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内窥镜摄像装置及内窥镜的制作方法

2022-02-21 03:25:22 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种获取观察对象的图像的内窥镜摄像装置及内窥镜。


背景技术:

2.近年来,广泛进行着使用具备内窥镜用光源装置、内窥镜(内窥镜观测器)及处理器装置的内窥镜系统的诊断等。
3.具有插入到受检者的体内的插入部,基于内窥镜用光源装置的照明光经由插入部照射到观察对象。内窥镜通过成像元件拍摄被照射照明光的观察对象并生成图像信号。处理器装置对通过内窥镜生成的图像信号进行图像处理来生成用于显示于监视器的观察图像。成像元件经由柔性配线基板与信号电缆电连接,信号电缆与处理器装置电连接。
4.从受检者的肉体上的负担小的观点出发,因此关于内窥镜,期望插入到受检者体内的插入部较细。例如,提出了专利文献1所示的内窥镜。
5.在专利文献1的内窥镜中,在作为受检体内摄影用成像元件的ccd(charge coupled device:电荷耦合元件)的后端侧的边缘部电连接有柔性基板,并且通过粘接剂粘接。在柔性基板的端子上焊接有信号电缆。在柔性基板的与电连接有ccd的一侧相反的一侧的单面上设置有ccd的驱动电路或放大来自ccd的输出信号的前置放大器等电子部件及多个端子等。柔性基板折弯成矩形筒状,在其内侧填充绝缘保护部件后,进行加热并固化。在绝缘保护部件的突出有信号电缆的一侧的端面接合有挠性比绝缘保护部件高的圆锥台形状的包覆部件,包覆信号电缆。
6.专利文献1:日本特开2011-200340号公报


技术实现要素:

7.如上述专利文献1所述,在内窥镜中,除了成像元件以外,还设置有用于驱动成像元件的ccd的驱动电路或放大来自ccd的输出信号的前置放大器等电子部件。若电子部件的发热大,成像元件的温度因电子部件的热而上升,则有时会产生由发热引起的图像噪声。在专利文献1中,前置放大器等电子部件设置于ccd的附近,有可能产生由上述电子部件的发热引起的图像噪声。
8.本发明的目的在于提供一种抑制了图像噪声的产生的内窥镜摄像装置及内窥镜。
9.为了实现上述目的,本发明的一个方式提供一种内窥镜摄像装置,其获取观察对象的图像,所述内窥镜摄像装置具有:透镜镜筒,在内部设置有成像透镜;成像元件,接受通过了成像透镜的光,并进行光电转换;多个电子部件,驱动成像元件;及电路基板,配置有成像元件和多个电子部件,多个电子部件中的发热最大的电子部件设置于电路基板中的离成像元件最远的面上。
10.例如,具有多个发热最大的电子部件。
11.优选具有设置于成像元件与发热最大的电子部件之间的排热部件。
12.优选具有:至少一个玻璃部件,配置于透镜镜筒与成像元件之间;保持部件,连结
玻璃部件与透镜镜筒;信号电缆,与成像元件电连接;及连结部件,相对于保持部件保持信号电缆,排热部件与信号电缆的屏蔽件及连结部件中的至少一者连接。
13.优选具有与成像元件电连接的信号电缆,且排热部件是信号电缆。
14.优选排热部件的导热率高于电路基板的导热率。
15.例如,离设置有发热最大的电子部件的成像元件最远的面是在与成像透镜的光轴正交的方向上电路基板中的最远的面或在与成像透镜的光轴平行的方向上电路基板中的最远的面。
16.优选排热部件与配置有发热最大的电子部件的电路基板的面的背面连接。
17.优选具有覆盖电子部件的盖,盖由金属构成。
18.优选盖与连结部件接合,或盖与连结部件一体地构成。
19.优选在盖与电子部件之间设置有树脂层。
20.优选具有:前端主体部,具有配置透镜镜筒的贯穿孔;及连接部件,连接盖及连结部件中的至少一者与前端主体部。
21.优选在成像元件与发热最大的电子部件之间具有绝热层。
22.优选绝热层是空气层。
23.优选绝热层的导热率小于电路基板的导热率。
24.优选成像元件和多个电子部件配置于一个电路基板上。
25.优选电路基板具有挠性,在电路基板上配置有成像元件和信号电缆,电路基板在多个折弯区域折弯,在展开电路基板的情况下,信号电缆延伸到与配置有成像元件的一侧相反的一侧。
26.电路基板的多个折弯区域优选全部在相同的方向上折弯。
27.多个电子部件例如包括电压调节器。
28.优选盖和连结部件是分体结构。
29.优选连结部件具有彼此对置的一对臂部,连结部件的臂部固定于保持部件,盖以与臂部的基端侧相比在前端侧彼此更靠近的方式保持臂部。
30.本发明的一个方式提供一种内窥镜摄像装置,其获取观察对象的图像,所述内窥镜摄像装置具有:透镜镜筒,在内部设置有成像透镜;成像元件,接受通过了成像透镜的光,并进行光电转换;至少一个玻璃部件,配置于透镜镜筒与成像元件之间;保持部件,连结玻璃部件与透镜镜筒;信号电缆,与成像元件电连接;及连结部件,相对于保持部件保持信号电缆,连结部件具有彼此对置的一对臂部,连结部件的臂部固定于保持部件,内窥镜摄像装置具有以与臂部的基端相比前端侧彼此更靠近的方式保持臂部的盖。
31.优选连结部件的臂部与保持部件卡合而固定,在对信号电缆在透镜镜筒的相反的一侧的方向上作用了力的情况下,维持连结部件的臂部与保持部件的固定。
32.优选盖在一对臂部对置的对置方向上的端部分别具有折弯部,折弯部具有透镜镜筒侧的端部沿臂部的延伸方向延伸的延伸部,盖的延伸部以与臂部的基端相比前端侧彼此更靠近的方式按压连结部件的臂部。
33.优选当从透镜沿光轴方向观察时,盖的与一对臂部对置的对置方向及光轴方向正交的高度方向上的高度为保持部件的高度方向上的高度以下。
34.优选当从透镜沿光轴方向观察时,盖的折弯部的与一对臂部对置的对置方向及光
轴方向正交的高度方向上的长度比臂部的高度方向上的长度短。
35.优选至少一个玻璃部件具有入射面与出射面正交的棱镜,棱镜配置成入射面与成像透镜对置,出射面与成像元件对置,保持部件的臂部夹着与棱镜的入射面及出射面正交的侧面而彼此对置配置,连结部件的一对臂部对置的对置方向上的宽度比成像元件的一对臂部对置的对置方向上的宽度宽。
36.优选在透镜镜筒的一对臂部对置的对置方向上的两侧配置有部件,在与一对臂部对置的对置方向平行的方向上通过部件的中心的线不通过盖。
37.优选盖的一对臂部对置的对置方向上的宽度比成像元件的一对臂部对置的对置方向上的宽度宽。
38.并且,提供一种具有本发明的内窥镜摄像装置的内窥镜。
39.发明效果
40.根据本发明,在内窥镜摄像装置及内窥镜中,能够抑制图像噪声的产生。
附图说明
41.图1是表示具有本发明的实施方式的内窥镜的内窥镜系统的一例的示意图。
42.图2是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的示意性立体图。
43.图3是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的示意性侧视图。
44.图4是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的连结部件的示意性立体图。
45.图5是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的电路基板的一例的示意图。
46.图6是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第2例的示意性立体图。
47.图7是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第3例的示意性侧视图。
48.图8是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第4例的示意性侧视图。
49.图9是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第5例的示意性侧视图。
50.图10是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第6例的示意性侧视图。
51.图11是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第7例的示意性立体图。
52.图12是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第7例的示意性主视图。
具体实施方式
53.以下,根据附图所示的优选实施方式对本发明的内窥镜摄像装置及内窥镜进行详细说明。
54.另外,以下说明的图是用于对本发明进行说明的例示性图,本发明并不限定于以下所示的图。
55.以下说明的正交及平行等包含在该技术领域通常允许的误差范围。并且,导热率的数值包含在该技术领域中通常允许的误差范围。
56.〔内窥镜系统〕
57.内窥镜系统向作为观察对象的受试者的体内等的观察部位照射照明光(未图示),并拍摄观察部位,根据通过拍摄获得的图像信号来生成观察部位的显示图像,并显示显示
图像。
58.图1是表示具有本发明的实施方式的内窥镜的内窥镜系统的一例的示意图。
59.内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14及处理器装置16。除了后述的内窥镜12的内窥镜摄像装置的部分以外,内窥镜系统10具有与一般的内窥镜相同的结构。
60.虽然未详细图示,内窥镜12具有插入受检体内的插入部、与插入部连接的操作部及从操作部延伸的通用塞绳,插入部由前端部、与前端部连接的弯曲部及连接弯曲部与操作部的软性部构成。
61.在前端部设置有内窥镜摄像装置(摄像头),该内窥镜摄像装置具有射出用于对观察部位进行照明的照明光的照明光学系统、或拍摄观察部位的成像元件及摄像光学系统等。弯曲部构成为能够在与插入部的纵轴正交的方向上弯曲,弯曲部的弯曲动作由操作部进行操作。并且,软性部构成为能够顺应插入部的插入路径的形状而变形的程度相对柔软。
62.在操作部设置有操作前端部的内窥镜摄像装置的拍摄动作的按钮或操作弯曲部的弯曲动作的旋钮等。并且,在操作部设置有导入电手术刀等处置器具的导入口,在插入部的内部设置有处置器具通道,该处置器具通道从导入口到达前端部,供插通钳子等处置器具。
63.在通用塞绳的末端设置有连接器,内窥镜12经由连接器与生成从前端部的照明光学系统射出的照明光的光源装置14及处理由前端部的内窥镜摄像装置获取的影像信号的处理器装置16连接。
64.处理器装置16对所输入的影像信号进行处理,生成观察部位的影像数据,将所生成的影像数据显示于监视器(未图示)上,或记录到硬盘等存储介质中。另外,处理器装置16也可以由个人计算机等处理器构成。
65.光源装置14是用于进行如下的装置,即为了通过内窥镜12的内窥镜摄像装置拍摄体腔内的观察对象部位,获取观察对象的图像信号,产生由红色光(r)、绿色光(g)及蓝色光(b)等3原色光构成的白色光或特定波长光等照明光,供给到内窥镜12,通过内窥镜12内的光导件等进行传播,从内窥镜12的插入部的前端部的照明光学系统射出,对体腔内的观察对象部位进行照明。
66.在插入部及操作部以及通用塞绳的内部容纳有光导件或电线组(信号电缆)。由光源装置14生成的照明光经由光导件引导到前端部的照明光学系统,并且,信号及电力中的至少一者经由电线组在前端部的内窥镜摄像装置与处理器装置16之间传输。
67.并且,内窥镜系统10还可以具备储存清洗水等的供水罐、抽吸体腔内的抽吸物(也包括所供给的清洗水等)的抽吸泵等。而且,也可以具备将供水罐内的清洗水、或外部的空气等气体供给到内窥镜内的管路(未图示)的供给泵等。
68.〔内窥镜摄像装置的第1例〕
69.图2是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的示意性立体图,图3是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的示意性侧视图。另外,图3示出移除了连结部件30的状态,将连结部件30示于图4。
70.在图1所示的内窥镜系统10的内窥镜12的前端部搭载有图2及图3所示的内窥镜摄像装置20。
71.内窥镜摄像装置20获取观察对象的图像,例如具有透镜镜筒22、保持部件24、成像
元件25、配置成像元件25和电子部件36、36a的电路基板26以及相对于保持部件24保持信号电缆28的连结部件30。成像元件25和电子部件36、36a与电路基板26电连接。并且,内窥镜摄像装置20具有使保持部件24与连结部件30卡合的卡合部32。
72.信号电缆28与成像元件25电连接,成像元件25经由电路基板26及信号电缆28与处理器装置16(参考图1)电连接。信号电缆28配置于通用塞绳内。另外,信号电缆28的结构并无特别限定。信号电缆28例如为捆绑有多个信号线29,且在周围设置有屏蔽导体,且容纳于圆筒状的外皮内的多芯电缆。将信号电缆28的屏蔽导体称为屏蔽件28a。信号线29例如具有4个。信号线的数量并无特别限定,可以为2个、3个,也可以为5个以上。
73.透镜镜筒22为筒状的部件,且在内部设置有用于拍摄观察对象的成像透镜23。成像透镜23的结构并无特别限定,可以为具有在光轴c方向上并列设置的多个透镜的结构,也可以为一个透镜的结构。
74.在此,如图2及图3所示,将与光轴c平行的方向设为x方向。在与光轴c正交的两个方向中,将一个方向设为y方向,且将剩余的方向设为z方向。y方向与内窥镜摄像装置20的宽度方向对应,z方向与内窥镜摄像装置20的高度方向对应。
75.保持部件24具有嵌合于透镜镜筒22的外周的筒状的安装筒部24a和与安装筒部24a相连而一体地设置的基部24b。在基部24b的背面24e设置有棱镜34。保持部件24将棱镜34等玻璃部件与透镜镜筒22进行连结。
76.棱镜34例如为入射面34a与出射面34b正交的直角棱镜。将入射面34a朝向基部24b的背面24e配置。由此,入射面34a与成像透镜23对置。
77.在成像元件25上配置有盖玻璃33。在盖玻璃33上配置有棱镜34,棱镜34的出射面34b与成像元件25对置。
78.盖玻璃33保护成像元件25的受光面(未图示)。棱镜34将通过了成像透镜23的光引导至成像元件25的受光面。
79.成像元件25例如与成像透镜23的光轴c平行地设置于电路基板26的一侧的端部的表面26a,且配置于保持部件24的基部24b的下方。在与成像元件25的受光面相反的一侧的电路基板26的背面26b,设置有输入输出相对于成像元件25及电子部件36、36a的信号或电力的多个连接端子(未图示)。
80.电路基板26例如由具有挠性的基板构成。具有挠性的基板例如是柔性配线基板。例如,如图3所示,电路基板26在两处折弯,具有第1弯曲部26c及第2弯曲部26d。在第1弯曲部26c与第2弯曲部26d之间,在电路基板26的表面26a上例如设置有两个电子部件36。在与第2弯曲部26d相连的电路基板26的表面26a上,例如设置有3个电子部件36、两个电子部件36a。例如,设置于与第2弯曲部26d相连的电路基板26的表面26a的5个电子部件36、36a中,两个电子部件36a的发热最大。例如,在多个电子部件36、36a中,发热最大的电子部件36a不是一个,而是具有多个。
81.在电路基板26被折弯的状态下,在离配置有成像元件25的面51a最远的面51b上配置有发热最大的电子部件36a。即,发热最大的电子部件36a在与成像透镜23的光轴c正交的方向,即成像透镜23的径向上,设置于离电路基板26的成像元件25最远的面51b上。电子部件的发热量依赖于电子部件的消耗瓦特数。在多个电子部件中,消耗瓦特数最高的电子部件的发热最大。即,发热最大的电子部件是指在多个电子部件中消耗瓦特数最高的电子部
件。
82.发热最大的两个电子部件36a在电路基板26中设置于离成像元件25最远的面51b上。由此,能够抑制由电子部件36a的发热引起的热对成像元件25的影响,能够抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。另外,关于电子部件36、36a将在后面进行说明,但发热最大的电子部件36a并不限定于两个,可以是一个,也可以是3个以上。
83.另外,离成像元件25最远的面51b是指电路基板26具有多个面,相对于配置有成像元件25的面51a距离最远的面。例如,在图3中,电路基板26在与成像透镜23的光轴c正交的方向,即z方向上,多个面中离配置有成像元件25的面51a最远的面为最远离的面51b。并且,在与成像透镜23的光轴c平行的方向,即x方向上,多个面中离配置有成像元件25的面51a最远的面为最远离的面51b(参考后述的图9、图10)。
84.通过将电路基板26在2处折弯来设置第1弯曲部26c与第2弯曲部26d,能够沿x方向缩小,能够使内窥镜摄像装置20在x方向上小型化。即,能够缩短内窥镜摄像装置20。如图3所示,信号电缆28的信号线29与在电路基板26的另一侧的端部的背面26b设置的连接端子(未图示)电连接。
85.另外,电路基板26的折弯并不限定于2处,可根据电子部件36、36a的数量等装置结构或装置的大小等来适当确定。
86.具有设置于成像元件25与发热最大的电子部件36a之间即空间26e的排热部件60。排热部件60例如是板状的部件,在空间26e配置有端部60a,另一端部60b例如通过焊锡等与信号电缆28的屏蔽件28a连接。
87.排热部件60是将由电子部件36、36a产生的热传导至所连接的信号电缆28的屏蔽件28a而排出到内窥镜摄像装置20外的部件,减少有可能传导至成像元件25的热量,抑制电子部件36、36a的热传导至成像元件25。排热部件60的形状并无特别限定,并不限定于板状,例如可以是棒状。
88.如此,通过排热部件60,能够将由电子部件36、36a产生的热高效地排出到内窥镜摄像装置20外,减少有可能传导至成像元件25的热量,能够抑制由电子部件36、36a的发热,尤其是发热大的电子部件36a引起的热对成像元件25的影响,能够抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。
89.为了高效地排出由电子部件36、36a产生的热,优选排热部件60的导热率高于电路基板26的导热率。排热部件60优选导热率为1w/mk以上,更优选导热率为2w/mk以上。若排热部件60的导热率为1w/mk以上,则能够高效地排出由电子部件36a产生的热,能够减少有可能传导至成像元件25的热量。另外,从高效地排出由电子部件36、36a产生的热的观点出发,排热部件60的导热率越高越好,导热率的上限并无特别限定。
90.排热部件60例如由不锈钢、铜合金或石墨等构成。并且,作为排热部件60,也可以使用导热性良好的粘接剂等。
91.并且,排热部件60并不限定于与信号电缆28的屏蔽件28a连接,可以仅与连结部件30连接,而且也可以与信号电缆28的屏蔽件28a及连结部件30这两者连接。
92.另外,作为排热部件60,也能够利用信号电缆28。此时,例如,将信号电缆28的信号线29或屏蔽件28a延伸到配置有发热最大的电子部件36a的电路基板26的面51b的背面26b而连接。由此,由发热最大的电子部件36a产生的热经由信号电缆28排出,能够更高效地排
出到内窥镜摄像装置20外,能够抑制热对成像元件25的影响。此时,关于由与电子部件36a相邻设置的电子部件36产生的热也与电子部件36a同样地,经由信号电缆28排出。
93.并且,通过在排热部件60中使用信号电缆28,能够减少部件件数,且作为排热部件60无需安装其他部件,组装操作性也提高,进而能够降低产品成本。
94.成像元件25接受通过了成像透镜23的光,并进行光电转换。通过成像元件25将观察对象的光学图像进行光电转换来获得摄像信号。
95.在内窥镜摄像装置20中,在透镜镜筒22与成像元件25之间配置有至少一个玻璃部件。至少一个玻璃部件例如为上述盖玻璃33及棱镜34,但作为至少一个玻璃部件并不特别限定于上述盖玻璃33及棱镜34。
96.卡合部32具有设置于保持部件24的至少一个凸部及设置于连结部件30的与保持部件24的凸部卡合的凹部。在卡合部32中,通过保持部件24的凸部与连结部件30的凹部卡合,能够实现保持部件24与连结部件30的牢固的固定。另外,连结部件30的凹部还包括后述的贯穿的开口部。
97.在图2及图3所示的保持部件24的基部24b,彼此对置且隔着棱镜34而设置有两个凸部24c。两个凸部24c覆盖棱镜34的侧面34c的一部分,通过两个凸部24c夹持棱镜34来固定棱镜34。两个凸部24c的形状及大小相同,在保持部件24的基部24b的两侧设置有凸部24c。另外,棱镜34的侧面34c是与入射面34a及出射面34b正交的面。
98.在保持部件24中,基部24b的凸部24c(参考图2、3)例如外形为四边形状,但切除了一个角。因此,基部24b的凸部24c(参考图2、3)实质上为五边形。
99.连结部件30相对于保持部件24保持信号电缆28。
100.在此,图4是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的连结部件的示意性立体图。
101.例如,如图4所示,连结部件30具有保持部40a,该保持部40a具有弯曲一个板材而构成的平版状的底部40f和与底部40f相连的平板状的基材部40g。在连结部件30中将保持部40a侧设为基端41a。若将基材部40g以按压信号电缆28的方式进行铆接,则基材部40g沿着信号电缆28的外皮而弯曲。
102.在保持部40a中隔着开口对置的平板状的基材部40g上分别设置有臂部40b。连结部件30具有一对臂部40b。臂部40b在基端41a侧比保持部40a更向外侧弯曲后,以直线状延伸。因此,一对臂部40b的前端41b侧的间隔比基端41a侧宽,该间隔根据图2及图3所示的保持部件24的凸部24c来适当确定。并且,在各个臂部40b的前端41b上设置有开口部40c。
103.臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c卡合。开口部40c例如通过将臂部40b的一部分切成四边形状而构成。
104.另外,开口部40c的大小及形状可以与凸部24c的外形状相同。在此,上述开口部40c的大小及形状与凸部24c的外形状相同是指包含该技术领域中通常允许的误差范围。因此,开口部40c与凸部24c存在所谓的间隙配合、过渡配合及过盈配合中的任一种情况。
105.另外,在以下的说明中,“大小及形状相同”是指如上所述包括在该技术领域中通常允许的误差范围。
106.如上所述,通过具有使一对臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c卡合的卡合部32的结构,凹部嵌合于凸部,因此能够缩短内窥镜摄像装置20在与光轴c正交的y方
向上的长度,能够抑制内窥镜摄像装置20的尺寸的大型化。而且,能够实现保持部件24与连结部件30的牢固的固定。
107.另外,通过使臂部40b的厚度与凸部24c的高度对齐,当一对臂部40b的开口部40c分别与保持部件24的凸部24c卡合时,能够缩短内窥镜摄像装置20在与光轴c正交的y方向上的长度,通过该结构,能够使内窥镜摄像装置20进一步小型化。
108.在连结部件30中,优选一对臂部40b以与臂部40b的基端41a侧相比在前端41b侧彼此更靠近的方式弯曲。即,优选一对臂部40b向闭合的方向弯曲。由此,通过拓宽一次臂部40b,能够将臂部40b的开口部40c嵌合于保持部件24的凸部24c,能够容易地进行组装。
109.如上所述,优选一对臂部40b以与臂部40b的基端41a侧相比在前端41b侧彼此更靠近的方式弯曲,但这也可以为组装之前的部件状态。
110.并且,在臂部40b设置有贯穿的开口部40c,但并不限定于此,也可以为不贯穿而仅凹陷的具有底部的凹部。
111.连结部件30通过在保持部40a的内侧40e安装信号电缆28而被保持。另外,信号电缆28的安装方法只要在使用内窥镜时信号电缆28不从保持部40a脱落,及信号线29不脱落等,则并无特别限定,例如使用粘接剂安装于连结部件30上。
112.另外,在保持部件24中,两个凸部24c如上所述可以大小及形状相同,即一致,但大小及形状也可以不同。
113.并且,在保持部件24中,凸部的形状并不特别限定于上述四边形,也可以为圆、椭圆或三角形、五边形或者六边形等多边形,也可以为组合这些形状而成的形状。而且,不仅可以为一个形状,也可以为配置多个相同形状的凸部的形状,也可以为特定的图案。
114.在卡合部32中,一个凸部与一个凹部在一个部位卡合,但卡合的部位并不限定于一个,也可以为在一个凸部具有多个卡合部位的结构。
115.另外,保持部件24的凸部的大小例如优选为覆盖棱镜34的侧面34c的至少一部分的大小。通过将凸部的大小设为覆盖棱镜34的侧面34c的至少一部分的大小,能够更稳定地夹持棱镜34而固定,并且,能够利用于在组装时棱镜相对于保持部件的y方向的定位。
116.作为保持部件24的凸部的大小的上限,能够设为完全覆盖棱镜34的侧面34c的大小。
117.而且,在保持部件24中,通过将两个凸部24c对置地设置,由臂部40b包围棱镜34及电路基板26。由此,保持部件24与连结部件30的卡合稳定,且还能够保护棱镜34及电路基板26。
118.在保持部件24中,设为设置有两个凸部24c的结构,但只要不会大型化则并不限定于此,也可以设置3个以上的凸部。即,也可以将卡合部的数量设为3个以上。
119.棱镜34为将成像透镜23的光导向成像元件25的部件,并不限定于直角棱镜,棱镜34的形状也可以适当使用与成像元件25的配置位置相应的形状。另外,根据成像元件25的配置位置,棱镜34并非必需。
120.作为成像元件25,能够使用ccd(charge coupled device:电荷耦合元件)型图像传感器或cmos(complementary metal oxide semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器。例如,通过使用将成像透镜23的光轴c以直角弯曲的棱镜34,能够提高成像元件25的配置位置的自由度,能够不受保持部件24的基部24b的大小等的限制而使用较大的成
像元件25。
121.另外,在保持部件24与棱镜34粘接固定后,将它们从侧面用臂部40b夹入,臂部40b与保持部件24及棱镜34通过粘接而被连结。保持部件24与棱镜34的接合也通过将臂部40b从侧面粘接而变得更牢固。并且,通过不仅粘接保持部件24的侧面还将棱镜34的侧面34c与臂部40b进行粘接,臂部40b的固定强度也提高。
122.关于保持部件24与臂部40b的连结强度,由于凸部24c与开口部40c(凹部)为相同形状且相同大小,且以臂部的截面接受x方向及z方向的力,因此内窥镜摄像装置20的机械强度变强。与此相对,若如上所述专利文献1那样在固定中利用爪部,则在使内窥镜的插入部的前端部弯曲并施加x方向的力时会导致爪部打开而脱落。
123.《电路基板》
124.接着,对电路基板26进行说明。
125.图5是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第1例的电路基板的一例的示意图。另外,图5所示的电路基板26表示在折弯成图2及图3所示的方式之前的状态,表示展开的状态。
126.例如,如图5所示,电路基板26中成像元件25与电子部件36在表面26a上配置于预先设定的位置。信号电缆28的信号线29与设置于背面26b的连接端子(未图示)电连接。在将电路基板26展开的情况下,即在设为折弯之前的状态的情况下,信号电缆28延伸到与配置有成像元件25的一侧相反的一侧。根据该结构,通过焊锡等将信号电缆28与电路基板26电连接时的操作性提高,组装操作性也提高。
127.在图5中,在电路基板26的表面26a上例如成像元件25与两个电子部件36隔着第1弯曲区域27a设置,两个电子部件36与信号电缆28侧的3个电子部件36、36a、36a隔着第2弯曲区域27b设置。第1弯曲区域27a与第1弯曲部26c对应,第2弯曲区域27b与第2弯曲部26d对应。
128.在电路基板26中,将第1弯曲区域27a以成像元件25与电子部件36对置的方式弯曲,将第2弯曲区域27b以与电路基板26的背面26b对置的方式弯曲。由此,电路基板26成为如图2及图3所示具有第1弯曲部26c及第2弯曲部26d的结构。当弯曲第1弯曲区域27a时,基于第1折弯面lb1弯曲。当弯曲第2弯曲区域27b时,基于第2折弯面lb2弯曲。如此,电路基板26在多个折弯区域折弯。在图5中,第1折弯面lb1与第2折弯面lb2平行,但并不限定于此,也可以不平行。另外,由于第1折弯面lb1设置于第1弯曲区域27a,第2折弯面lb2设置于第2弯曲区域27b,因此第1折弯面lb1与第2折弯面lb2不会正交。
129.电路基板26的折弯方向优选全部在相同的方向上折弯。由此,如第1弯曲部26c、第2弯曲部26d那样,在内窥镜摄像装置20的y方向上没有弯曲区域,能够减小在内窥镜摄像装置20的内部的空间中弯曲区域所占的比例。
130.另外,将成像元件25和电子部件36、36a设置于电路基板26的表面26a,但并不限定于此,也可以将成像元件25和电子部件36、36a设置于不同的面。
131.并且,如图5所示,优选将成像元件25和电子部件36、36a设置于一个电路基板26上。通过设置于一个电路基板26上,能够减少部件件数。
132.电子部件36、36a用于驱动成像元件25,并无特别限定,例如可举出电压调节器、电阻及电容器等。
133.在多个电子部件36、36a中,发热最大的电子部件36a例如是电压调节器。电压调节器是使对成像元件25的电压稳定化的器件,向成像元件25输出恒定的电压。
134.并且,在电路基板26中,例如在另一端,电路基板26的背面26b与信号电缆28的屏蔽件28a例如也可以通过焊锡接合。通过将信号电缆28的屏蔽件28a与背面26b接合,能够将从成像元件25及电子部件36产生的热从电路基板26经由信号电缆28排出到内窥镜摄像装置20外,能够提高内窥镜摄像装置20的散热性。
135.〔内窥镜摄像装置的第2例~第7例〕
136.内窥镜摄像装置20并不限定于图2及图3所示的结构。以下,对内窥镜摄像装置的第2例~第7例进行说明。
137.图6是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第2例的示意性立体图,图7是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第3例的示意性侧视图,图8是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第4例的示意性侧视图,图9是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第5例的示意性侧视图,图10是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第6例的示意性侧视图。在图7~图10中,对于与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20以及图5所示的连结部件30相同的构成物标注相同的符号,并省略其详细说明。
138.图6所示的内窥镜摄像装置20a与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相比,不同点在于具有盖62和树脂层63,除此以外的结构与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相同。
139.内窥镜摄像装置20a具有覆盖电子部件36、36a的盖62。盖62例如优选由金属构成。通过设置金属制的盖62,将由电子部件36、36a产生的热传导至盖62,从而能够将由电子部件36、36a产生的热排出到内窥镜摄像装置20外。
140.盖62例如由不锈钢、铜合金或石墨等构成。
141.并且,优选盖62与连结部件30接合,或盖62与连结部件30一体地构成。由此,由电子部件36、36a产生的热传导的部件增多,能够进一步减少有可能传导至成像元件25的热,而且能够高效地排出到内窥镜摄像装置20外。
142.另外,在盖62与连结部件30一体地构成的情况下,盖62和连结部件30由相同的金属构成。并且,盖62和连结部件30可以是分体结构。此时,盖62优选以与连结部件30的臂部40b的基端41a侧相比在前端41b侧彼此更靠近的方式保持臂部40b。由此,臂部40b的开口部40c和保持部件24的凸部24c不易脱落,保持部件24与连结部件30更可靠地固定,其结果,内窥镜摄像装置20的刚性提高。
143.而且,通过在盖62与电子部件36、36a之间设置树脂层63,能够将由电子部件36、36a产生的热更进一步高效地传导至盖62,由此能够抑制由电子部件36、36a的发热引起的热对成像元件25的影响。另外,不一定必须设置树脂层63,也可以是设置盖62而不设置树脂层63的结构。
144.树脂层63并无特别限定,作为树脂层63,为了高效地排出由电子部件36a产生的热,优选由导热率为1w/mk以上的树脂构成,更优选由导热率为2w/mk以上的树脂构成。另外,从高效地排出由电子部件36a产生的热的观点出发,树脂层63的导热率越高越好,导热率的上限并无特别限定。
145.作为树脂层63,例如使用在具有电绝缘性的硅酮树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂中含有金刚石或陶瓷的填料的树脂。
146.图7所示的内窥镜摄像装置20b与图6所示的内窥镜摄像装置20a相比,不同点在于具备具有配置透镜镜筒22的贯穿孔64a的前端主体部64和将盖62及连结部件30中的至少一者与前端主体部64进行连接的连接部件65,除此以外的结构与图6所示的内窥镜摄像装置20a相同。前端主体部64配置于内窥镜12(参考图1)的前端部。
147.通过连接部件65将盖62及连结部件30中的至少一者与前端主体部64进行连接,由此能够将由电子部件36、36a产生的热传导至前端主体部64,能够进一步减少有可能传导至成像元件25的热。连接部件65本身作为排热部件发挥作用。在图7中,连接部件65与盖62和前端主体部64的内表面64b连接,例如是三角柱状。另外,连接部件65并不限定于三角柱状。
148.另外,连接部件65例如由金属或树脂构成,但为了高效地将由电子部件36a产生的热排出到内窥镜摄像装置20外,优选由导热率为1w/mk以上的金属或树脂构成,更优选由导热率为2w/mk以上的金属或树脂构成。另外,从高效地排出由电子部件36a产生的热的观点出发,连接部件65的导热率越高越好,导热率的上限并无特别限定。
149.连接部件65例如由不锈钢、铜合金或石墨等构成。并且,连接部件65也可以是填充导热性良好的粘接剂等的结构。
150.图8所示的内窥镜摄像装置20c与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相比,不同点在于具有绝热层66,且未设置有排热部件60,除此以外的结构与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相同。另外,图8示出在内窥镜摄像装置20c中移除了连结部件30的状态。
151.内窥镜摄像装置20c具有绝热层66,该绝热层66设置于成像元件25与发热最大的电子部件36a之间即空间26e中。通过绝热层66使成像元件25和发热最大的电子部件36a绝热。通过设置该绝热层66,抑制由电子部件36a产生的热传导至成像元件25,抑制由电子部件36、36a的发热引起的热对成像元件25的影响,能够抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。
152.绝热层66例如是空气层。此时,空间26e中未设置任何部件。绝热层66例如优选导热率小于电路基板26的导热率,也能够由树脂等构成。绝热层66优选由导热率小于1w/mk的树脂等构成。若导热率小于1w/mk,则能够充分抑制由电子部件36a产生的热传导至成像元件25。另外,从高效地绝热由电子部件36a产生的热的观点出发,绝热层66的导热率越小越好,导热率的下限并无特别限定。
153.绝热层66例如由具有电绝缘性的硅酮树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂等构成。
154.另外,在内窥镜摄像装置20c中,也可以是具有排热部件60(参考图3)的结构。通过设置排热部件60,能够更高效地将由电子部件36a产生的热排出到内窥镜摄像装置20外,因此减少有可能传导至成像元件25的热量,进一步抑制热对成像元件25的影响,能够进一步抑制图像噪声的产生。
155.并且,可以设置图6所示的盖62,还能够设为具有盖62和树脂层63的结构。即使在设置了盖62或盖62和树脂层63的情况下,有可能传导至成像元件25的热量也减少,进一步抑制热对成像元件25的影响,能够进一步抑制图像噪声的产生。
156.而且,也可以是设置图7所示的连接部件65的结构。即使在设置了连接部件65的情况下,有可能传导至成像元件25的热量也减少,进一步抑制热对成像元件25的影响,能够进一步抑制图像噪声的产生。
157.图9所示的内窥镜摄像装置21与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相比,不同点
在于电路基板50的结构以及成像元件25及盖玻璃33的配置不同,而且未设置有棱镜34。除此以外的结构与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相同。另外,图9示出在内窥镜摄像装置21中移除了连结部件30的状态。
158.图9所示的内窥镜摄像装置21的电路基板50的结构与上述电路基板26相同,但方式不同。即,电路基板50的折弯方法不同。
159.电路基板50是一个基板,例如是相对于平板状的基部50a垂直地设置有支撑部50b和支撑部50c的结构。支撑部50b和支撑部50c在x方向上对置且彼此平行地配置。
160.在支撑部50b的支撑面50d设置有成像元件25。在成像元件25上设置有盖玻璃33,成像元件25的受光面(未图示)被盖玻璃33所覆盖。在保持部件24的基部24b的背面24e上配置有盖玻璃33,使受光面(未图示)朝向成像透镜23来配置有成像元件25。
161.在基部50a上设置有电子部件36,在支撑部50c的支撑面50e上设置有电子部件36a。
162.在电路基板50的背面50f上,设置有输入输出相对于成像元件25及电子部件36、36a的信号或电力的多个连接端子(未图示)。信号电缆28的信号线29与电路基板50的背面50f的连接端子电连接。
163.在电路基板50中,在多个面中,在离配置有成像元件25的面51a在与电路基板50的成像透镜23的光轴c平行的方向,即x方向上最远的面51b上配置有发热最大的电子部件36a。由此,能够抑制由电子部件36a的发热引起的热对成像元件25的影响,能够抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。
164.在成像元件25与发热最大的电子部件36a之间设置有排热部件67。排热部件67在支撑部50b与支撑部50c之间的空间50g配置有端部67a,另一端部67b例如通过焊锡等与信号电缆28的屏蔽件28a连接。排热部件67的结构与上述排热部件60(参考图3)的结构相同。
165.通过设置排热部件67,能够将由电子部件36a产生的热高效地排出到内窥镜摄像装置21外,进一步抑制由电子部件36a的发热引起的热对成像元件25的影响,能够进一步抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。
166.另外,电路基板50的结构并无特别限定,可以为柔性配线基板,也可以为刚性基板。作为刚性基板,能够使用印刷配线基板。
167.图10所示的内窥镜摄像装置21a与图9所示的内窥镜摄像装置21相比,不同点在于电路基板70的结构和电子部件36的配置数,除此以外的结构与图9所示的内窥镜摄像装置21相同。另外,图10示出在内窥镜摄像装置21a中移除了连结部件30的状态。
168.图10所示的内窥镜摄像装置21a的电路基板70的结构与图9所示的内窥镜摄像装置21的电路基板50相同,但方式不同。即,电路基板70的折弯方法不同。
169.电路基板70是一个基板,例如具有7个平板状的基体70a~70g,基体70a、基体70c、基体70e及基体70g在x方向上隔着间隔彼此平行地配置,具有多个面。基体70a和基体70c在端部与基体70b连接,基体70c和基体70e在端部与基体70d连接,基体70e和基体70g在端部与基体70f连接。基体70b、基体70d及基体70e与基体70a正交而配置,即在x方向上平行地配置。基体70b、基体70d及基体70e改变z方向的位置而配置。
170.在基体70a的成像透镜23侧的面上设置有成像元件25。在基体70c及基体70e中,在成像元件25侧设置有电子部件36。在基体70g中,在信号电缆28侧设置有电子部件36a。
171.在基体70e、基体70g之间的空间70h中配置有排热部件67的端部67a,另一端部67b例如通过焊锡等与信号电缆28的屏蔽件28a连接。
172.在电路基板70中,在多个面中,在离配置有成像元件25的面51a在与电路基板70的成像透镜23的光轴c平行的方向,即x方向上最远的面51b配置有发热最大的电子部件36a。由此,能够抑制由电子部件36a的发热引起的热对成像元件25的影响,能够抑制由成像元件25获得的图像中的图像噪声的产生。
173.并且,通过设置排热部件67,能够获得与图9所示的内窥镜摄像装置21相同的效果。
174.在图9所示的内窥镜摄像装置21及图10所示的内窥镜摄像装置21a中,也能够获得与内窥镜摄像装置20相同的效果。
175.并且,在图9所示的内窥镜摄像装置21及图10所示的内窥镜摄像装置21a中,也可以设为具有盖62(参考图6)的结构。此时,也可以设置树脂层63(参考图6)。而且,与图7所示的内窥镜摄像装置20b同样地,也可以在具有配置透镜镜筒22的贯穿孔64a的前端主体部64上设置将盖62及连结部件30中的至少一者与前端主体部64进行连接的连接部件65。并且,如图8所示,也可以设置绝热层66。
176.图11是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第7例的示意性立体图,图12是表示本发明的实施方式的内窥镜摄像装置的第7例的示意性主视图。
177.在图11及图12中,对于与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20、以及图5所示的连结部件30及图6所示的内窥镜摄像装置20a相同的构成物标注相同的符号,并省略其详细说明。
178.图11所示的内窥镜摄像装置20d与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相比,不同点在于具有盖80,除此以外的结构与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20相同。另外,内窥镜摄像装置20d也可以与图6所示的内窥镜摄像装置20a同样地,具有树脂层63(参考图6)。
179.内窥镜摄像装置20d与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20同样地,保持部件24和连结部件30卡合而固定。
180.一对臂部40b的开口部40c分别卡在保持部件24的凸部24c而卡合,一对臂部40b分别在延伸方向de上的移动被限制。上述臂部40b的延伸方向de是与上述x方向平行的方向。
181.并且,盖80以与臂部40b的基端41a侧相比在前端41b侧彼此更靠近的方式保持臂部40b。即,通过盖80将一对臂部40b保持在闭合的方向上。通过盖80限制一对臂部40b向对置方向df的相反的一侧移动,臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c不易脱落。即,臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c的卡合不易解除。其结果,内窥镜摄像装置20d的刚性提高。
182.例如,在对信号电缆28在透镜镜筒22的相反的一侧的方向dr上作用了力的情况下,即使臂部40b欲沿透镜镜筒22的相反的一侧的方向dr移动,臂部40b的开口部40c卡在保持部件24的凸部24c,也维持保持部件24与连结部件30的卡合。由此,维持连结部件30的臂部40b与保持部件24的固定。由此,防止信号电缆28脱落。
183.盖80在一对臂部40b对置的对置方向df上的端部80e分别具有折弯部80b。在盖80的基部80a的端部80e分别设置有折弯部80b。折弯部80b具有上述臂部40b的延伸方向de上的透镜镜筒22侧的端部沿臂部40b的延伸方向de延伸的延伸部81。
184.盖80的延伸部81以与臂部40b的基端41a侧相比在前端41b侧彼此更靠近的方式按压连结部件30的臂部40b。即,盖80的延伸部81在一对臂部40b对置的对置方向df上按压一对臂部40b。
185.通过在盖80上设置延伸部81,按压臂部40b的区域增多,限制一对臂部40b向对置方向df的相反的一侧移动,臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c进一步不易脱落。其结果,内窥镜摄像装置20d的刚性进一步提高。
186.并且,延伸部81优选覆盖臂部40b的开口部40c和保持部件24的凸部24c。由此,进一步限制臂部40b向对置方向df的相反的一侧移动,臂部40b的开口部40c与保持部件24的凸部24c更进一步不易脱落。其结果,内窥镜摄像装置20d的刚性更进一步提高。
187.并且,如图12所示,当从成像透镜23沿光轴c方向观察时,盖80的与一对臂部40b对置的对置方向df及光轴c方向正交的高度方向dh上的高度优选为保持部件24的高度方向dh上的高度以下。即,优选盖80的基部80a的位置在保持部件24的顶部24g以下。由此,能够降低盖80,能够在内窥镜摄像装置20d中形成空间。由此,能够在上述空间配置其他部件,并且,在配置其他部件的情况下,能够增大要配置的部件。
188.另外,盖80的基部80a的高度方向dh的位置的下限由臂部40b的大小限制。并且,盖80的基部80a的位置也可以与保持部件24的顶部24g相同。即使在该情况下,也不会增大内窥镜摄像装置20d的容积。
189.如图12所示,当从成像透镜23沿光轴c方向观察内窥镜摄像装置20d时,优选盖80的折弯部80b的与一对臂部40b对置的对置方向df及光轴c方向正交的高度方向dh上的长度h2比臂部40b的高度方向dh上的长度h1短。即,优选为h2<h1。通过使盖80的折弯部80b的长度h2比臂部40b的高度方向dh上的长度h1短,能够在盖80的折弯部80b的边缘80c的电路基板26侧形成空间。由此,能够在上述空间配置其他部件,并且,在配置其他部件的情况下,能够增大要配置的部件。
190.另外,盖80的折弯部80b的长度h2相对于臂部40b的长度h1进一步优选为0.2h1<h2<0.8h1。若为0.2h1<h2<0.8h1,则如上所述,能够在空间中配置其他部件,并且,在配置其他部件的情况下,能够增大要配置的部件。
191.如上所述,由于盖80覆盖连结部件30的臂部40b,因此连结部件30的对置方向df,即,y方向上的宽度wb比盖80的对置方向df上的宽度wc窄。并且,在图12中,连结部件30的宽度wb与成像元件25的一对臂部40b对置的对置方向df上的宽度wd相同,但并无特别限定。例如,连结部件30的宽度wb也可以比成像元件25的宽度wd宽。
192.例如,电路基板26的对置方向df上的宽度ws比连结部件30的宽度wb宽,但并不限定于此。
193.并且,盖80的宽度wc也可以比电路基板26的宽度ws或成像元件25的宽度wd宽。
194.并且,在透镜镜筒22的、一对臂部40b对置的对置方向df上的两侧配置有部件。部件例如是光导件82。优选在与一对臂部40b对置的对置方向df平行的方向(y方向)上通过光导件82的中心cb的线mb不通过盖80。即,光导件82的中心cb优选在z方向上位于比盖80的折弯部80b的边缘80c更靠电路基板26侧。通过这种结构,如上所述,在盖80的折弯部80b的边缘80c的电路基板26侧存在空间,能够有效地利用该空间。
195.另外,图11所示的内窥镜摄像装置20d与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20同样
地,具有多个电子部件36、36a。在内窥镜摄像装置20d中,在多个电子部件36、36a中,发热最大的电子部件36a与图2及图3所示的内窥镜摄像装置20同样地,设置于离电路基板26的成像元件25最远的面51b上。然而,在内窥镜摄像装置20d中,在多个电子部件36、36a中,发热最大的电子部件36a也可以是不设置于离电路基板26的成像元件25最远的面51b上的结构。
196.本发明基本上如上构成。以上,关于本发明的内窥镜摄像装置及内窥镜进行了详细说明,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然可以进行各种改善及变更。
197.符号说明
198.10-内窥镜系统,12-内窥镜,14-光源装置,16-处理器装置,20、20a、20b、20c、20d、21、21a-内窥镜摄像装置,22-透镜镜筒,23-成像透镜,24-保持部件,24a-安装筒部,24b-基部,24c-凸部,24e-背面,24g-顶部,25-成像元件,26、50、70-电路基板,26a-表面,26b-背面,26c-第1弯曲部,26d-第2弯曲部,27a-第1弯曲区域,27b-第2弯曲区域,28-信号电缆,28a-屏蔽件,29-信号线,30-连结部件,32-卡合部,33-盖玻璃,34-棱镜,34a-入射面,34b-出射面,34c-侧面,36、36a-电子部件,40a-保持部,40b-臂部,40c-开口部,40e-内侧,40f-底部,40g-基材部,41a-基端,41b-前端,50a-基部,50b-支撑部,50c-支撑部,50d-支撑面,50g、70h-空间,51a-面,51b-面,60、67-排热部件,60a、67a-端部,60b、67b-另一端部,62-盖,63-树脂层,64-前端主体部,64a-贯穿孔,64b-内表面,65-连接部件,66-绝热层,70a、70b、70c、70d、70e、70f、70g-基体,80-盖,80a-基部,80b-折弯部,80c-边缘,80e-端部,81-延伸部,82-光导件,c-光轴,cb-中心,de-延伸方向,df-对置方向,dh-高度方向,dr-方向,lb
1-第1折弯面,lb
2-第2折弯面,mb-线。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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