駆動信号を供給する集積回路部品等の能動部品も配設されている。能動部品は受電した電力により所定の動作を実行するときに熱を発生する発熱部品である。発熱部品が発生した熱が撮像素子に伝熱されて、撮像素子の温度が上昇すると、撮像素子が劣化したり、また熱ノイズにより画像品質が悪化したりすることがある。【０００４】
特開２０１３−２３３３４３号公報には、発熱素子である撮像素子が発生した熱を放熱するために、撮像素子の裏面を鉗子パイプの外面に接着剤で密着固定した内視鏡が開示されている。【０００５】
しかし、上記構成の内視鏡では、先端部に撮像素子以外に発熱素子が配設されていると、撮像素子が、発熱素子が発生した熱の放熱経路となり、逆に温度が上昇するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、発熱部品が発生した熱が撮像素子に悪影響を及ぼすおそれのない内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の内視鏡は、挿入部の先端部に筒体を有し、前記筒体の内部に、撮像素子と、可撓性の配線板と、前記先端部を挿通している管状部材と、が配設された内視鏡であって、前記配線板が前記撮像素子と接続されている中間部と前記中間部の側辺から延設されている延設部とを含み、発熱部品が配設されている前記延設部が前記管状部材と当接している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、発熱部品が発生した熱が撮像素子に悪影響を及ぼすおそれのない内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の内視鏡の外観図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡の先端部の模式図である。
【図３】第１実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図４Ａ】第１実施形態の内視鏡の製造方法を説明するための撮像装置の背面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の内視鏡の製造方法を説明するための撮像装置の底面図である。
【図５】第１実施形態の内視鏡の製造方法を説明するための配線板の斜視図である。
【図６】第１実施形態の内視鏡の先端部の構成図である。
【図７】第１実施形態の変形例１の内視鏡の先端部の構成図である。
【図８】第２実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。
【図９】第２実施形態の内視鏡の先端部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
最初に図１を用いて、本発明の第１実施形態の内視鏡２について説明する。
【００１２】
なお、図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分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場合がある。また、一部の構成要素の図示を省略する場合もある。
【００１３】
図１に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡２と、プロセッサ５Ａと、光源装置５Ｂと、モニタ５Ｃと、を具備する。内視鏡２は、細長い挿入部３を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。
【００１４】
内視鏡２の挿入部３の基端側には、内視鏡２を操作する各種ボタン類が設けられた操作部４が配設されている。操作部４には、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する鉗子管（チャンネル）２２（図２参照）の処置具挿入口４Ａがある。
【００１５】
挿入部３は、撮像素子５０が配設されている先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に連設された湾曲自在な湾曲部３Ｂと、この湾曲部３Ｂの基端側に連設された可撓管部３Ｃとによって構成される。湾曲部３Ｂは、操作部４の操作によって湾曲する。なお、内視鏡２は、いわゆる軟性内視鏡だが、挿入部３が硬質な、いわゆる硬性内視鏡であってもよい。
【００１６】
操作部４の基端部側に配設されたユニバーサルコード４Ｂには、先端部３Ａの撮像素子５０と接続された信号ケーブル６１が挿通している。
【００１７】
ユニバーサルコード４Ｂは、コネクタ４Ｃを介してプロセッサ５Ａおよび光源装置５Ｂに接続される。プロセッサ５Ａは内視鏡システム１の全体を制御するとともに、撮像素子５０が出力する撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ５Ｃは、プロセッサ５Ａが出力する画像信号を表示する。
【００１８】
光源装置５Ｂは、例えば、白色ＬＥＤを有する。光源装置５Ｂが出射する光は、ユニバーサルコード４Ｂおよび挿入部３を挿通するライトガイド２４、２５（図３参照）を介して先端部３Ａに導光され、被写体を照明する。
【００１９】
図２および図３に示すように、内視鏡２は、挿入部３の先端部３Ａに筒体２０を有し、筒体２０の内部に、撮像素子５０と、可撓性の配線板３０と、先端部３Ａを挿通している管状部材である吸引管２１および鉗子管２２と、が配設されている。なお、図２においては筒体２０の内部に配設されている構成要素のうち、吸引管２１および鉗子管２２だけを示している。
【００２０】
筒体２０の外面は外皮樹脂層（不図示）で覆われている。一方、筒体２０の内部は封止樹脂２６で封止されている。封止樹脂２６は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の耐湿性に優れた樹脂から選択される。
【００２１】
挿入部３の先端面には、吸引管２１の開口２１Ｈ、鉗子管２２の開口２２Ｈ、送水／送気管２３の開口２３Ｔ、ライトガイド２４、２５が導光した照明光を出射する照明光学系２４Ｔ、２５Ｔの先端面および撮像素子５０に被写体像を結像する対物光学系５２の先端面がある。吸引管２１、送水／送気管２３は、挿入部３およびユニバーサルコード４Ｂを挿通し、図示しない吸引ポンプ、送水／送気ポンプと接続されている。すなわち、吸引管２１、鉗子管２２、および送水／送気管２３は、先端部３Ａを挿通し先端面に開口を有する。
【００２２】
配線板３０は、先端領域３１Ａを含む中間部３１と、中間部３１の両側辺から、それぞれ延設されている延設部３２、３３とからなる。中間部３１にはチップコンデンサ４９が、先端領域３１Ａには撮像素子３０が、延設部３２には駆動ＩＣ４１が、延設部３３には駆動ＩＣ４２が、それぞれ配設されている。
【００２３】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、先端部３Ａの筒体２０に挿入される前の製造途中の配線板３０の中間部３１の主面と延設部３２、３３の主面とは同一平面上にある。ただし、配線板３０の中間部３１の先端領域３１Ａは折り曲げられて、カバーガラス５３が受光面に配設されている撮像素子５０の裏面と接着されている。
【００２４】
撮像素子５０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ等の受光部５１が形成されている略直方体のチップである。なお、撮像素子５０は裏面照射型であってもよい。撮像素子５０の受光面には、カバーガラス５３を介して、複数のレンズを含む対物光学系５２が配設されている。
【００２５】
配線板３０は、中間部３１と、中間部３１の側辺から延設されている延設部３２、３３と、を含む略十字型である。なお、配線板３０は、片面配線板でもよいし、多層配線板でもよいし、電子部品内蔵配線板でもよい。
【００２６】
可撓性の配線板３０は、例えばポリイミドを基体とし、例えば銅からなる配線パターンが両面に配設されている。配線板３０は、先端領域３１Ａが撮像素子５０の裏面と接着されており、後端領域にはケーブル６１が接続されている。
【００２７】
配線板３０の中間部３１の先端領域３１Ａの主面は、中間部３１の主面に対して９０度折れ曲がっている。そして、図示しないが、撮像素子５０の裏面に配置された外部電極と、配線板３０の先端電極とが接合されている。撮像素子５０と配線板３０との電気的接続は、前記構成に限られるものではなく、例えば、配線板３０の先端面から突出したフライングリードが撮像素子５０の受光面の外部電極と接合されていてもよい。なお、フライングリードが９０度折れ曲がっていれば、配線板３０の先端領域３１Ａが中間部３１に対して折れ曲がっていなくともよい。
【００２８】
一方、延設部３２の主面は中間部３１の主面（第１の主面３０ＳＡおよび第２の主面３０ＳＢ）に対して折れ曲がっており、その曲がり角度θ１（図５参照）は吸引管２１に当接することによって規定されている。延設部３３の主面も中間部３１の主面に対して折れ曲がっており、その曲がり角度θ２（図５参照）は鉗子管２２に当接することによって規定されている。
【００２９】
配線板３０には複数の電子部品が配設されている。発熱量の少ない電子部品４９、例えば受動部品であるチップコンデンサ等は配線板３０の中間部３１の第１の主面３０ＳＡに配設されているのに対して、能動部品である駆動ＩＣ４１、４２は延設部３２、３３の第２の主面３０ＳＢに配設されている。なお、駆動ＩＣは周辺ＩＣとよばれることもある集積回路（（Integrated Circuit）部品である。
【００３０】
駆動ＩＣ４１、４２の配設位置は、撮像素子５０の配設位置から大きく離れているが、延設部３２、３３は折れ曲がっているので、先端部３Ａの径および長さは小さい。
【００３１】
駆動ＩＣ４１は、配線板３０に配設されている複数の電子部品のうち駆動時の発熱量が最も多い高発熱部品である。そして、駆動ＩＣ４２は、駆動ＩＣ４１と同じ発熱量または駆動ＩＣ４１の次に発熱量が多い発熱部品である。撮像素子５０が配設されている先端領域３１Ａから離れるように、発熱部品である駆動ＩＣ４１、４２は延設部３２、３３に配設されている。
【００３２】
そして、図３に示したように延設部３２の第１の主面３０ＳＡは吸引管２１の外面と当接しており、延設部３２の第１の主面３０ＳＡは鉗子管２２の外面と当接している。
【００３３】
吸引管２１および鉗子管２２は、熱伝導率の高い材料、例えば金属からなることが好ましい。しかし、吸引管２１等は先端部３Ａを挿通し先端面に開口を有するため空冷効果により、熱伝導率の比較的低い材料、例えば、ＰＴＦＥ等の樹脂材料から構成されていても放熱効率がよい。
【００３４】
図５に示すように、配線板３０は、延設部３２、３３を折り曲げながら、すでに吸引管２１および鉗子管２２が挿通されている筒体２０の内部に挿入される。なお、図５では信号ケーブル６１等は図示していない。
【００３５】
図３に示したように、延設部３２、３３は配線板３０の折り曲げ部の反発力により付勢され、吸引管２１、鉗子管２２に当接する。言い替えれば、延設部３２、３３の主面の中間部３１の主面に対する曲がり角度θ１、θ２は、管状部材（吸引管２１、鉗子管２２）に当接することによって規定されている。
【００３６】
なお、可撓性の延設部３２、３３は付勢されているため、管状部材と当接したときに線接触ではなく、面接触する。管状部材と面接触している延設部３２、３３は、伝熱面積が広いため放熱効率がよい。
【００３７】
図６に示すように、内視鏡２では、発熱部品である駆動ＩＣ４１、４２が発生した熱は、吸引管２１、鉗子管２２を介して放熱される。すなわち、撮像素子５０は発熱部品が発生した熱の伝熱経路に位置していない。
【００３８】
このため、駆動ＩＣ４１、４２が発生した熱は、吸引管２１、鉗子管２２との当接部分を介して伝熱される。駆動ＩＣ４１、４２が発生した熱は、撮像素子５０には殆ど伝熱されないため、撮像素子５０に悪影響を及ぼすおそれがない。
【００３９】
すなわち、内視鏡２は撮像素子５０が過度の昇温によって劣化したり、また熱ノイズによって画像品質が悪化したりするおそれがない。
【００４０】
なお、配線板３０の中間部３１の側面から延設されている延設部３２と延設部３３とは、長さ、形状または曲がり角度の少なくともいずれかが異なっていてもよい。また、配線板３０は１枚のフレキシブル配線板であるため、中間部３１と延設部３２、３３との境界は明確に定義されるものではない。
【００４１】
また、撮像素子５０に影響を及ぼすおそれのある高発熱部品が駆動ＩＣ４１だけの場合には、延設部３３は不要である。すなわち、中間部３１の両側面から、それぞれ延設部が延設されている必要はない。言い替えれば、配線板は少なくとも１つの延設部を含んでいればよい。
【００４２】
これに対して３個以上の発熱部品がある場合には、３以上の延設部が延設されていてもよいし、１つの延設部に複数の発熱部品が配設されていてもよい。また、それぞれの延設部は、先端部３Ａを挿通している管状部材のいずれかと当接していればよい。さらに、１本の管状部材に複数の延設部が当接していてもよい。
【００４３】
なお、配線板３０は電気的接続のための配線パターン以外に、発熱部品の伝熱経路に沿って伝熱パターンを有していることが好ましい。すなわち、配線板３０は電気的接続には寄与しない、例えば接地電位の伝熱パターンが配線パターンの周囲に配設されていることが好ましい。伝熱パターンは配線パターンと同じ銅、または金等の高熱伝導率材料からなる。
【００４４】
例えば、基体の表面の銅膜の不要な部分を除去して必要な部分を残し配線パターンとするサブトラクト法において、配線パターンの外周にそって額縁状にだけ銅膜を除去し、その周囲を残すことで、伝熱パターンが形成できる。
【００４５】
発熱部品の伝熱経路、すなわち、発熱部品の配設部から管状部材と当接している部分まで伝熱パターンのある配線板を有する内視鏡は、発熱部品が発生した熱を、より効率的に管状部材に伝熱できる。
【００４６】
ここで、図３に示したように、内視鏡２では、配線板３０の延設部３２、３３の管状部材（吸引管２１、鉗子管２２）との当接部分よりも先端側に、発熱部品である駆動ＩＣ４１、４２が配設されている。言い替えれば、延設部３２、３３の中間部３１の端辺から当接部分までの間には駆動ＩＣ４１、４２は配設されていない。
【００４７】
このため、内視鏡２は、特に発熱部品が発生した熱が撮像素子５０に悪影響を及ぼすおそれがない。
【００４８】
なお、延設部３２、３３の中間部３１の端辺から当接部分までの間には、発熱部品が発生した熱が中間部側に伝熱されるのを防止するため、伝熱パターンは形成されていないことが好ましい。
【００４９】
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の内視鏡２Ａについて説明する。内視鏡２Ａは内視鏡２と類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００５０】
図７に示すように、内視鏡２Ａは挿入部の先端部３Ａに発熱部品である発光素子４１Ａを有する。
【００５１】
内視鏡２Ａは、プロセッサ５Ａへ伝送する信号量が多い高画素数の撮像素子５０Ａを有する。このため、信号ケーブル６１を介した電気信号伝送ではケーブルの太さが太くなり、挿入部の細径化が容易ではなくなる。
【００５２】
内視鏡２Ａでは、撮像素子５０Ａの出力した画像信号の伝送には、電気信号伝送ではなく、光信号による細い光ファイバを介した光信号伝送が用いられている。
【００５３】
このため、挿入部の先端部３Ａには、電気信号を光信号に変換する発光素子４１Ａが配設されている。なお、内視鏡２Ａでは、撮像素子５０Ａに供給されるクロック信号も、画像信号伝送と同じ光ファイバを介して先端部３Ａに伝送される。このため、先端部３Ａには光信号を電気信号に変換する受光素子４２Ａが配設されている。
【００５４】
ＬＥＤ等の発光素子４１Ａは発熱部品である。このため、図示しないが、発光素子４１Ａは、延設部３２に配設されており、延設部３２は吸引管２１と当接している。
【００５５】
発光素子４１Ａが発生した熱は吸引管２１に伝熱されるため、撮像素子５０Ａに悪影響を及ぼすおそれはない。
【００５６】
なお、フォトダイオード等の受光素子４２Ａは大きな熱を発生する素子ではない。このため、受光素子４２Ａは、鉗子管２２等と当接している延設部に配設されている必要はないが、配設されていてもよい。また、内視鏡２Ａが、発熱量の大きい駆動ＩＣを更に有する場合には、駆動ＩＣを管状部材と当接している延設部に配設することが好ましいことは言うまでも無い。
【００５７】
内視鏡２Ａは、高画素数の撮像素子５０Ａを有するが光ファイバを介して信号を伝送するため細径である。そして、発熱素子である発光素子４１Ａを有するが、発光素子４１Ａが発生した熱の放熱経路に撮像素子５０Ａが位置していない。このため、撮像素子５０Ａは、発光素子４１Ａが発生した熱により、劣化したり、熱ノイズによって画像品質が悪化したりするおそれがない。
【００５８】
なお、先端部３Ａに複数の発熱部品が配設される場合には、少なくとも発熱量の最も多い一の発熱部品が管状部材と当接している延設部に配設されていれば、上記効果が得られる。また発熱部品としては、駆動ＩＣまたは発光素子に限られるものではない。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の内視鏡２Ｂについて説明する。内視鏡２Ｂは内視鏡２と類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００６０】
図８に示すように、内視鏡２Ｂの配線板３０Ｂは、延設部３２Ｂ、３３Ｂの発熱部品である駆動ＩＣ４１、４２が配設されている部分よりも更に先端側が、金属からなる筒体２０の内面と面接触している。
【００６１】
このため、図９に示すように、駆動ＩＣ４１、４２が発生した熱は当接している管状部材（吸引管２１、鉗子管２２）だけでなく、筒体２０を介して伝熱される。
【００６２】
なお、延設部３２Ｂ、３３Ｂの先端側には、例えば、銅からなる接地電位の導体膜が配設されていることが好ましい。熱伝導率の高い銅膜を介して熱が、より効率的に伝熱される。
【００６３】
内視鏡２Ｂは内視鏡２等の効果を有し、さらに駆動ＩＣ４１、４２が発生した熱により撮像素子５０が劣化したり、また熱ノイズによって画像品質が悪化したりするおそれがない。
【００６４】
本発明は上述した実施形態または変形例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…内視鏡システム
２、２Ａ、２Ｂ…内視鏡
３…挿入部
３Ａ…先端部
２０…筒体
２１…吸引管
２２…鉗子管
２３…送気管
２４…ライトガイド
２６…封止樹脂
３０…配線板
３１…中間部
３１Ａ…先端領域
３２、３３…延設部
４１、４２…駆動ＩＣ
５０…撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月18日(2016.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部の先端部に筒体を有し、前記筒体の内部に、撮像素子と、可撓性の配線板と、前記先端部を挿通している管状部材と、が配設された内視鏡であって、
前記配線板が、前記撮像素子と接続されている中間部と、前記中間部の側辺から延設されている延設部と、を含み、
発熱部品が配設されている前記延設部が前記管状部材と当接し，
前記延設部の前記管状部材との当接部分よりも先端側に、前記発熱部品が配設されていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記延設部の主面が前記中間部の主面に対して折れ曲がっており、その曲がり角度が、前記管状部材に当接することによって規定されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記延設部の前記発熱部品が配設されている部分よりも更に先端側が、前記筒体の内面と面接触していることを特徴とする請求項１または請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記発熱部品が、前記撮像素子に駆動信号を供給する集積回路部品であることを特徴とする請求項１、請求項３および請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記発熱部品が、前記撮像素子からの電気信号を光信号に変換する発光素子であることを特徴とする請求項１、および請求項３から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記配線板が、前記中間部のそれぞれの側辺から延設されている前記延設部を含み、
前記延設部にそれぞれ前記発熱部品が配設されていることを特徴とする請求項１、および請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡。
【国際調査報告】
2016203535.tif 000013
2016203535.tif 000014
2016203535.tif 000015
2016203535.tif 000016