(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察部位の像を撮像する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の撮像面に前記観察部位の像を結像させる対物光学系と、
前記固体撮像素子に接続され折れ曲げ成形された回路基板と、
前記回路基板に接続されたケーブルと
からなる撮像装置を、
体腔内に挿入する挿入部の先端部内に設けた内視鏡において、
前記撮像装置に前記対物光学系の長軸方向に垂直で前記固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた前記回路基板の面と前記固体撮像素子との間に前記ケーブルを接続するケーブル接続部を設けている
ことを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡、更に詳しくは挿入部の先端硬質部に設けられる撮像装置の構造部分に特徴のある内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、体内の管腔内へ内視鏡を挿入し、病気の早期発見のための観察や、処置を行うといった診察方法が、一般的となっている。
【０００３】
内視鏡の体内への挿入は、被験者にとって苦痛を伴う物であり、その苦痛を緩和するためには、内視鏡の挿入性を良くする必要がある。内視鏡の挿入性には、内視鏡先端部の硬質長が関わっており、挿入性を良好にするためには、硬質長を短縮する必要がある。
【０００４】
一方、内視鏡においては、近年、先端部に観察部位を撮像する撮像装置を内蔵させ、観察部位をモニタ等により観察でき、撮像した観察部位の画像をデジタル処理することにより所望の画像処理や情報保存を可能とする電子内視鏡が広く普及している。この場合においても内視鏡先端部の硬質長を短縮する必要があり、撮像装置が内視鏡先端部に内蔵されるため、撮像装置を小型化する必要がある。
【０００５】
そこで、撮像装置の小型化の例として、従来、例えば特開平５−４９６０２号公報に示されるように、フレキシブル基板を折り曲げることで、撮像装置を小型化する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−４９６０２号公報における図１に示される例では、ケーブル接続用ランドが撮像装置の後方にあり、ケーブル自体が後方に配置され撮像装置の全長を短くすることが難しいといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像装置の全長を短縮して先端部硬質長を短縮し、挿入部の挿入性を向上させることのできる内視鏡を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡は、観察部位の像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像面に前記観察部位の像を結像させる対物光学系と、前記固体撮像素子に接続され折れ曲げ成形された回路基板と、前記回路基板に接続されたケーブルとからなる撮像装置を、体腔内に挿入する挿入部の先端部内に設けた内視鏡において、前記撮像装置に前記対物光学系の長軸方向に垂直で前記固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた前記回路基板の面と前記固体撮像素子との間に前記ケーブルを接続するケーブル接続部を設けて構成される。
【０００９】
本発明の内視鏡では、前記撮像装置に前記対物光学系の長軸方向に垂直で前記固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた前記回路基板の面と前記固体撮像素子との間に前記ケーブルを接続するケーブル接続部を設けることで、撮像装置の全長を短縮して先端部硬質長を短縮し、挿入部の挿入性を向上させることを可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示す外観図、図２は図１の画像処理装置のスコープコネクタとの接続部分を示す拡大図、図３は図１の挿入部の先端硬質部に内蔵される撮像装置の構成を示す構成図、図４は図３の撮像装置の変形例の構成を示す構成図、図５は図１の内視鏡装置の要部のブロック構成を示す構成図、図６は図３の撮像部の組立を説明する第１の説明図、図７は図３の撮像部の組立を説明する第２の説明図、図８は図３の撮像部の組立を説明する第３の説明図、図９は図３の撮像部の組立を説明する第４の説明図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、体腔内等に挿入し観察部位の像を撮像する内視鏡２と、この内視鏡２に接続され内視鏡２の先端へ照明光を供給する光源装置としての機能を備え内視鏡２からの撮像信号を信号処理する画像処理装置３とを備えて構成され、画像処理装置３により信号処理された映像信号を図示しないモニタに出力することで、観察部位の画像を表示するようになっている。
【００１３】
内視鏡２は、体内の管腔内へ挿入される可撓性を有する細長な挿入部１１と、挿入部１１の基端側に設けられた操作部１２と、この操作部１２から延出されるユニバーサルコード１３とからなり、ユニバーサルコード１３の先端に設けられているスコープコネクタ１４を前記画像処理装置３に接続するようになっている。
【００１４】
画像処理装置３には、図２に示すように、前記スコープコネクタ１４と共に、操作部１２での操作により内視鏡先端部へ送水を行うための水を入れておくための送水タンク１５が取り付けられる。その取付の際には、スコープコネクタ１４の側面へ送水タンク１５を装着した状態で、両者を同時に画像処理装置３へ取り付ける。また、画像処理装置３内部には、内視鏡先端部より体内の管腔内のガス等を吸収するための図示しない吸収器が取り付けられる。
【００１５】
図１に戻り、内視鏡２の挿入部１１は、先端より先端硬質部１６、垂直・水平方向へ湾曲可能な湾曲部１７及び可撓性を有する軟性管１８により構成されている。
【００１６】
また、内視鏡２の操作部１２には、画像のフリーズ操作や内視鏡２の先端部への送気送水を行うためのスイッチ類１９と、前記湾曲部１７の湾曲操作を行うためのアングルノブ２０とが設けられており、このアングルノブ２０の回動動作により湾曲部１７を垂直・水平方向へ湾曲することができるようになっている。
【００１７】
挿入部１１の先端硬質部１６には、図３に示すように、対物光学系２１及び撮像部２２からなる撮像装置２３が内蔵されており、対物光学系２１は、対象物の光学像を結像する働きを持った複数のレンズ群を備え、複数のレンズ群の第１のレンズ２４を固定するための第１レンズ枠２５と、複数のレンズ群の第２のレンズ２６を固定するための第２レンズ枠２７と、第１レンズ枠２５と第２レンズ枠２７を電気的に絶縁するための絶縁枠２８とから構成されている。
【００１８】
ここで、第１レンズ枠２５と絶縁枠２８、絶縁枠２８と第２レンズ枠２７は、それぞれ接着固定されるが、そのそれぞれの嵌合部には、接着剤が確実に行き渡るように接着剤溜まり溝２９が設けられている。
【００１９】
また、撮像部２２は、対物光学系２１の後方に設置され対物光学系２１により結像される像を撮像する固体撮像素子３０と、固体撮像素子３０に接続され固体撮像素子３０を駆動すると共に映像信号を増幅する回路基板３１と、固体撮像素子３０を固定するための固体撮像装置固定枠３２により構成される。そして、固体撮像素子３０とそれに接続された回路基板３１は、固体撮像素子固定枠３２によって対物光学系２１と連結され、映像信号伝達ケーブル３３が接続されている。また、固体撮像素子３０は、対物光学系２１を通して入射された光学像を電気信号へ変換する働きを有し、固体撮像素子３０の映像受光面にはカバーガラス３４が貼られている。
【００２０】
なお、固体撮像素子３０は、図４に示すように、内視鏡２の長手軸方向に対し水平方向へ配しても構わない。その際には、対物光学系２１（図４では省略）より入射される光学像は、プリズム３５によりその方向を固体撮像素子３０の受光面へ変化させる構成となる。
【００２１】
固体撮像素子３０により電気信号に変換された映像信号は、図５に示すように、映像信号伝達ケーブル３３を通り、スコープコネクタ１４を介して画像処理装置３へ伝達される。
【００２２】
撮像装置２３は、例えば固体撮像素子３０の故障した場合、その修理のために内視鏡先端部より取り出される。その修理の際に映像信号伝達ケーブル３３が切断され短くなるため、映像信号伝達ケーブル３３は、スコープコネクタ１４内においてケーブル長を補完するための第２ケーブル３６とに分離されている。また、映像信号は、画像処理装置３内において、映像処理回路３７により電気的な処理が行われ、さらに映像表示回路３８によって図示しないモニタへの出力処理が行われる。
【００２３】
映像信号伝達ケーブル３３には、それ自身より若干耐久性の劣る断線検知用ケーブル３９が並列して配走される。断線検知用ケーブル３９は、内視鏡２内を通り、スコープコネクタ１４を介して、画像処理装置３内の断線検知回路４０へ接続される。
【００２４】
なお、断線検知用ケーブル３９には、映像信号伝達ケーブル３３内に含まれ、撮像装置２３に取り付けられ、内視鏡２内を通り画像処理装置３内へ接続されるているノイズ除去用の、図示しないノイズキャンセルラインを共用しても構わない。
【００２５】
次に、図６ないし図９を用いて撮像部２２の組立について説明する。
【００２６】
回路基板３１には、その両面に配線がなされた図６（Ａ）に示すような長方形の形状の、例えばポリイミド等の材質で作られた厚さ０．１ｍ程度の折り曲げ成形可能なフレキシブル基板を使用し、回路基板３１上には、例えばコンデンサ等の電子部品４１が実装され、固体撮像素子３０は、回路基板３１の一端にカバーガラス３４が回路基板３１に平行な状態でバンプボンティングにより実装され、その後で、図６（Ａ）の側面を示す図６（Ｂ）の状態に成形される。
【００２７】
図６（Ａ）に示したように、回路基板３１には、回路基板３１を折り曲げ成形する前の状態で電子部品４１が実装される。電子部品４１を実装後、図６（Ａ）の破線に沿って、回路基板３１を電子部品４１の実装面の方向へ９０°、２回折り曲げ、図７（Ａ）に示す形状に成形する。
【００２８】
そして、図７（Ａ）に示す状態に成形した後、回路基板３１のケーブル接続部３１ａにおいて、図７（Ａ）の上面図である図７（Ｂ）に示すように、電子部品４１が実装される側と反対側の面に設置されたケーブル接続用ランド４２に、固体撮像素子３０により電気信号に変換された映像信号を伝達するための映像信号伝達ケーブル３３を接続する。ここで、映像信号伝達ケーブル３３には、複数のケーブル４４をシールド４５とケーブル外皮４６で覆ったケーブルを使用する。
【００２９】
映像信号伝達ケーブル３３を接続後、図８（Ａ）に示すように、回路基板３１を固体撮像素子３０へ隣接する方向へ９０°折り曲げ、ケーブル接続部を固体撮像素子３１のカバーガラス３４が貼られた面の背面と、回路基板３１の間に挟み込む状態に成形する。
【００３０】
回路基板３１には、図８（Ａ）の上面図である図８（Ｂ）に示すように、ケーブル４４を平行に複数本接続する。回路基板３１を折り曲げ後、固体撮像素子３０と折り曲げ成形された回路基板３１の隙間に接着剤４７を流し込むことによって、両者を接着固定する。
【００３１】
図９（Ａ）に、固体撮像素子３０を回路基板３１に実装し、映像信号伝達ケーブル３３とケーブル固定具４８を接続した状態の後方斜視図を示す。図９（Ａ）に示すように、映像信号伝達ケーブル３３は、ケーブル固定具４８により、回路基板２２へ固定される。ケーブル固定具４８には、金属製のパイプを図９（Ｂ）に示すような形状に、その一端を切断しケーブル固定具４８の長手軸方向と垂直な方向へ開口部４９を設けて、ケーブル固定具４８の切断面を持つ一端を回路基板３１へ接続することにより、その開口部４９とケーブル固定具４８のもう一端の開口部５０へ映像信号伝達ケーブル３３を通すことにより、回路基板３１に取り付けられた映像信号伝達ケーブル３３の方向を変化させる。このとき、図示はしないが、映像信号伝達ケーブル３３のケーブル外皮４６のストリップ部は、ケーブル固定具４８内に収まるようにする。
【００３２】
また、ケーブル固定具４８を回路基板３１上に設けられたグランド接続ランド５１を導電性の接着剤で固定し、さらに、ケーブル固定具４８に映像信号伝達ケーブル３３のシールド４５を接続する。以上により回路基板３１へのグランド線の配線が不要となる。
【００３３】
このように本実施の形態では、映像信号伝達ケーブル３３を最も固体撮像素子３０に近い位置へ配置することができ、さらに、映像信号伝達ケーブル３３の接続部が内視鏡２の軸方向に対して垂直な面に配置されるため、ケーブル接続部３１ａの長さを撮像装置２３の軸方向の全長にほとんど取る必要がなくなる。このことによって、撮像装置２３の全長を短くし、これによって内視鏡の先端硬質部１６の長さを短縮できる。
【００３４】
また、固体撮像素子３０と回路基板３１の接着に関しては、その接着面にケーブル４４を平行に複数本並べて接続してあるため、ケーブル４４とケーブル４４の間に溝が形成され、隙間への接着剤４７の浸透性が良くなり、固体撮像素子３０と回路基板３１の接着状態が良くなる。
【００３５】
さらに、スコープコネクタ１４に送水タンク１５を装着した状態で画像処理装置３へ接続するため、スコープコネクタ１４の取り出しの際に送水タンク１５が画像処理装置３から外れ水がこぼれることがなくなる。また、吸引機を画像処理装置３に内蔵することにより、内視鏡システムを小型化できる。
【００３６】
また、第１レンズ枠２５、第２レンズ枠２７と絶縁枠２８との嵌合部に接着材溜まり溝２９を設けているので、接着剤の浸透性がよくなり、レンズ枠と絶縁枠の接着性が良くなる。
【００３７】
さらに、映像信号伝達ケーブル３３よりも若干耐性の弱い弾性検知用ケーブル３９を付加することで、ケーブルの断線を予め検知できるので、体内を観察中にケーブル断線により突然画像が出なくなるという問題を解決できる。
【００３８】
また、映像信号伝達ケーブル３３をスコープコネクタ１４内で第２ケーブル３６と分離することで、リペア性が良くなる。
【００３９】
さらに、ケーブル固定具４８により簡単に映像信号伝達ケーブル３３を回路基板３１に固定でき、さらにグランド線の配線をする必要がなくなり、撮像装置２３の製作が楽になる。
【００４０】
図１０ないし図１５は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１０は内視鏡の先端硬質部の構成を示す構成図、図１１は図１０の撮像装置取り出し穴から撮像装置を取り出すための撮像装置取り出し治具の外観を示す外観図、図１２は図１１の撮像装置取り出し治具の作用を説明する説明図、図１３は図１０のワイヤの構成を示す構成図、図１４は図１０の撮像部の組立を説明する第１の説明図、図１５は図１０の撮像部の組立を説明する第２の説明図である。
【００４１】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態の内視鏡は側視型の内視鏡であって、その先端硬質部１００は、図１０に示すように、先端部本体１０１に先端カバー１０２を取り付けた形状をしており、先端部本体１０１の側面には、対象物を観察するための観察窓１０３と、照明光を伝送するライトガイド１０４の出射端面に臨む体内の管腔内へ光を送るための光照射窓１０５とが設けられ、先端硬質部１００内には観察窓１０３より入射された光学像の方向を変更するためのプリズム１０６を通り入射された光学像を結像し結像した光学像を映像信号へ変換するための撮像装置１０７が設けられている。
【００４３】
なお、撮像装置１０７は、対物光学系２１と後述する撮像部１２０とから構成される。対物光学系２１、撮像部１２０の機能及び材質は、第１の実施の形態と同様である。また、先端部本体１０１の後方には、第１の実施の形態で述べた湾曲部１７が接続されている。
【００４４】
図１０において、先端部本体１０１には、撮像装置１０７を取り出すための撮像装置取り出し穴１０８が設けてられている。撮像装置１０７が、例えば固体撮像素子３０の異常などにより故障した場合には、ライトガイド１０４を破線で示す状態にまで引き抜き、先端カバー１０２を取り外し、図１１（Ａ）に示す先端形状を持った撮像装置取り出し治具１０９を撮像装置取り出し穴１０８へ図１２（Ａ）に示すように押し込み、プリズム１０６、撮像装置１０７を取り出す。
【００４５】
なお、撮像装置取り出し治具１０９の先端形状を図１１（Ｂ）に示す形状にし、撮像装置取り出し穴１０８へ押し込む際に、図１２（Ｂ）に示すように、プリズム１０６と先端部本体１０１の隙間へ、撮像装置取り出し治具１０８の先端の突出部を通り、対物光学系２１を押し出すことで、プリズム１０６を残して撮像装置１０７を取り出すことも可能である。
【００４６】
図１０に戻り、先端部本体１０１の後端側外周面には、湾曲部１７の先端に位置する第１の湾曲駒１１０が取り付けられ、この第１の湾曲駒１１０の後方には、図示しない第２の湾曲駒が回動自在に接続される。また湾曲部１７の湾曲駒外周には、アングルゴム１１１が被せられる。第１の湾曲駒１１０には、操作部１２に設けられているアングルノブ２０の回動動作と連動するワイヤ１１２が接続されている。
【００４７】
ワイヤ１１２の構造は、図１３に示すように、ストランド１１３を右まわりに撚り合わせてできた側ストランド１１４を、さらに複数本左まわりに撚り合わせたものとしている。あるいはその逆に、左まわりに撚り合わせた側ストランド１１４を複数本右まわりに撚り合わせても構わない。
【００４８】
このように撚り合わせることにより、ストランド１１３の向きをワイヤ１１２の進退方向（軸方向）と同じ方向にでき、例えば第１の湾曲駒１１０が摩耗し易いプラスチック等の素材であっても、ワイヤ１１２の引っかかりが少なく、第１の湾曲駒１１０の摩耗度合いが減少させられる。
【００４９】
次に、図１４及び図１５を用いて撮像部１２０の組立について説明する。
【００５０】
図１４（Ａ）に示すように、まず、撮像装置１０７の撮像部１２０において、回路基板１２１に固体撮像素子３０及び電子部品４１を実装する。なお、回路基板１２１は、第１の実施の形態と同様に、例えばポリイミド等の材質で作られた厚さ０．１ｍ程度の折り曲げ成形可能なフレキシブル基板を用いている。
【００５１】
そして、図１４（Ａ）の破線に沿って山折りに回路基板１２１を折り曲げ、図１４（Ｂ）に示す状態にする。図１４（Ｂ）で示される状態での回路基板１２１のケーブル接続部１２１ａにおける電子部品実装面側と反対の面に設置されたケーブル接続用ランド４２（図示せず）に、図１５（Ａ）に示すように、映像信号伝達ケーブル３３のケーブル４４を接続する。
【００５２】
そして、映像信号伝達ケーブル３３の接続後、回路基板１２１を図１５（Ａ）に示す破線に沿って折り曲げ、図１５（Ｂ）に示す折り曲げられて完成した状態とする。そして、第１の実施の形態と同様に、固体撮像素子３０と回路基板１２１の間には接着剤４７を流し込み両者を固定する。このとき、図示はしないが、映像信号伝達ケーブル３３のストリップ部は回路基板１２１の内部に収める。
【００５３】
以上、本実施例においては、画像信号伝達ケーブル３３が回路基板１２１に囲まれた状態であるため、回路基板１２１に囲まれた部分へ接着剤４７を流し込むことにより、画像信号伝達ケーブル３３を固定することが可能となり、また、ワイヤ１１２のストランド１１３の方向をワイヤ１１２の進行方向に合わせることにより、第１の湾曲駒１１０の摩耗度合いを減少させられ、内視鏡の寿命をのばすことができる。
【００５４】
［付記］
（付記項１）  観察部位の像を撮像する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の撮像面に前記観察部位の像を結像させる対物光学系と、
前記固体撮像素子に接続され折れ曲げ成形された回路基板と、
前記回路基板に接続されたケーブルと
からなる撮像装置を、
体腔内に挿入する挿入部の先端部内に設けた内視鏡において、
前記撮像装置に前記対物光学系の長軸方向に垂直で前記固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた前記回路基板の面と前記固体撮像素子との間に前記ケーブルを接続するケーブル接続部を設けている
ことを特徴とする内視鏡。
【００５５】
（付記項２）  前記対物光学系に対して前記固体撮像素子が垂直に配されることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
【００５６】
（付記項３）  前記対物光学系に対して前記固体撮像素子が水平に配されることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。
【００５７】
（付記項４）  観察部位の像を撮像する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の撮像面に前記観察部位の像を結像させる対物光学系と、
前記固体撮像素子に接続され折れ曲げ成形された回路基板と、
前記回路基板に接続されたケーブルと
からなる撮像装置において、
前記対物光学系の長軸方向に垂直で前記固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた前記回路基板の面と前記固体撮像素子との間に前記ケーブルを接続するケーブル接続部を設けた
ことを特徴とする撮像装置。
【００５８】
（付記項５）  前記対物光学系に対して前記固体撮像素子が垂直に配されることを特徴とする付記項４に記載の撮像装置。
【００５９】
（付記項６）  前記対物光学系に対して前記固体撮像素子が水平に配されることを特徴とする付記項４に記載の撮像装置。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内視鏡によれば、撮像装置に対物光学系の長軸方向に垂直で固体撮像素子後方に隣接する折り曲げられた回路基板の面と固体撮像素子との間にケーブルを接続するケーブル接続部を設けているので、撮像装置の全長を短縮して先端部硬質長を短縮し、挿入部の挿入性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す外観図
【図２】図１の画像処理装置のスコープコネクタとの接続部分を示す拡大図
【図３】図１の挿入部の先端硬質部に内蔵される撮像装置の構成を示す構成図
【図４】図３の撮像装置の変形例の構成を示す構成図
【図５】図１の内視鏡装置の要部のブロック構成を示す構成図
【図６】図３の撮像部の組立を説明する第１の説明図
【図７】図３の撮像部の組立を説明する第２の説明図
【図８】図３の撮像部の組立を説明する第３の説明図
【図９】図３の撮像部の組立を説明する第４の説明図
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡の先端硬質部の構成を示す構成図
【図１１】図１０の撮像装置取り出し穴から撮像装置を取り出すための撮像装置取り出し治具の外観を示す外観図
【図１２】図１１の撮像装置取り出し治具の作用を説明する説明図
【図１３】図１０のワイヤの構成を示す構成図
【図１４】図１０の撮像部の組立を説明する第１の説明図
【図１５】図１０の撮像部の組立を説明する第２の説明図
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…内視鏡
３…画像処理装置
１１…挿入部
１２…操作部
１３…ユニバーサルコード
１４…スコープコネクタ
１５…送水タンク
１６…先端硬質部
１７…湾曲部
１８…軟性管
１９…スイッチ類
２０…アングルノブ
２１…対物光学系
２２…撮像部
２３…撮像装置
２４…第１のレンズ
２５…第１レンズ枠
２６…第２のレンズ
２７…第２レンズ枠
２８…絶縁枠
２９…溝
３０…固体撮像素子
３１…回路基板
３１ａ…ケーブル接続部
３２…固体撮像装置固定枠
３３…映像信号伝達ケーブル
３４…カバーガラス
【図１】
0003730731.tif 000002
【図２】
0003730731.tif 000003
【図３】
0003730731.tif 000004
【図４】
0003730731.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003730731.tif 000007
【図７】
0003730731.tif 000008
【図８】
0003730731.tif 000009
【図９】
0003730731.tif 000010
【図１０】
0003730731.tif 000011
【図１１】
0003730731.tif 000012
【図１２】
0003730731.tif 000013
【図１３】
0003730731.tif 000014
【図１４】
0003730731.tif 000015
【図１５】
0003730731.tif 000016