(57)【要約】  双眼画像取込みデバイスが、複数の積み重ねられた回路基板と、複数の積み重ねられた回路基板のうちの第１の回路基板に取り付けられる前方に面する二重画像センサであって、密閉ハウジング内に取り囲まれる二重画像センサと、複数の積み重ねられた回路基板のうちの１つ又はそれよりも多くの回路基板に取り付けられ、二重画像センサによって生成される電気信号を受信するように連結される、信号調整エレクトロニクスとを含む。二重画像センサは、密閉ハウジング内に取り囲まれる。幾つかの例において、密閉ハウジングは、第１の回路基板と、第１の回路基板に固定される移行リングと、移行リングに固定される光学マウントとによって形成されてよい。幾つかの例において、密閉ハウジングは、一致する熱膨張係数を有する材料を使用して形成されてよい。幾つかの例において、双眼画像取込みデバイスは、シャフトによって取り囲まれ、複数の積み重ねられた回路基板は、シャフトの長さに沿って積み重ねられる。
2019524240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の積み重ねられた回路基板と、
該複数の積み重ねられた回路基板のうちの第１の回路基板に取り付けられる前方に面する二重画像センサであって、密閉ハウジング内に取り囲まれる二重画像センサと、
前記複数の積み重ねられた回路基板のうちの１つ又はそれよりも多くの回路基板に取り付けられ、前記二重画像センサによって生成される電気信号を受信するよう連結される、信号調整エレクトロニクスとを含む、
双眼画像取込みデバイス。
【請求項２】
前記信号調整エレクトロニクスは、画像信号プロセッサを含む、請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項３】
前記画像信号プロセッサは、前記二重画像センサの背面に配置され、或いは、前記二重画像センサとは反対側の前記第１の回路基板の背面に配置される、請求項２に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項４】
前記密閉ハウジングは、
前記第１の回路基板と、
前記第１の回路基板に固定される移行リングと、
該移行リングに固定される光学マウントとによって形成される、
請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項５】
前記密閉ハウジングは、一致する熱膨張係数を有する材料を使用して形成される、請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項６】
前記複数の積み重ねられた回路基板のうちの１つ又はそれよりも多くは、前記信号調整エレクトロニクスを取り付ける凹部を有する、請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項７】
前記複数の積み重ねられた回路基板の中の第２の回路基板に取り付けられるコネクタを更に含み、前記第２の回路基板は、前記第１の回路基板から見て前記複数の積み重ねられた回路基板の反対側にあり、或いは、
前記複数の積み重ねられた回路基板の中の第２の回路基板に取り付けられるヒートシンクを更に含む、
請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項８】
前記ヒートシンクは、銅ヒートパイプを含む、請求項７に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項９】
前記銅ヒートパイプは、前記第２の回路基板の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有する銅合金から形成される支持部材を介して前記第２の回路基板に取り付けられる、請求項８に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項１０】
一対の画像を前記二重画像センサに投影する双眼光学を更に含む、請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項１１】
当該双眼画像取込みデバイスは、シャフトによって取り囲まれ、前記複数の積み重ねられた回路基板は、前記シャフトの長さに沿って積み重ねられる、請求項１に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項１２】
第２の回路基板が垂直角度で第１の回路基板に取り付けられるような墓石構成において配置される前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板と、
前記第１の回路基板に取り付けられる前方に面する二重画像センサであって、密閉ハウジング内に取り囲まれる二重画像センサと、
前記第２の回路基板に取り付けられ、前記二重画像センサによって生成される電気信号を受信するよう連結される、信号調整エレクトロニクスとを含む、
双眼画像取込みデバイス。
【請求項１３】
前記第１の回路基板及び前記第２の回路基板は、直接的に接触する、請求項１２に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項１４】
前記信号調整エレクトロニクスとは反対側の前記第２の回路基板の背面に取り付けられるヒートシンクを更に含む、請求項１２に記載の双眼画像取込みデバイス。
【請求項１５】
前記密閉ハウジングは、
前記第１の回路基板と、
前記第１の回路基板に固定される移行リングと、
該移行リングに固定される光学マウントとによって形成される、
請求項１２に記載の双眼画像取込みデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
この出願は、２０１６年７月１４日に出願された「COMPACT  BINOCULAR  IMAGE  CAPTURE  DEVICE」という名称の米国仮特許出願第６２／３６２，２２４号の優先権及び出願日の利益を主張し、その全文を本明細書中に参照として援用する。
【０００２】
本開示は、画像誘導処置を行う画像取込みデバイスに向けられており、より具体的には、画像誘導処置を行うコンパクトな双眼画像取込みデバイス(binocular  image  capturing  device)に向けられている。
【背景技術】
【０００３】
最小侵襲外科処置を実行する際に使用される遠隔操作システムのような医療ロボットシステムは、より少ない痛み、より短い入院、正常な活動への迅速な復帰、最小の瘢痕化、回復時間の短縮、及びより少ない傷害への損傷を含む、従来的な観血手術技法に対する多くの利益をもたらす。結果的に、そのような医療遠隔操作システムに対する需要は強く、そして、増大している。
【０００４】
医療遠隔操作システムの例は、カリフォルニア州サニーベールのIntuitive  Surgical,  Inc.のda  Vinci（登録商標）STM  Surgical  Systemを含む。これらのシステムの各々は、外科医コンソール、患者側カート、高性能三次元（「３Ｄ」）ビジョンシステム、及び人間の手首を真似てモデル化されたIntuitive  Surgical専有のEndoWrist（登録商標）関節器具を含む。手術器具を保持するマニピュレータの動作に加えられるとき、これらの関節作動器具は、それらのエンドエフェクタに対する少なくとも６自由度の動きを可能にし、それは観血手術の自然な動きと同等以上である。医療処置の実行中に、画像取込みデバイス（画像キャプチャデバイス）によって取り込まれる手術部位の二次元又は三次元ライブ画像を見ることが有用である。画像取込みデバイスは、医療処置中に使用される前に、オートクレーブ洗浄プロセスによって滅菌される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、オートクレーブ洗浄に適合するコンパクトなフォームファクタで双眼撮像（画像化）をサポートする画像取込みデバイスを提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、本記述に続く請求項によって最良に要約される。
【０００７】
幾つかの例では、双眼画像取込みデバイスは、複数の積み重ねられた回路基板と、複数の積み重ねられた回路基板のうちの第１の回路基板に取り付けられる前方に面する二重画像センサと、複数の積み重ねられた回路基板のうちの１つ又はそれよりも多くの回路基板に取り付けられ、二重画像センサによって生成される電気信号を受信するよう連結される、信号調整エレクトロニクス（信号調整電子機器）とを含むことがある。二重画像センサは、密閉ハウジング内に取り囲まれる。
【０００８】
幾つかの例では、双眼画像取込みデバイスが、第２の回路基板が垂直角度で第１の回路基板に取り付けられるような墓石構成において配置される第１の回路基板及び第２の回路基板と、第１の回路基板に取り付けられる前方に面する二重画像センサと、第２の回路基板に取り付けられ、二重画像センサによって生成される電気信号を受信するよう連結される、信号調整エレクトロニクス（信号調整電子機器）とを含むことがある。二重画像センサは、密閉ハウジング内に取り囲まれる。
【０００９】
幾つかの例では、双眼画像取込みデバイスを組み立てる方法が、二重画像センサを第１の回路基板に固定するステップと、信号調整エレクトロニクスを１つ又はそれよりも多くの第２の回路基板に固定するステップと、第１の回路基板及び１つ又はそれよりも多くの第２の回路基板を積み重ねて、二重画像センサ及び信号調整エレクトロニクス（信号調整電子機器）を電気的に連結するステップと、二重画像センサをオートクレーブ耐性の密閉ハウジング内に封止するステップとを含むことがある。
【００１０】
前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述は、本質的に例示的かつ説明的であり、本開示の範囲を限定することなく本開示の理解を提供することを意図していることが理解されるべきである。その点において、本開示の追加的な態様、構成、及び利点は、以下の詳細な記述から当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】幾つかの実施形態に従った医療デバイスのバンドルユニットを備える医療遠隔操作システムを利用する手術室の簡略図である。
【００１２】
【図２】幾つかの実施形態に従った医療デバイスのバンドルユニットを保持する遠隔操作アームアセンブリの簡略図である。
【００１３】
【図３】幾つかの実施形態に従った医療デバイスのバンドルユニットの遠位端の簡略図である。
【００１４】
【図４Ａ】幾つかの実施形態に従った前方に面するセンサを備える双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【図４Ｂ】幾つかの実施形態に従った前方に面するセンサを備える双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【００１５】
【図５Ａ】幾つかの実施形態に従った墓石構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【図５Ｂ】幾つかの実施形態に従った墓石構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【００１６】
【図６Ａ】幾つかの実施形態に従った展開斜視図からのフリップチップ画像信号プロセッサを備える墓石構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【図６Ｂ】幾つかの実施形態に従った側面図からのフリップチップ画像信号プロセッサを備える墓石構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【００１７】
【図７Ａ】幾つかの実施形態に従った積重ね構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【図７Ｂ】幾つかの実施形態に従った積重ね構成の双眼画像取込みデバイスの簡略図である。
【００１８】
【図８】幾つかの実施形態に従った双眼画像取込みデバイスを製造する方法８００の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、一例として、手術台５０の上に横たわっている患者４０に対して医療処置を実行するために、医療遠隔操作システム１００が外科医２０によって利用されている、手術室の頂面図を例示している。１人以上（１人又はそれよりも多く）の助手３０が患者４０の近くに位置して、外科医２０が外科医コンソール１０上で制御デバイス１０８，１０９を操作することによって遠隔操作式に処置を行う間に、処置を補助することがある。
【００２０】
本例において、医療デバイスのバンドルユニット３００（束ねられたユニット）が、単一の入口ポート１５０を通じて患者４０に挿入される。バンドルユニット３００は、単一ポートシステムにおいて使用されてよい。入口ポート１５０は、本例では最小侵襲切開部であるが、他の医療処置の実行において、それは代わりに自然な身体開口部であってよい。バンドルユニット３００は、（「アーム２００」とも呼ぶ）遠隔操作アームアセンブリ２００によって保持されて、操作される。本例では、１つの遠隔操作アームアセンブリのみが使用されているが、医療遠隔操作システム１００は、本医療処置の実行中に邪魔にならない所に回転させられる(swing)追加的な遠隔操作アームアセンブリ１２８，１２９を備える。何故ならば、それらは使用されていないからである。
【００２１】
コンソール１０は、手術部位の３Ｄ画像を外科医に表示するための３Ｄモニタ１０４と、左右の操作可能な制御デバイス１０８，１０９と、フットペダル１０５と、プロセッサ１０２とを含む。制御デバイス１０８，１０９は、ジョイスティック、グローブ、トリガガン、手動操作コントローラ、又は同等物のような、様々な入力デバイスのうちの任意の１以上（１つ又はそれよりも多く）を含んでよい。プロセッサ１０２は、コンソール１０に統合された専用コンピュータであってよく、或いはコンソールに又はその付近に位置付けられてよく、或いはシステム１００を通じて分散処理式に分散される多数の処理又はコントローラコンポーネント（構成要素）を含んでよい。
【００２２】
コンソール１０は、通常、患者と同じ部屋に配置されるので、外科医は、処置を直接的に監視し、必要であるならば物理的に応じることができ、電話又は他の通信媒体を通じてというよりもむしろ直接的に助手と話すことができる。しかしながら、外科医は、患者と異なる部屋、全く異なる建物、又は他の遠隔の場所に位置して、遠隔外科処置を可能にすることもできることが理解されるであろう。
【００２３】
図３に示すように、バンドルユニット３００は、２つの手術器具又はツール３３８，３３９と、（「画像取込みユニット３４０」とも呼ぶ）画像取込みデバイス３４０とを含んでよい。手術ツール３３８，３３９の各々は、制御デバイス１０８，１０９のうちの１つと関連付けられる。外科医は、手術部位が画像取込みデバイス１４０によって取り込まれるときに、外科医がコンソールモニタ１０４上の手術部位を３Ｄで見る間に、プロセッサ１０２がそれらのそれぞれ関連する手術ツール３３８，３３９の対応する動きを引き起こすよう、制御デバイス１０８，１０９を操作することによって、医療処置を実行する。
【００２４】
好ましくは、制御デバイス１０８，１０９は、それらの関連するツール３３８，３３９と少なくとも同じ自由度を備えて、テレプレゼンス、又は外科医がツール３３８，３３９を直接制御している強い感覚を有するような制御デバイス１０８，１０９がツールと一体であるという知覚を、外科医に提供する。
【００２５】
モニタ１０４は、外科医が手術部位を実際に直接見下ろしていると感じるように方向付けられた投影画像をモニタ１０４が表示するよう、外科医の両手付近に位置付けられるのが好ましい。その目的を達成するために、ツール３３８，３３９の画像は、外科医の両手が位置する場所に実質的に位置するように見えるのが好ましい。
【００２６】
加えて、リアルタイム画像は、好ましくは、外科医が恰も作業空間を実質的に真実存在(true  presence)において見ているかのようにそれらの対応する制御デバイス１０８，１０９を通じてツール３３８，３３９のエンドエフェクタ３２２，３３２を操作することができるよう、透視画像(perspective  image)に投影される。真実存在とは、画像の提示がツール３３８，３３９を物理的に操作している操作者の視点をシミュレートする真の透視画像であることを意味する。よって、プロセッサ１０２は、ツール３３８，３３９の座標を、透視画像が、画像取込みデバイス１４０がツール３３８，３３９の直ぐ後に位置しているならば見られる画像であるような、知覚位置に変換する。
【００２７】
プロセッサ１０２は、システム１００内の様々な機能を実行する。プロセッサが実行する１つの重要な機能は、外科医がツール３３８，３３９を効果的に操作することができるよう、制御デバイス１０８，１０９の機械的な動きをバス１１０上の制御信号を通じて遠隔操作アームアセンブリ２００に変換して伝達することである。
【００２８】
プロセッサとして記載しているが、プロセッサ１０２は、実際には、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせによって実装されてよいことが理解されるべきである。また、本明細書に記載するその機能は、１つのユニットによって実行されてよく、或いは異なるコンポーネントの間に分割されてよく、それらの各々は、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の組み合わせによって順次実装されてよい。更に、コンソール１０の部分として示されており或いはコンソール１０に物理的に隣接するが、プロセッサ１０２は、患者側カート１２０及び／又は遠隔操作アームアセンブリ１２８，１２９，２００並びにコンソール１０に或いはコンソール１０に代えて患者側カート１２０及び／又は遠隔操作アームアセンブリ１２８，１２９，２００に装着されるプリント回路基板内のように、システムを通じて分散された、多数のサブユニットを含んでもよい。
【００２９】
本明細書に記載するような医療遠隔操作システムの様々な態様の構造及び動作に関する追加的な詳細については、例えば、本明細書中に参照として援用する、同一継承人による米国特許第６，４９３，６０８号「Minimally  Invasive  Surgical  Apparatus」及び同一承継人による米国特許第６，６７１，５８１号「Camera  Referenced  Control  in  a  Minimally  Invasive  Surgical  Apparatus」を参照のこと。
【００３０】
図２は、一例として、医療デバイスのバンドルユニット３００を保持している遠隔操作アームアセンブリ２００の（必ずしも縮尺通りでない或いは完全でない）簡略化された側面図を例示している。ツールガイド２７０が、この例では患者にある入口ポート１５０を含む最小侵襲切開部を通じて挿入され、ガイドホルダ２４０によって遠隔操作アームアセンブリ２００に連結される。次に、バンドルユニット３００はツールガイド２７０を通じて患者内に挿入される。遠隔操作アームアセンブリ２００は患者側カート１２０のベース２０１（基部）によって機械的に支持される。
【００３１】
リンク２０２，２０３が水平セットアップジョイント２０４，２０５（セットアップ関節）を通じて互いに連結され、そして、ベース２０１に連結される。セットアップジョイント２０４，２０５は、この例において、それらのブレーキが解放されるときにアーム２００の手動位置決めを可能にする、受動ジョイント（受動関節）である。例えば、セットアップジョイント２０４は、リンク２０２が軸２０６について手動で回転させられることを可能にし、セットアップジョイント２０５は、リンク２０３が軸２０７について手動で回転させられることを可能にする。
【００３２】
この例では、２つのリンク及び２つのセットアップジョイントのみが示されているが、本発明と関連して、より多くの又はより少ないリンク及びセットアップジョイントが、この遠隔操作アームアセンブリ及び他の遠隔操作アームアセンブリにおいて必要に応じて使用されてよい。例えば、セットアップジョイント２０４，２０５はアーム２００の水平位置決めに有用であるが、追加的なセットアップジョイントが含められてよく、アーム２００の限定的な垂直方向及び角度方向の位置決めに有用である。しかしながら、アーム２００の主要な垂直方向の位置決めのために、アーム２００はベース２０１の垂直軸に沿ってスライド可能に移動させられて、所定の位置にロックされてもよい。
【００３３】
遠隔操作アームアセンブリ２００は、２つの能動ジョイント（能動関節）や、モータによって駆動させられる多数のギアも含む。ヨージョイント２１０（ヨー関節）は、アーム区画２３０が、軸２６１の周りで回転することを可能にし、ピッチジョイント２２０（ピッチ関節）は、アーム区画２３０が、軸２６１に対して垂直であり且つ図面の平面に対して直交する軸について回転することを可能にする。界面３０２（インターフェース）が、従来的なジョイント、ケーブル及びプーリシステムを通じて手術ツール３３８，３３９及び画像取込みユニット３４０の動きを作動させるモータ被駆動ギアのような、キャリッジ２４５及びバンドルユニット３００の近位端にある噛合部品(mating  parts)を含む。
【００３４】
アーム区画２３０は、ピッチジョイント２２０がそのモータによって回転させられるときに区画２３１，２３２が互いに常に平行であるように構成される。結果的に、バンドルユニット３００は、枢動点について枢動するようヨーモータ及びピッチモータを駆動することによって制御可能に動かされることがあり、枢動点は、患者内への進入点であるよう、セットアップジョイント２０４，２０５の手動位置決めを通じて配置される。加えて、バンドルユニット３００は、アーム区画２３０にあるキャリッジ２４５に連結され、次に、キャリッジ２４５は、その挿入軸２６３に沿ってバンドルユニット３００を延出又は収縮させる線形駆動機構に連結される。
【００３５】
キャリッジ２４５内のヨージョイント２１０、ピッチジョイント２２０及びモータ被駆動ギアの各々は、個々のジョイント又はギアコントローラによって制御されるが、コントローラは、共通のマスタ／スレーブ制御システムによって制御されることがあるので、バンドルユニット３００の医療デバイスは、その関連する制御デバイスの使用者（例えば、外科医又は操作者）操作を通じて制御されることがある。
【００３６】
図３は、一例として、バンドルユニット３００の遠位端の斜視図を例示している。バンドルユニット３００は、医療処置を実行するための取り外し可能な手術ツール３３８，３３９と、患者内の手術部位で処置を見るための取り外し可能な画像取込みユニット３４０とを含む。ツール３３８，３３９及び画像取込みユニット３４０の各々は、バンドルユニット３００の内部コアに形成された別個の管腔を通って延びる。次に、医療処置を実行中又は医療処置を実行する準備中の手術ツール３３８，３３９の一方又は両方の交換は、助手がもはや必要とされていないツールをその管腔から除去し、トレイ６０からの置換ツール１３１を空にされた管腔内に挿入することにより除去したツールを置換ツール１３１と交換することによって、達成される。代替的に、未使用の管腔が利用可能であるならば、使い的なツールが、既に所定の場所にある如何なる他のツールをも除去せずに、それらの利用可能な管腔のうちの１つを通じて挿入されてよい。
【００３７】
画像取込みデバイス３４０は、好ましくは、手術部位の三次元撮像のための一対の立体視カメラ３４２，３４３（及び／又は単一の双眼カメラ）と、取り込まれる画像中の物体の視認性を向上させるために、外部源からの光を運ぶ発光ダイオード（ＬＥＤ）又は光ファイバ束のような照明デバイス３４４とを含む。手術目的又は診断目的のために解剖学的構造を「見る」ために、超音波プローブのような補助的な画像取込みユニットが、バンドルユニット３００の利用可能な管腔内に設けられてよい。
【００３８】
幾つかの実施形態では、その内部コア及び内部コアを通じて挿入される医療デバイス（即ち、手術ツール及び画像取込みユニット）を保護するために、オーバーチューブ３１０(overtube)がバンドルユニット３００内に含められてもよい。オーバーチューブ３１０は、剛的であってよい。代替的に、バンドルユニット３００が体腔を通じて患者内の手術部位に移動するときに、バンドルユニット３００が患者の体腔の形状に適合することがあるように、オーバーチューブ３１０は、フレキシブルな材料で形成されてよく、或いは能動的及び／又は受動的に曲げ可能な（曲げられる）区画を含んでよい。
【００３９】
手術ツール３３８，３３９は、各々、制御可能に伸長可能で、回転可能で、曲げ可能なアームを有し、それらのそれぞれのエンドエフェクタ３２２，３３２が、リスト機構３２３，３３７（手首機構）によって、そのようなアームに連結される。例えば、手術ツール３３９のアームは、遠位ジョイント３３４，３３６（遠位関節）によって連結された３つのリンク３３１，３３３，３３５を含む。近位リンク３３５は、（好ましくは、バンドルユニット３００の挿入軸２６３と平行である）挿入軸３５２に沿って制御可能に伸長可能及び収縮可能であり、挿入軸３５２について（回転角３５３によって示されるように）制御可能に回転可能である。他方、中間リンク３３３は、（曲げ角３５１によって示されるように）リンク３３５に対して遠位ジョイント３３６によって制御可能に曲げ可能であり、遠位リンク３３１は、リンク３３３，３３５に連結され、遠位ジョイント３３４によって曲げ可能であるので、その曲げ角３５４は、リンク３３３の方向とは反対方向にあり、結果的に、リンク３３１，３３５を平行な整列に維持する。
【００４０】
手術ツール３３８のアームは、手術ツール３３９のアームと同様に構成される。リスト機構３２３，３３７の一例についての追加的な詳細は、本明細書中に参照として援用する、同一承継人による米国特許第６，８１７，９７４号「Surgical  Tool  Having  Positively  Positionable  Tendon-Actuated  Multi-Disk  Wrist  Joint」に提供されている。
【００４１】
画像取込みデバイス３４０は、外科処置中に手術器具３３８，３３９を適切に見るよう、手術ツールより「上」の画像取込みデバイス３４０の十分な高さを達成するために、（バンドルユニット３００の挿入軸２６３と平行であってよい）その挿入軸及びピッチ運動に沿って画像取込みユニット３４０少なくとも挿入／引込み（後退）を容易にする、制御可能に伸長可能で、回転可能で、曲げ可能なアーム３４５も有する。画像取込みデバイス３４０についての追加的な位置決め及び配向能力を容易にするために、その挿入軸についての画像取込みデバイス３４０のロール角運動のような、追加的な自由度が設けられてもよい。強化された操作性のために、画像取込みアーム３４５は、手術ツール３３８，３３９の制御可能に曲げ可能で、回転可能で、伸長可能なアームのように、曲げ可能であってよい。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂは、幾つかの実施形態に従った前方に面する(front-facing)センサを備える双眼画像取込みデバイス４００(binocular  image  capturing  device)の簡略図である。図１〜図３と一致する幾つかの実施形態に従って、画像取込みデバイス４００は、バンドルユニット３００の画像取込みデバイス３４０を実施するために使用されてよい。幾つかの実施形態によれば、双眼画像取込みデバイス４００は、バンドルユニット３００以外のシステムにおいて使用されてよい。特に、画像取込みデバイス４００は、小さな構成サイズ(small  feature  size)、頑丈さ(ruggedness)、オートクレーブに耐える能力を要求する撮像用途に適する。例えば、双眼画像取込みデバイス４００は、医療遠隔操作システム及び／又は手持ち式内視鏡のような医療器具において使用されてよい。双眼画像取込みデバイス４００は、医療撮像用途に特に適しているが、双眼画像取込みデバイス４００は、モバイルデバイスの写真及び／又はビデオアプリケーションのような、一般的な撮像アプリケーションにおいて使用されてもよい。
【００４３】
幾つかの実施形態によれば、双眼画像取込みデバイス４００は、小さな構成サイズ及び／又はコンパクトな設計を容易にする１以上の構成を含む。幾つかの例において、双眼画像取込みデバイス４００の直径「ｄ」は、１０ｍｍ未満であってよい。幾つかの例において、双眼画像取込みデバイス４００のアスペクト比（即ち、長さ「ｌ」と直径「ｄ」との間の比率）は、１０：１未満であってよい。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、双眼画像取込みデバイス４００は、細長いデバイスの遠位端から前方を見る視点から双眼画像を取得する。幾つかの実施形態において、細長いデバイスは、医療処置中に画像を取得するために、解剖学的ポート及び／又は解剖学的通路内に挿入されることができる内視鏡であってよい。そのような実施形態と一致して、双眼画像取込みデバイス４００は、内視鏡の遠位先端に位置付けられてよい。
【００４５】
シャフト４１０は、双眼画像取込みデバイス４００のコンポーネントを完全に又は部分的に取り囲む。幾つかの例において、シャフト４１０は、８．８ｍｍ内視鏡シャフトに対応することがあり、その場合、シャフト４１０の直径「ｄ」は、８．８ｍｍである。より一般的には、シャフト４１０の直径「ｄ」は、解剖学的ポート及び／又は解剖学的通路を通じる双眼画像取込みデバイス４００の挿入／引込みに順応するのに十分な程に小さい。幾つかの実施形態によれば、シャフト４１０は、剛性チューブを使用して形成されてよい。幾つかの実施形態において、シャフト４１０は、フレキシブルであってよい。円形の断面を有するものとして描かれているが、シャフト４１０の断面は、楕円形、多角形、及び／又は他の任意の適切な形状であってよいことが理解されるべきである。幾つかの例において、シャフト４１０の直径「ｄ」及び／又はシャフト４１０の形状は、シャフト４１０の長さに沿って変化してよい。双眼画像取込みデバイス４００のコンポーネントは、一般的にシャフト４１０内に配置されるが、幾つかのコンポーネントは、シャフト４１０の側面及び／又はシャフト４１０の遠位端から突出してよい。
【００４６】
任意的な照明モジュール４２０が、双眼画像取込みデバイス４００の遠位端から照明を提供する。幾つかの実施形態において、双眼画像取込みデバイス４００は、内部解剖学的空洞及び／又は通路のような、周囲照明が殆どない或いは全くないシーンを取り込むために使用される。結果的に、照明モジュール４２０は、画像取得を支援するシーンへの主要な照明源として機能する。幾つかの実施形態において、照明モジュール４２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような１以上の照明源を含んでよい。幾つかの例において、照明源は、照明の輝度及び均一性を増大させるために、ＬＥＤのリングを含んでよい。幾つかの実施形態において、照明源は、照明モジュール４２０の外部にあってよく、その場合、照明モジュールは、光ファイバ線、レンズ、ミラー、及び／又は同等物のような、受動光学コンポーネントを含んでよい。例えば、照明モジュール４２０は、双眼画像取込みデバイス４００の近位端から受け取る照明を、双眼画像取込みデバイス４００のコンポーネントの周りに経路制御し、そして遠位端から外に送る、１以上の光ファイバ線を含んでよい。図４Ａ及び図４Ｂに描くように、照明モジュール４２０は、シーンに対して均一な照明強度を提供するために、シャフト４１０の両側に配置される２つのそのような光ファイバ線を含む。
【００４７】
双眼光学モジュール４３０が、シーンから照明（即ち、光及び／又は他の電磁信号）を受け取り、一対の画像を二重画像センサ４４０(dual  image  sensor)に投影する。双眼光学モジュール４３０は、所望の画像特性（例えば、焦点距離及び／又はスペクトル特性）を達成するために、１以上のレンズ、ミラー、アパーチャ、フィルタ、プリズム、偏光子、及び／又は同等物を含んでよい。双眼光学モジュール４３０の１以上のコンポーネントは、（例えば、焦点距離を変えるために）画像特性を変えるように調節可能であってよい。
【００４８】
二重画像センサ４４０は、一般的に、双眼光学モジュール４３０からの一対の投影画像を、投影画像に含まれる情報のうちの少なくとも一部を保持するアナログ及び／又はデジタル電気信号に変換するのに適した、任意のデバイスを含む。幾つかの例によれば、二重画像センサ４４０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ、アクティブピクセルセンサ、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサ、Ｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）センサ、及び／又は同等物を含んでよい。幾つかの実施形態によれば、二重画像センサ４４０は、二重能動領域（二重アクティブ領域）を備える単一のモノリシックセンサを含んでよく、且つ／或いは複数の個別のセンサを含んでよい。
【００４９】
一般的に、二重画像センサ４４０のような画像センサの双眼領域は、画像品質を向上させるために可能な限り大きいことが望ましい。例えば、小さな画像センサと対して、大きな画像センサは、解像度の改良のためにより多くのピクセルを有してよく、且つ／或いは感度の改良のためにより大きなピクセルを有してよい。しかしながら、双眼画像取込みデバイス４００は小さな直径「ｄ」（例えば、１０ｍｍ以下）を有するので、画像センサのために利用可能な空間は、一般的に制約され、特に直径方向に制約される。双眼画像取込みデバイス４００の空間制約を満足しながら画像センサの面積を増大させる１つの方法は、画像センサを側面に面する構成(sideways-facing  configuration)において取り付けることである。側面に面する構成では、画像センサの１つの縁が、双眼画像取込みデバイス４００の長さに沿って位置し、従って、直径の制約を受けない。しかしながら、側面に面する構成は、幾つかの理由のために問題である。第１に、側面に面する画像センサに画像を投影するために、双眼光学モジュール４３０には、画像取込みデバイス４００の遠位端からの光を９０度だけ方向変更する仕事が課される。これは、一般的に、双眼光学モジュール４３０の複雑さ及び／又はコストを増加させ、画像品質を低下させることがある。第２に、幾つかの場合には、側面に面する画像センサは、単眼撮像用途のために使用されてよいが、側面に面する画像センサを双眼撮像用途に統合することはより一層の挑戦である。特に、双眼画像取込みデバイス４００の空間制約に鑑みれば、一対の画像を側面に面する画像センサに投影することは、実質的な追加的な複雑さ及びコストを伴うことがある。よって、側面に面する画像センサは、双眼画像取込みデバイス４００における使用に適していないことがある。
【００５０】
これらの挑戦に対処するために、双眼画像取込みデバイス４００の二重画像センサ４４０は、双眼画像取込みデバイス４００の遠位端に向かって方向付けられた双眼領域を備える、前方に面する画像センサとして構成される。前方に面する構成において、双眼光学モジュール４３０は、側面に面する構成に対して単純化され、より安価であり、且つ／或いはよりコンパクトであることがある。何故ならば、投影画像は９０度だけ方向変更されないからであり、単眼撮像用途に対して双眼撮像用途に伴う追加的な複雑さは殆どないからである。
【００５１】
シャフト４１０の直径制約を満足しながら前方に面する構成における二重画像センサ４４０の双眼領域を増加させるために、二重画像センサ４４０の形状は、シャフトの断面形状に適合するように構成されてよい。例えば、シャフト４１０が円形の断面を有するとき、八角形の形状が、長方形の形状よりも、シャフト４１０により良く適合する。従って、二重画像センサ４４０は、長方形のセンサの隅を切断すること(sawing)又は劈開すること(cleaving)によって形成されることがあるような、八角形の形状を有してよい。
【００５２】
幾つかの実施形態において、二重画像センサ４４０は、密閉ハウジング４４２(hermetic  housing)内に配置されてよい。密閉ハウジング４４２は、画像センサ４４０を湿気及び／又は他の汚物から保護する。その上、密閉ハウジング４４２は、オートクレーブ洗浄中に受ける温度サイクルに対して機械的に堅牢である。密閉ハウジング４４２は、二重画像センサ４４０をカプセル化するものとして描かれているが、双眼画像取込みデバイス４００の他のコンポーネントも、密閉ハウジング４４２内に密封されて(hermetically  sealed)よいことが理解されるべきである。密閉ハウジング４４２の実施形態を、図５〜図７を参照して以下に更に詳細に記載する。
【００５３】
幾つかの例において、二重画像センサ４４０によって生成される電気信号は、比較的小さな信号振幅を有する。特に、それらの低い振幅の故に、電気信号は、例えば、遠隔操作アームアセンブリの遠位端から近位端への、長距離に亘る送信に適さないことがある。従って、二重画像センサは、調整モジュール４５０(conditioning  module)に連結され、調整モジュール４５０は、二重画像センサ４４０によって生成される電気信号を受け取り、それらを伝送用に変換する。幾つかの例において、調整モジュール４５０は、１以上の画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）、増幅器、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、画像エンコーダ、及び／又は同等物を含む、信号調整エレクトロニクスを含んでよい。幾つかの例において、調整モジュール４５０の出力は、デジタルビデオ信号フィードであってよい。デジタルビデオ信号フィード（又は取り込まれる画像データの他の信号表現）は、コネクタ４６０を介して双眼画像取込みデバイス４００から送信される。幾つかの例において、コネクタ４６０は、画像データを送信して、電力及び／又は制御信号を受信するように構成される。
【００５４】
画像品質を向上させるために、調整モジュール４５０のコンポーネントは、一般的に、二重画像センサ４４０に物理的に近接近して位置付けられる。これは長い伝送線を通じる二重画像センサ４４０によって生成される電気信号の劣化を防止又は緩和する。これはコンパクトで、単純で、堅牢な設計も容易にする。幾つかの例では、調整モジュール４５０の画像信号プロセッサは、二重画像センサ４４０の背後に配置されてよい（即ち、「フリップチップ」構成(“flip-chip”  configuration)）。幾つかの例において、画像信号プロセッサ及び二重画像センサ４４０は、二重画像センサ４４０によって生成される電気信号が回路基板を通じて短い距離（例えば、数ｍｍ以下）経路制御されるように、回路基板の両面に取り付けられてよい。幾つかの例において、画像信号プロセッサ及び／又は調整モジュール４５０の他のコンポーネントは、図５及び図６を参照して以下により詳細に記載するように、二重画像センサ４４０に対して「墓石」構成(“tombstone”  configuration)において取り付けられてよい。幾つかの例において、調整モジュール４５０は、図７を参照して以下により詳細に記載するように、二重画像センサ４４０に対して「積重ね」構成(“stacked”  configuration)で取り付けられてよい。
【００５５】
動作中、（照明モジュール４２０、二重画像センサ４４０、調整モジュール４５０、及び／又はコネクタ４６０の様々なコンポーネントを含んでよい）双眼画像取込みデバイス４００の電子コンポーネントは、廃熱を生成する。熱管理モジュール４７０が、任意的に、過熱を防止するために、双眼画像取込みデバイス４００から廃熱を伝導して除く(conduct  away)ために使用される。幾つかの実施形態において、熱管理モジュール４７０は、双眼画像取込みデバイス４００の１以上のコンポーネントに熱的に連結されるヒートシンクを含んでよい。幾つかの例において、ヒートシンクは、双眼画像取込みデバイス４００から近位方向に熱を伝導して除くように構成されてよい。幾つかの例において、熱管理モジュール４７０は、双眼画像取込みデバイス４００を通じた様々な場所に塗布される熱伝導性ペーストを含んでよい。しかしながら、幾つかの実施形態において、双眼画像取込みデバイス４００は、熱管理モジュール４７０を含まなくてよい。具体的には、双眼画像取込みデバイス４００のコンパクトな設計は、専用の熱管理モジュール４７０を用いずに過熱を防止するのに十分な熱伝導を提供することがある。
【００５６】
図５Ａ及び図５Ｂは、幾つかの実施形態に従った墓石構成における双眼画像取込みデバイス５００の簡略図である。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態において、双眼画像取込みデバイス５００は、双眼画像取込みデバイス４００の構成の少なくとも一部を実施するために使用されてよい。
【００５７】
双眼画像取込みデバイス５００は、外管５０２によって完全に又は部分的に包まれる。一対の光ファイバ線５０４が、外管５０２の上方部分及び下方部分に沿ってポッティングされている(植え込まれている)(potted)。明確性のために、双眼画像取込みデバイス５００の遠位端に位置付けられて描かれているが、外管５０２及び／又は光ファイバ線５０４は、双眼画像取込みデバイス５００の長さに沿って延在してよい。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、外管５０２及び光ファイバ線５０４は、それぞれ、シャフト４１０及び照明モジュール４２０に対応することがある。
【００５８】
八角形の面内形状を備える二重画像センサ５１０は、前方に面する構成（即ち、双眼画像取込みデバイス５００の遠位端に向かって方向付けられた構成）に配置されている。二重画像センサ５１０は、回路基板５１２に取り付けられている。幾つかの実施形態によれば、二重画像センサ５１０は、回路基板５１２にワイヤボンディングされてよい。幾つかの例において、回路基板５１２は、二重画像センサ５１０のための温度及び／又は湿度抵抗裏当てをもたらすセラミック回路基板であってよい。幾つかの例において、回路基板５１２は、低い（又はゼロの）水分浸透性及び／又は高い熱伝導率を備える他の材料を使用して形成されてよい。
【００５９】
移行リング５１４が回路基板５１２に取り付けられている。幾つかの例において、移行リング５１４は、鑞接(brazing)によって回路基板５１２に取り付けられるコバール（登録商標）リングであってよい。幾つかの例において、遷移リング５１４は、回路基板５１２の熱膨張係数（ＣＴＥ）と一致するＣＴＥを備え、且つ鑞接、溶接、接着、及び／又は同等のことのようなプロセスと適合する、他の材料を使用して形成されてよい。
【００６０】
光学ハウジング５１６が、移行リング５１４に取り付けられて(affixed)いる。幾つかの例において、光学ハウジング５１６は、溶接（例えば、レーザ溶接）によって移行リング５１４に取り付けられたステンレス鋼ハウジングであってよい。幾つかの例において、ステンレス鋼ハウジングは、回路基板５１２、移行リング５１４、及び／又は光学ガラスのＣＴＥと一致する、１７−４ステンレス鋼及び／又は４４０ステンレス鋼のような合金を使用して、形成されてよい。幾つかの例において、光学ハウジング５１６は、双眼光学モジュール４３０のような双眼光学を取り囲んでよい。明確性のために、双眼光学は、図５Ａ及び図５Ｂには描かれていないが、幾つかの実施形態では、双眼画像取込みデバイスの遠位端から延びてよい。幾つかの実施形態によれば、カバーガラス５１８は、移行リング５１４のリム５２０(rim)に取り付けられてよい。例えば、カバーガラス５１８は、接着剤によって移行リング５１４に取り付けられてよい。
【００６１】
図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、回路基板５１２、リング５１４、光学ハウジング５１６、及び／又はカバーガラス５１８は、密閉ハウジング４４２に対応する密封チャンバ(hermetically  sealed  chamber)を形成してよい。密封チャンバは、光学ハウジング５１６内に配置される光学部品（例えば、双眼光学モジュール４３０）及び／又は二重画像センサ５１０を取り囲む。幾つかの実施形態によれば、密封チャンバは、光学ハウジング５１６内に収容される光学部品及び／又は二重画像センサ５１０の凝縮又は他の汚染を低減又は防止するために、不活性ガス（例えば、窒素）で充填されてよい。有利には、双眼画像取込みデバイス５００の密封チャンバは、オートクレーブ洗浄中の熱サイクルによって引き起こされるひずみ及び／又は応力を低減するために、適合するＣＴＥを備える材料（例えば、セラミック回路基板５１２、コバール移行リング５１４、ステンレス鋼光学ハウジング５１６、及び双眼光学及び／又はカバーガラス５１８において使用される光学ガラス）を使用して形成される。
【００６２】
回路基板５３２は、画像信号プロセッサ５３０、ホストエレクトロニクス５３４（ホスト電子機器）、及び／又はコネクタ５３６のような、様々な信号調整エレクトロニクス（信号調整電子機器）を含んでよい。画像信号プロセッサ５３０は、二重画像センサ５１０から電子信号を受信して、受信した電子信号に基づいて画像データを生成するように連結される。デジタル画像データ（例えば、デジタルビデオフィード）は、コネクタ５３６を介して出力される。エレクトロニクス５３４は、１以上のコンデンサ、抵抗器、ダイオード、発振器、センサ（例えば、温度センサ）、及び／又は同等物を含んでよい。幾つかの例において、回路基板５３２は、オートクレーブ洗浄及び／又は人体のような厳格な動作環境に対する耐性を向上させるために、セラミック回路基板であってよい。幾つかの例において、回路基板５３２は、ＦＲ−４回路基板及び／又は任意の他の適切な種類の回路基板であってよい。
【００６３】
回路基板５３２は、墓石構成の回路基板５１２に取り付けられている。墓石構成において、回路基板５３２の縁は、回路基板５１２の裏面に直角に当接する。図５Ａ及び図５Ｂに描くように、回路基板５３２は、回路基板５１２の概ね垂直中心に取り付けられている。幾つかの例において、回路基板５３２は、回路基板５１２に剛的に取り付けられてよい。幾つかの例において、回路基板５３２は、回路基板５１２と直接的に接触してよく、且つ／或いは回路基板５１２に接着されてよい。図１〜図４と一致する実施形態によれば、回路基板５３２に取り付けられるコンポーネントは、調整モジュール４５０及び／又はコネクタ４６０に対応することがある。
【００６４】
ヒートシンク５４０は、支持部材５４２を介して回路基板５３２及び／又は回路基板５１２に連結される。ヒートシンク５４０は、回路基板５３２及び／又は回路基板５１２に取り付けられる電子コンポーネント（電子部品）から熱を奪う(sink  heat)ように構成される。有利には、墓石構成は、回路基板５３２の背面上の広い表面領域へのアクセスを提供して、前面に取り付けられるコンポーネントからヒートシンク５４０への熱伝達を最大にする。幾つかの例において、ヒートシンク５４０は、銅ヒートパイプであってよい。しかしながら、一般的に、銅のＣＴＥは、セラミック回路基板のＣＴＥと一致しない。従って、支持部材５４２が、Ｃｕ−Ｍｏ及び／又はＣｕ−Ｗ合金のような、セラミックのＣＴＥと一致する遷移材料を使用して形成されてよい。そのような実施形態と一致して、支持部材５４２は、鑞接によって回路基板５３２及び／又は回路基板５１２に取り付けられてよい。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、ヒートシンク５４０及び／又は支持部材５４２は、熱管理モジュール４７０に対応することがある。
【００６５】
図６Ａ及び図６Ｂは、幾つかの実施形態に従ったフリップチップ画像信号プロセッサを備える墓石構成における双眼画像取込みデバイス６００の簡略図である。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、双眼画像取込みデバイスは、双眼画像取込みデバイス４００の少なくとも幾つかの構成を実施するために使用されてよい。
【００６６】
図５Ａ及び図５Ｂの双眼画像取込みデバイス５００と同様に、双眼画像取込みデバイス６００は、管６０２、光ファイバ線６０４、二重画像センサ６１０、回路基板６１２、リム６２０を備える移行リング６１４、光学ハウジング６１６、カバーガラス６１８、画像信号プロセッサ６３０、回路基板６３２、エレクトロニクス６３４（電子機器）、コネクタ６３６、ヒートシンク６４０、及び支持部材６４２を含む。幾つかの例において、画像信号プロセッサ６３０、エレクトロニクス６３４、及び／又はコネクタ８２３６は、信号調整エレクトロニクスとして使用されてよい。これらの構成は、図５Ａ及び／又は図５Ｂの同様に印された構成に概ね対応する。
【００６７】
回路基板５１２に取り付けられる画像信号プロセッサ５３０と異なり、画像信号プロセッサ６３０は、二重画像センサ６１０の背面にフリップチップ構成において配置されている。有利には、画像信号プロセッサ６３０のフリップチップ構成は、二重画像センサ６１０によって生成される電気信号が伝播して画像信号プロセッサ６３０に達する距離を減少させ、それは画像品質を向上させる。その上、フリップチップ構成は、別個の部品の数を減少させる。何故ならば、二重画像センサ６１０及び画像信号プロセッサ６３０が同じチップ上にあるからである。これは双眼画像取込みデバイス６００の複雑さを減少させる。二重画像センサ６１０及びイメージ信号プロセッサ６３０を単一のチップ上に統合する他のアプローチ（例えば、チップの同じ面にある二重画像センサ６１０及びイメージ信号プロセッサ６３０を備えるシステムオンチップ構成(system-on-chip  configuration)）と異なり、フリップチップ構成は、二重画像センサ６１０の双眼領域を減少させない。
【００６８】
図７Ａ〜図７Ｅは、幾つかの実施形態に従った積重ね構成における双眼画像取込みデバイス７００の簡略図である。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、双眼画像取込みデバイスは、双眼画像取込みデバイス４００の少なくとも幾つかの構成実施するために使用されてよい。
【００６９】
双眼画像取込みデバイス５００及び６００と同様に、双眼画像取込みデバイス７００は、管７０２、光ファイバ線７０４、二重画像センサ７１０、回路基板７１２、リム７２０を備える移行リング７１４、光学ハウジング７１６、カバーガラス７１８、画像信号プロセッサ７３０、回路基板７３２、エレクトロニクス７３４、コネクタ７３６、ヒートシンク７４０、及び支持部材７４２を含む。幾つかの例において、画像信号プロセッサ７３０、エレクトロニクス７３４、及び／又はコネクタ７３６は、信号調整エレクトロニクスとして使用されてよい。これらの構成は、図５及び図６の類似に印される構成に概ね対応する。図７に描くように、画像信号プロセッサ７３０は、回路基板７１２の背面に取り付けられる。図７は、図５及び図６に示していない幾つかの構成を描いている。例えば、双眼画像取込みデバイス７００は、ねじ付きコネクタ７４６によってヒートシンク７４０に連結されるヒートシンク延長部７４４を含む。
【００７０】
図７は、積重ね構成において構成された回路基板７１２及び７３２を描いている。任意的に、回路基板の積重ね構成は、エレクトロニクス７３４及び／又はコネクタ７３６のようなコンポーネントのための利用可能な回路基板総面積を増加させるために、１以上の追加的な回路基板７５０を含んでよい。有利なことに、積重ね構成における双眼画像取込みデバイスは、双眼画像取込みデバイス７００のコンパクトさを改良することがある。更に、双眼画像取込みデバイス７００は、ヒートシンク７４０を含むものとして描かれているが、積重ね構成は、ヒートシンク７４０（及び支持部材７４２及びヒートシンク延長部７４４のような関連するコンポーネント）が省略されてよい十分な熱伝導をもたらすことがある。
【００７１】
積重ねを容易にするために、回路基板７１２、７３２、及び／又は７５０は、同一又は類似の面内形状及び寸法を有してよい。幾つかの例において、回路基板７１２、７３２、及び／又は７５０は、隣接する回路基板の間に１以上の電気接点を創り出すために、整列させられたボンディングパッド７５２を有してよい。即ち、特定の回路基板の前方側又は遠位側にあるボンディングパッドは、隣接する回路基板の後方側又は近位側のボンディングパッドと一列に並ぶ。幾つかの実施形態において、積重ねられた回路基板の部分は、ボンディングパッド７５２に対して凹まされて、取り付けられるコンポーネントを適合させる隣接する回路基板間の間隙を形成してよい。図７に描く回路基板の積重ね（スタック）は、３つの回路基板７１２，７３２，７５０を含むが、回路基板の積重ねは、任意の数の回路基板を含んでよいことが理解されるべきである。
【００７２】
幾つかの実施形態によれば、回路基板の積重ねの隣接する回路基板は、互いに直接的に連結されてよく、且つ／或いは接着剤を使用して連結されてよい。隣接する回路基板間の連結は、回路基板のスタックの長さに沿う熱伝達を容易にする。何故ならば、積重ねられる回路基板のうちの１以上は、ヒートシンク７４０への直接的な接続を有さないことがあるからである。幾つかの例において、隣接する回路基板のボンディングパッド７５２の間の電気的及び／又は機械的接点は、はんだ(solder)、導電性エポキシ(conductive  epoxy)、金属ボンディング（例えば、鑞接、焼結、溶接、及び／又は同等のもの）、異方性導電フィルム(anisotropic  conductive  film)（ＡＣＦ）、異方性導電ペースト(anisotropic  conductive  paste)（ＡＣＰ）、及び／又は同等のものを使用して形成されてよい。
【００７３】
追加的に又は代替的に、回路基板のスタック内の隣接する回路基板は、空隙のような、間隙によって分離されてよい。例えば、回路基板に取り付けられる大きなデバイスを収容するために、スタックが曲げることを可能にするために、及び／又は同等のことのために、間隙が設けられてよい。これに関して、積重ね構成は、隣接する回路基板間の直接的な物理的接触の具備しようが具備しまいが、対向する平面的な表面を備える任意の適切な構成において回路基板７１２、７３２、及び／又は７５０を積み重ねることを含んでよい。
【００７４】
図７Ｂ及び図７Ｃに描くように、双眼画像取込みデバイス７００は、双眼光学７６０、エンドピース７６２、及び窓７６４を含む。幾つかの例において、窓７６４は、サファイア窓であってよい。図１〜図４と一致する幾つかの実施形態によれば、双眼光学７６０、エンドピース７６２、及び／又は窓７６４は、双眼光学モジュール４３０に対応してよい。エンドピース７６２、光学ハウジング７１６、窓７６４、カバーガラス７１８、移行リング７１４、及び／又は回路基板７１２は、窒素のような不活性ガスで充填されてよい密封容積７６６を形成する。
【００７５】
双眼画像取込みデバイス７００における密封性、機械的完全性、及び／又は効率的な熱伝達を容易にするために、双眼画像取込みデバイス７００の当接するコンポーネントは、鑞接（例えば、鑞接された界面７７０を参照）及び／又は溶接（例えば、溶接された界面７７２を参照）技法を使用して取り付けられてよい。幾つかの例において、溶接される界面７７２は、レーザ溶接されてよい。図７Ｃに描くように、鑞接される界面７７０の例は、ヒートシンク７４０と支持部材７４２との間の界面、支持部材７４２と回路基板７５０との間の界面、及び回路基板７１２と移行リング７１４との間の界面を含む。溶接される界面７７２の例は、移行リング７１４と光学ハウジング７１６との間の界面、光学ハウジング７１６と双眼光学７６０との間の界面、光学ハウジング７１６とエンドピース７６２との間の界面を含む。端部ピース７６２と窓７６４との間の界面は、はんだ付けされた界面７７４である。例えば、窓７６４は、窓はんだを使用してエンドピース７６２に取り付けられてよい。特定の実施形態を記載したが、ガラスフリッティング(glass  fritting)、エポキシポッティング(epoxy  potting)、焼結、接着、及び／又は同等物のような、様々な他の技法が、コンポーネント間の界面を形成するために使用されてよいことが理解されるべきである。
【００７６】
図８は、幾つかの実施形態に従った双眼画像取込みデバイスを製造する方法８００の簡略図である。図１〜図７と一致する幾つかの実施形態によれば、方法８００は、双眼画像取込みデバイス４００、５００、６００、及び／又は７００を組み立てるために使用されてよい。幾つかの実施形態によれば、方法８００は、図５及び／又は図６と一致する墓石構成において或いは図７と一致する積重ね構成において双眼画像取込みデバイスを組み立てるために使用されてよい。幾つかの実施形態によれば、方法８００を使用して組み立てられる双眼画像取込みデバイスは、極めてコンパクトであることがあり、１０ｍｍ以下の直径及び／又は１０：１以下のアスペクト比を有する。幾つかの実施形態によれば、方法８００を使用して組み立てられる双眼画像取込みデバイスは、オートクレーブ洗浄と互換性があってよい。例えば、水分に敏感なコンポーネントは、蒸気処理に耐えるよう密封されてよく、互いに当接し合うコンポーネントは、熱サイクルに耐えるよう一致する熱膨張係数を有してよい。
【００７７】
プロセス８０５で、第１の回路基板及び１以上の第２の回路基板を製造する。幾つかの実施形態によれば、第１の回路基板及び／又は１以上の第２の回路基板は、セラミック回路基板であってよい。双眼画像取込みデバイスを積重ね構成において組み立てるとき、第１の回路基板及び／又は１以上の第２の回路基板は、ほぼ同じ面内形状及び／又は寸法を有することがある。その上、第１の回路基板及び／又は１以上の第２の回路基板は、積重ね内の隣接する回路基板間の電気的接続を可能にするよう整列させられたボンディングパッドを有してもよい。一層更には、第１の回路基板及び／又は１以上の第２の回路基板は、電子コンポーネントを積重ね構成内に適合させる凹部を有してよい。
【００７８】
プロセス８１０で、移行リングを第１の回路基板に固定する。幾つかの実施形態によれば、移行リングは、セラミックの熱膨張係数と一致する熱膨張係数を備えるコバールリングであってよい。幾つかの実施形態によれば、移行リングは、鑞接によって第１の回路基板に固定されてよい。
【００７９】
プロセス８１５で、二重画像センサを第１の回路基板に固定する。幾つかの実施形態によれば、二重画像センサは、二重双眼領域を備えるモノリシック画像センサであってよい。幾つかの実施形態によれば、二重画像センサは、円形チューブ内に配置されるときに長方形の形状に対する充填率(fill  factor)を増加させる八角形の形状を有してよい。幾つかの実施形態によれば、二重画像センサは、ワイヤボンディング及び／又は任意の他の適切な集積回路パッケージ技法によって第１の回路基板に固定されてよい。
【００８０】
幾つかの例において、双眼画像取込みデバイスは、画像信号プロセッサ、エレクトロニクスデバイス、及び／又は同等物のような、信号調整エレクトロニクスを含んでよい。プロセス８２０で、画像信号プロセッサを第１の回路基板又は１以上の第２の回路基板に固定する。幾つかの実施形態によれば、画像信号プロセッサは、フリップチップ構成において二重画像センサの背面に配置されてよく、その場合、プロセス８２０は、プロセス８１５と合体する（即ち、二重画像センサ及び画像信号プロセッサを固定することは同じステップの間に達成される）。幾つかの実施形態によれば、画像信号プロセッサは、二重画像センサとは反対の第１の回路基板の背面に固定されてよい。そのような実施形態は、画像信号プロセッサと二重画像センサとの間の距離を減少させて、低ノイズ動作を容易にすることがある。幾つかの実施形態によれば、画像信号プロセッサは、１以上の第２の回路基板に（即ち、二重画像センサとは異なる回路基板上に）固定されてよい。画像信号プロセッサと二重画像センサとの間により大きな距離があるが、そのような実施形態は、画像信号プロセッサとヒートシンクとの間の距離を減少させて、熱伝達を容易にすることがある。幾つかの実施形態によれば、画像信号プロセッサは、ワイヤボンディング及び／又は任意の他の適切な集積回路パッケージ技法によって、第１の回路基板又は１以上の第２の回路基板に固定されてよい。
【００８１】
プロセス８２５で、電子デバイスを１以上の第２の回路基板に固定する。 幾つかの実施形態によれば、電子デバイスは、１以上の抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、センサ（例えば、温度センサ）、発振器、電力変換器、及び／又は同等物を含んでよい。幾つかの実施形態によれば、電子デバイスは、二重画像センサ及び／又は画像信号プロセッサに電気信号（例えば、クロック信号及び／又は電力信号）を供給してよい。幾つかの実施形態によれば、電子デバイスは、二重画像センサ及び／又は画像信号プロセッサから受信する電気信号を調整してよい（例えば、電子デバイスは、信号調整のために１以上の増幅器、フィルタ、レベルシフタ、及び／又は同等物を含んでよい）。幾つかの実施形態によれば、電子デバイスは、はんだ付け、ワイヤボンディング、及び／又は同等のことによって、１以上の第２の回路基板に固定されてよい。
【００８２】
プロセス８３０で、支持部材を１以上の第２の回路基板に固定する。幾つかの実施形態によれば、支持部材は、セラミック回路基板とＣＴＥが一致しない銅ヒートシンクの後の接続を容易にするために、銅合金（例えば、Ｃｕ−Ｍｏ又はＣｕ−Ｗ）であってよい双眼画像取込みデバイスを積重ね構成において組み立てるとき、支持部材は、積重ね内の最も近位の回路基板に固定されてよい。双眼画像取込みデバイスを墓石構成において組み立てるとき、支持部材は、電子デバイス及び／又は画像信号プロセッサとは反対側の１以上の第２の回路基板の背面に固定されてよい。幾つかの実施形態によれば、支持部材は、鑞接によって１以上の第２の回路基板に固定されてよい。
【００８３】
プロセス８３５で、コネクタを１以上の第２の回路基板に固定する。幾つかの実施形態によれば、コネクタは、取り込まれた画像データを送信して、電力信号及び／又は制御信号を受信するように構成されてよい。双眼画像取込みデバイスを積重ね構成において組み立てるとき、コネクタは、積重ね内の最近位の回路基板に固定されてよい。双眼画像取込みデバイスを墓石構成において組み立てるとき、コネクタは、１以上の第２の回路基板の近位端に固定されてよい。幾つかの実施形態によれば、コネクタは、はんだ付けによって１以上の第２の回路基板に固定されてよい。
【００８４】
プロセス８４０で、第１の回路基板及び１以上の第２の回路基板を積重ね構成又は墓石構成において組み立てる。双眼画像取込みデバイスを積重ね構成において組み立てるとき、積み重ねられる回路基板間の電気接点は、ＡＣＦ、ＡＣＰ、はんだ、焼結金属ペースト、及び／又は同等のことのような技法を使用して、ボンディングパッドを整列させて、導電性接点を形成することによって、創り出される。隣接する回路基板の間に接着剤を塗布して、積重ねられた回路基板の長さに沿う機械的完全性及び／又は熱伝達を向上させてよい。双眼画像取込みデバイスを墓石構成において組み立てるとき、１以上の第２の回路基板は、第１の回路基板に対する垂直な向きで、第１の回路基板の背面に対して取り付けられる。
【００８５】
プロセス８４５で、光学マウント(optics  mount)を移行リングに固定する。幾つかの実施形態によれば、光学マウントは、ステンレス鋼アセンブリを含んでよい。幾つかの実施形態によれば、ステンレス鋼アセンブリは、１７−４又は４４０ステンレス鋼のような、セラミック及び／又は光学ガラスの熱膨張係数と一致する熱膨張係数を備えるステンレス鋼合金から形成されてよい。幾つかの実施形態によれば、光学マウントは、溶接（例えば、レーザ溶接）によって移行リングに固定されてよい。
【００８６】
プロセス８５０で、双眼光学を組み立てる。幾つかの実施形態によれば、双眼光学は、三次元撮像用途を容易にするために、二重画像センサ上に一対の画像を形成するよう整列させられる。幾つかの実施形態によれば、双眼光学は、一対の画像の各々の画像を形成する一対の実質的に同一の光学アセンブリを含む。幾つかの実施形態によれば、双眼光学は、光学マウントに取り付けられる。幾つかの例において、双眼光学は、光学マウント内に取り付けられてよく、且つ／或いは光学マウントから突出してよい。幾つかの実施形態によれば、双眼光学は、二重画像センサを覆い且つ／或いは封止するカバーガラスを含んでよい。幾つかの実施形態によれば、カバーガラスは、光学マウント及び／又は移行リングのリム(rim)に接着されてよい。
【００８７】
プロセス８５５で、エンドピースを光学マウントに固定する。幾つかの実施形態によれば、エンドピースは、光学マウントと同様の材料特性を備えるステンレス鋼アセンブリを含んでよい。幾つかの実施形態によれば、エンドピースは、メッキされたサファイア窓のような、窓を含んでよい。幾つかの例において、窓は、エンドピースのステンレス鋼アセンブリにはんだ付けされてよい。幾つかの実施形態によれば、エンドピースは、溶接（例えば、レーザ溶接）によって光学マウントに固定されてよい。幾つかの実施形態によれば、エンドピースを光学マウントに固定することは、双眼光学及び／又は二重画像センサの周りに密閉シール(hermetic  seal)を形成させることがある。結果的に、プロセス８５５は、組立プロセス中に水分及び／又は汚物が密封容積に進入するのを防止するために、浄化（パージ）された環境において実行されてよい。例えば、プロセス８５５は、不活性ガス環境（例えば、窒素ガス）中で実行されてよい。
【００８８】
プロセス８６０で、光ファイバを組み立てる。幾つかの実施形態によれば、光ファイバは、双眼画像取込みデバイスの上方部分及び下方部分に沿って走る１以上のチャネルに沿ってポッティングされてよい。結果的に、ポッティングされた光ファイバは、一方の側にある双眼画像取込みデバイスの曲面によって境界付けられた半円筒形状と、他方の側にある双眼画像取込みデバイスの詰め込まれたコンポーネントの平坦な表面とを有することがある。
【００８９】
プロセス８６５で、ヒートシンクを組み立てる。幾つかの実施形態によれば、ヒートシンクは、銅ヒートパイプを含んでよい。幾つかの例において、銅ヒートパイプは、鑞接及び／又は溶接によって支持部材に固定されてよい。幾つかの実施形態によれば、ヒートシンクは、ネジ山付きアタッチメントによって銅ヒートパイプに連結されるヒートシンク延長部を含んでよい。
【００９０】
プロセス８７０で、プロセス８０５〜８６５の組み立てられた双眼画像取込みデバイスをシャフトに固定する。幾つかの実施形態によれば、シャフトは、双眼画像取込みデバイスを完全に又は部分的に取り囲む金属チューブであってよい。幾つかの実施形態によれば、シャフトは、８．８ｍｍの内視鏡シャフトであってよい。幾つかの実施形態によれば、シャフトは、双眼画像取込みデバイスの１以上の部分に溶接（例えば、レーザ溶接）によって固定される。例えば、シャフトは、エンドピースに溶接されてよい。幾つかの実施形態によれば、シャフトと第１のセラミック基板及び／又は１以上の第２のセラミック基板との間に導電性ペーストを塗布して、シャフトを通じる熱放散を容易にしてよい。そのような実施形態は、双眼画像取込みデバイスが専用のヒートシンクを含まないときに（例えば、プロセス８３０及び／又は８６５が方法８００から省略されるときに）特に有用であることがある。
【００９１】
例示的な実施形態を示し且つ記載したが、広範な修正、変更、及び置換が、前述の開示において想定され、幾つかの場合には、実施形態のうちの幾つかの構成は、他の構成の対応する使用を伴わずに利用されてよい。当業者は、多くの変形、代替及び修正を認識するであろう。よって、本発明の範囲は、以下の請求項によってのみ限定されるべきであり、請求項は本明細書に開示する実施形態の範囲と一致する方法において広義に解釈されることが適切である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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