WO2013031276A1 - 内視鏡用撮像ユニット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an endoscope imaging unit, and more particularly to an endoscope imaging unit that prevents flare and the like caused by illumination light entering a light receiving portion.
- Endoscopes are widely used in the medical field and the industrial field.
- an image guide or the like is used, and what can observe the inside of a patient's body cavity, the inside of a jet engine, or the like at an eyepiece portion that a user looks into has been the mainstream.
- An object of the present invention is to provide an imaging unit for an endoscope that can be realized.
- An endoscope imaging unit is an endoscope imaging unit built in a distal end portion of an insertion portion of an endoscope, and includes a fixed frame that holds an objective optical system on the front side, An imaging unit provided on the rear side of the fixed frame and provided with a light receiving unit on which a subject image is formed by the objective optical system, and an illumination unit provided at the tip and the imaging unit A light shielding portion that is provided on a tangent line that connects an end portion in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the illumination portion and a corner portion of the light receiving portion, and shields stray light from the illumination portion to the light receiving portion. And.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. Sectional view of the distal end portion of the endoscope of the modified example Sectional drawing which shows the structure of the front-end
- Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in Fig. 5.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
- Sectional drawing which shows an example of a structure of the front-end
- Sectional drawing which shows an example of a structure of the front-end
- FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. Sectional drawing which shows the structure of the front-end
- the endoscope in the following description of the configuration will be described by taking a so-called flexible endoscope having an insertion portion flexible for insertion into the digestive organs of the upper or lower part of the living body, but is not limited thereto.
- the technique can be applied to a so-called rigid endoscope having a hard insertion portion used for surgery.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of an endoscope
- FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a distal end portion of the endoscope
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the distal end portion of the endoscope of a modification.
- the electronic endoscope system 1 of the present embodiment mainly includes an endoscope 2, a light source device 3, a video processor 4, and a monitor 5.
- the endoscope 2 includes a long and narrow insertion portion 9, an operation portion 10, and a universal cable 17 that is an electric cable.
- the insertion portion 9 of the endoscope 2 includes a distal end portion 6, a bending portion 7, and a flexible tube portion 8 in order from the distal end.
- the operation unit 10 is disposed in the operation unit main body 11 and a bend preventing unit provided between the operation unit main body 11 and one end of the flexible tube 8 of the insertion unit 9, and is disposed in the insertion unit 9. And a treatment instrument channel insertion portion 18 that is an opening of a treatment instrument channel through which various treatment instruments are inserted.
- the operation section main body 11 is provided with a bending operation knob 14 for bending the bending section 7 of the insertion section 9, and is provided with switches for various endoscope functions.
- a UD bending operation knob 12 for bending the bending portion 7 in the vertical direction and an RL bending operation knob 13 for bending the bending portion 7 in the left-right direction are superimposed. It is arranged.
- the universal cable 19 extended from the operation unit 10 has an endoscope connector 19a that is detachable from the light source device 3 at the extended end.
- the endoscope 2 according to the present embodiment is provided with a light guide bundle 23 (see FIGS. 2 and 3) that is an illumination unit as an illumination unit disposed in the universal cable 19, the operation unit 10, and the insertion unit 9. The illumination light is transmitted from the light source device 3 to the tip portion 6.
- the endoscope connector 19a is provided with a coiled coil cable 20 extending, and an electric connector detachably attached to the video processor 4 is provided at an extended end of the coil cable 20.
- the video processor 4 is electrically connected to a monitor 5 that displays an endoscopic image, and is an image pickup signal that is photoelectrically converted by an endoscope image pickup unit 30 that is an image pickup unit as an image pickup unit described later of the endoscope 2. Is output to the monitor 5 as an image signal.
- the electronic endoscope system 1 is provided with an air / water supply function for ejecting air and water from the distal end portion 6 of the insertion portion 9 of the endoscope 2 in the light source device 3.
- the distal end portion 6 of the insertion portion 9 of the endoscope 2 has a distal end rigid portion 21 that is a frame portion made of metal or hard resin, and the outer shape is mainly formed. ing.
- the distal rigid portion 21 is an illumination window that irradiates the subject with illumination light transmitted from the light source device 3 on the distal flat surface portion, and here, two illumination lenses 22 are provided. That is, the illumination light is emitted from the light source in the light source device 3, transmitted to the endoscope 2 by the light guide bundle 23, and irradiated on the subject via the illumination lens 22.
- the light guide bundle 23 is inserted and disposed in the distal end rigid portion 21, is formed in a substantially crescent-shaped cross section so that the distal end faces the illumination lens 22, and is fixed in the distal end rigid portion 21.
- the distal end rigid portion 21 incorporates an endoscope imaging unit (hereinafter simply referred to as an imaging unit) 30 according to the present embodiment.
- the imaging unit 30 includes an objective lens group 31 that is an objective optical system, a substantially tubular lens frame 32 that is a fixed frame that holds the objective lens group 31, and a cover glass 33 that is held behind the lens frame 32. And a solid-state imaging device 35 of imaging means (imaging unit) fixed to the cover glass 33 with an optical adhesive, and an imaging substrate 37 electrically connected to the solid-state imaging device 35. It is configured.
- the objective lens group 31 includes a state-of-the-art first objective lens 31a that is an observation window, and a second objective lens 31b that is held in the middle of the lens frame 32 behind the objective lens 31a.
- the lens frame 32 is fixed so that the tip flat surface of the tip hard portion 21 and the surface of the first objective lens 31a are arranged in the same plane.
- the imaging unit 30 is configured so that imaging light (subject image) of the optical axis O that enters the objective lens group 31 is imaged by the light receiving unit 36 of the solid-state imaging device 35.
- This solid-state image sensor 35 photoelectrically converts photographic light and outputs imaging data of the subject to the imaging substrate 37.
- the imaging board 37 appropriately processes the imaging data and outputs it to an electrically connected communication cable (not shown).
- This communication cable is inserted and arranged in the endoscope 2 and is electrically connected to the video processor 4 as an external device via an electrical connector provided on the coil cable 20 extending from the endoscope connector 19a. .
- the two collar portions 38 serving as a light shielding unit at the rear part of both end portions of the lens frame 32 are more than the light receiving surface of the light receiving unit 36 of the solid-state imaging device 35. It is arranged to extend rearward by a predetermined distance L (see FIG. 2).
- each of the two brim portions 38 is wrapped on the opposite side surface of the solid-state imaging element 35, that is, the surface position of the light receiving portion 36 (the position of the light receiving surface) is disposed to face the projected region.
- a predetermined distance L extends from 36 to the rear.
- the two flanges 38 have a flat plate shape, and an adhesive 39 is filled and fixed in a gap between the cover glass 33 and the flat surface facing the side surface of the solid-state imaging device 35.
- the adhesive 39 is black and non-light transmissive.
- the two flange portions 38 are such that the outer surface of the tip portion 6 faces the light guide bundle 23, and here, at least the side portion of the light receiving portion 36 of the solid-state image sensor 35 exceeds the upper and lower ends.
- a predetermined height H is set.
- the upper ends of the two flange portions 38 are located above the upper end of the light guide bundle 23 with respect to the upper end corner of the light receiving unit 36 of the solid-state imaging device 35, and the solid-state imaging is performed.
- the lower ends of the two flange portions 38 are positioned below the lower end of the light guide bundle 23 relative to the lower end corners of the light receiving portion 36 of the element 35.
- the light receiving part 36 is disposed at a position where the light receiving part 36 is shielded by the two flange parts 38, and stray light from the two light guide bundles 23 is prevented from entering. It becomes the composition. Further, as described above, since the adhesive 39 is black and non-light-transmitting, the adhesive 39 enters from the rear end side of the flange portion 38 and is reflected on the rear surface of the cover glass 33 or is formed inside the cover glass 33. The stray light F (see FIG. 2) that enters and diffuses and eventually enters the surface of the light receiving unit 36 can be blocked by the adhesive 39.
- the image pickup unit 30 of the present embodiment can reliably prevent light damage such as flare to the solid-state image sensor due to illumination light. Furthermore, since the imaging unit 30 does not surround the solid-state imaging device 35 with the collar part 38 but the collar part 38 is disposed only between the light receiving part 36 and the light guide bundle 23, the distal end rigid part 21. It is possible to reduce the diameter of the tip portion 6 without requiring a useless space inside. Since the imaging unit 30 is configured to shield the light receiving unit 36 of the solid-state imaging device 35 from the two light guide bundles 23 with the two flanges 38 formed integrally with the lens frame 32, the imaging unit 30 is partially made of aluminum foil. Compared to the configuration in which the light is blocked by the adhesive layer or the adhesive layer, the light can be reliably shielded from light without causing deterioration in assembling property or light leakage from the light guide bundle 23 due to assembly variation.
- the light guide bundle 23 is not limited to a substantially crescent-shaped cross section, and may have a circular cross section, for example, as shown in FIG.
- the imaging unit 30 includes the upper and lower ends of the two light guide bundles 23 in which the predetermined height H of the two flange portions 38 has a circular cross section, and the solid-state imaging device farther from the upper and lower ends.
- the two collars 38 are set so as to pass through the tangent lines A and B connecting the upper and lower corners of the 35 light-receiving parts 36, and the two collars 38 are connected to the light-receiving part 36 of the solid-state imaging device 35. What is necessary is just to arrange
- the imaging unit 30 arranges the two collar portions 38 at positions where the stray light from the light guide bundle 23 is shielded, thereby preventing the stray light from the two light guide bundles 23 from increasing in size. Is prevented from entering the light receiving unit 36.
- FIGS. 5 to 7 relate to a second embodiment of the present invention
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5.
- the imaging unit 30 of the present embodiment includes a prism 41 that changes the direction by reflecting photographing light having an optical axis O, and the photographing light reflected by the prism 41 is downward. It is configured to enter the light receiving portion 36 of the solid-state imaging device 35 disposed on the side.
- the prism 41 has a configuration in which the protective glass 42 is attached to the reflective surface 41a and the reflective surface 41a is protected.
- the two flange portions 43 of the present embodiment are extended to the rear side with a predetermined distance d so as to wrap around the reflecting surface 41a of the prism 41 facing each other.
- the imaging unit 30 here has two upper and lower ends of the two light guide bundles 23 and two tangents C connecting the left and right corners of the light receiving unit 36 of the solid-state imaging device 35 close to the upper and lower ends.
- a predetermined height H of the two flanges 43 is set so as to pass through the flanges 43.
- the imaging unit 30 has the effects described in the first embodiment, and even when the photographing light having the optical axis O is reflected by the prism 41, the solid-state imaging disposed on the lower side.
- the light receiving portion 36 of the element 35 is arranged at a position where the stray light from the two light guide bundles 23 is shielded by the two flange portions 43, so that the tip portion 6 is not enlarged and the two light guide bundles 23 are not enlarged. The stray light is prevented from entering the light receiving unit 36.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the distal end portion of an endoscope having a built-in object such as a treatment instrument channel
- FIG. 10 is a sectional view showing an example of the configuration of the distal end portion of the endoscope according to the second modified example
- FIG. 11 is a sectional view showing an example of the configuration of the distal end portion of the endoscope according to the second modified example. It is sectional drawing which shows an example of a structure of the front-end
- the heel portion 45 continuously covers one side portion of the solid-state imaging device 35 facing the treatment instrument channel 51 in the space of the distal end rigid portion 21 of the distal end portion 6 and the upper and lower ends of the solid-state imaging device 35. It has a U-shaped cross section.
- the flange portion 45 is set so that a tangent line D connecting the end portions of the two light guide bundles 23 and the corner portion of the light receiving portion 36 of the solid-state imaging device 35 passes.
- the imaging unit 30 has the effects described in the first embodiment, and a built-in object such as the treatment instrument channel 51 is inserted and disposed in the space of the distal end rigid portion 21.
- the light receiving portion 36 of the solid-state imaging device 35 disposed on the lower side is disposed at a position where the stray light from the two light guide bundles 23 is shielded by the flange portion 45 having a U-shaped cross section. It is possible to prevent the stray light from these two light guide bundles 23 from entering without increasing the size of 6.
- the lens unit 32 is integrated with the lens frame 32 so that a tangent line D connecting the ends of the two light guide bundles 23 and the corners of the light receiving unit 36 of the solid-state image sensor 35 passes.
- Two plate-shaped flange portions 46 which are light shielding means (light shielding portions) to be formed may be formed.
- two flange portions 47 that are light shielding means (light shielding portions) integrally formed on the lens frame 32 of the imaging unit 30 are provided.
- a notch 47a is formed so as to have an L-shaped cross section, and a space for accommodating the treatment instrument channel 51, which is a built-in object, is secured by using the notch 47a to enlarge the distal end portion 6. It is good also as a structure.
- a plurality of plate-like flange portions 46 may be formed integrally with the lens frame 32 of the imaging unit 30.
- FIG. 12 and 13 relate to the first reference example
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. 12
- FIGS. 15 relates to the second reference example
- FIG. 14 is a sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope
- FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14
- FIGS. 16 and 17 are the third reference example
- 16 is a sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope
- FIG. 17 is a sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope at a position different from FIG. 16
- FIG. 18 is a fourth reference example.
- FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the distal end portion of the endoscope according to the fifth reference example.
- the endoscope 2 of the present reference example has a distal end rigid portion 21 of the distal end portion 6 formed of a non-conductive hard resin and is continuously provided behind the distal end rigid portion 21.
- a resin pipe 24 such as rubber, and a metal pipe 25 disposed on the inner surface of the resin pipe 24 are provided.
- the hard end portion 21 here includes two projecting portions 34 extending vertically. These protrusions 34 are vertically extended so as to be close to the metal pipe 25 in a non-contact manner, and a separation distance g from the metal pipe 25 is set to about 0.2 mm, for example.
- the endoscope 1 of the present modification configured as described above, static electricity from the distal end hard portion 21 is discharged to the metal pipe 25 via the two protrusions 34.
- the applied electric charge is configured to safely flow to the GND of the video processor 4 from the bent pipe of the metal pipe 25 or the bending portion 7 through the shield of the flexible tube portion 8.
- the endoscope 1 can be configured such that static electricity is difficult to discharge toward the electrical configuration in the distal end portion 6, in this example, the solid-state imaging device 35.
- the endoscope 2 of the present reference example covers the periphery of the imaging substrate 37 on which the solid-state imaging device 35 and the electronic components are mounted up to the distal end portion of the imaging cable 63 that extends to the imaging unit 30.
- Two first and second adhesive layers 61 and 62 are provided.
- the lens frame 32 of the fixed frame that fixes and holds the solid-state imaging device 35 through the cover glass 33 is formed of a resin member such as PEEK, or a sintered member such as ceramic.
- the imaging unit 30 has the vapor intrusion around the imaging substrate 37 on which the solid-state imaging device 35 and the electronic components are mounted by the two first and second adhesive layers 61 and 62 having different vapor permeability. Is reduced.
- the first insulating tube 67 on the distal end side is thinner than the second insulating tube 68 and has a lower glass transition point than the second insulating tube 68 on the proximal end side.
- the thermal load on the solid-state image sensor 35 during assembly can be reduced, and a more stable insulating tube can be used in a portion where stress is easily applied on the proximal end side of the imaging unit 30. Is possible.
- the distal end rigid portion 21 of the imaging unit 30 is formed of a hard resin, and the tubular insulating tube 71 fitted to the midway outer peripheral portion of the distal end rigid portion 21. Are disposed so as to wrap around the solid-state imaging device 35 and the imaging substrate 37.
- the insulating tube 71 is formed of a polyimide tube or the like, which is a material having a glass transition point higher than the reprocessing temperature such as autoclave sterilization.
- the endoscope 1 has an insulating structure between the distal end side and the proximal end side by the resinous distal rigid portion 21 and the insulating tube 71 in which the solid-state imaging device 35 and the imaging substrate 37 are held at the distal end portion 6. Therefore, it is possible to provide the imaging unit 30 that is small and more excellent in insulation.
- the endoscope 2 of the present reference example covers the solid-state imaging device 35 and the imaging substrate 37 of the imaging unit 30 with a first adhesive layer 72, and surrounds the first adhesive layer 72.
- Insulating tube 73 is provided.
- the insulating tube 73 is disposed inside the reinforcing frame 67a, and the second adhesive layer 74 is solidified around it. Even with such rigidity, the solid-state imaging device 35 and the imaging substrate 37 can be insulated from each other at the distal end portion 6.
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Abstract
内視鏡用撮像ユニット30は、内視鏡2の挿入部9の先端部6に内蔵され、前方側で対物光学系31を保持する固定枠32と、固定枠32の後方側に配設され、対物光学系31によって被検体像が結像される受光部36を備えた撮像部35と、先端部6に配設された照明部23と撮像部35との間に設けられ、照明部23の端部と受光部36の角部を結ぶ接線A,B上に位置するように設けられ、受光部36へ照明部23の迷光を遮光する遮光部38と、を備えて、照明光による固体撮像素子へのフレアなどの光害を確実に防止すると共に、組立性の低下および挿入部の先端部の大型化を防止する。
Description
本発明は、内視鏡用撮像ユニットに関し、特に受光部に照明光が入射して生じるフレアなどを防止した内視鏡用撮像ユニットに関する。
医療分野、及び工業分野において、内視鏡が広く利用されている。従来の内視鏡では、イメージガイドなどが用いられ、ユーザが覗き込む接眼部にて、患者の体腔内、又はジェットエンジン内部等を観察できるものが主流であった。
これに対して、近年の内視鏡は、撮像ユニットが組込まれ、被検対象物を外部モニタなどの表示装置に内視鏡画像として表示する電子内視鏡装置が登場している。このような電子内視鏡には、照明手段として、光源装置からの照明光を伝送するライトガイドバンドルが用いられている。なお、内視鏡は、照明手段として、LED光源が用いられる場合がある。
例えば、日本国特開2004-141335号公報には、ライトガイドバンドル折れなどが生じることで、迷光が撮像ユニットの固体撮像素子に直接入射することを防止した内視鏡が開示されている。この従来の内視鏡は、遮光材料となる支持体に固体撮像素子の入射面の周囲を覆う枠体を有して、ライトガイドバンドルからの迷光が撮像ユニットの固体撮像素子に直接入射することを防止した構成となっている。
しかしながら、日本国特開2004-141335号公報のような従来の内視鏡では、ライトガイドバンドルからの迷光を防止する枠体が固体撮像素子の周囲を覆っているため、この枠体を配置するスペースが必要となり、撮像ユニットが配設される挿入部の先端部が大径化するという課題があった。つまり、特許文献1の内視鏡は、挿入部の先端部の細径化を阻害してしまうという問題があった。
また、先端部内において、部分的にアルミ箔や接着剤層によって、ライトガイドバンドルからの迷光を固体撮像素子へ遮光する構成にすると、組立性の低下や、組立バラツキなどにより光漏れが生じる可能性があるという課題がある。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、照明光による固体撮像素子へのフレアなどの光害を確実に防止すると共に、組立性の向上および挿入部の先端部の細径化を実現可能な内視鏡用撮像ユニットを提供することを目的とする。
本発明における一態様の内視鏡用撮像ユニットは、内視鏡の挿入部の先端部に内蔵される内視鏡用撮像ユニットであって、前方側で対物光学系を保持する固定枠と、前記固定枠の後方側に配設され、前記対物光学系により被検体像が結像される受光部を備えた撮像部と、前記先端部に配設された照明部と前記撮像部との間に設けられ、前記照明部の長手方向に直交する断面における端部と前記受光部の角部を結ぶ接線上に位置するように設けられ、前記受光部へ前記照明部の迷光を遮光する遮光部と、を備えている。
以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、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。
なお、以下の構成説明における内視鏡は、生体の上部または下部の消化器官に挿入するため挿入部が可撓性のある所謂軟性鏡を例に挙げて説明するが、これに限定されることなく、外科用に用いられる挿入部が硬質な所謂硬性鏡にも適用できる技術である。
(第1の実施の形態)
先ず、図面に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。図1から図4は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡の全体構成図、図2は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図3は図2のIII-III線断面図、図4は変形例の内視鏡の先端部の断面図である。
先ず、図面に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。図1から図4は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡の全体構成図、図2は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図3は図2のIII-III線断面図、図4は変形例の内視鏡の先端部の断面図である。
図1に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム1は、内視鏡2と、光源装置3と、ビデオプロセッサ4と、モニタ5と、から主に構成されている。
内視鏡2は、長尺で細長な挿入部9と、操作部10と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル17と、を有して構成されている。内視鏡2の挿入部9は、先端から順に先端部6と、湾曲部7と、可撓管部8と、を有して構成されている。
また、操作部10は、操作部本体11と、この操作部本体11および挿入部9の可撓管部8の一端の間に設けられた折れ止め部に配置され、挿入部9に配設される各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部である処置具チャンネル挿通部18と、を有して構成されている。
操作部本体11には、挿入部9の湾曲部7を湾曲操作するための湾曲操作ノブ14が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類等が設けられている。尚、湾曲操作ノブ14は、湾曲部7を上下方向に湾曲操作するためのUD湾曲操作ノブ12と、湾曲部7を左右方向に湾曲操作するためのRL湾曲操作ノブ13と、が重畳するように配設されている。
操作部10から延設されたユニバーサルケーブル19は、延出端に光源装置3と着脱自在な内視鏡コネクタ19aを有している。尚、本実施の形態の内視鏡2は、ユニバーサルケーブル19、操作部10および挿入部9に配設された照明手段としての照明部であるライトガイドバンドル23(図2および図3参照)によって、光源装置3から先端部6まで照明光を伝送するものである。また、内視鏡コネクタ19aは、コイル状のコイルケーブル20が延設しており、このコイルケーブル20の延出端にビデオプロセッサ4と着脱自在な電気コネクタが設けられている。
ビデオプロセッサ4は、内視鏡画像を表示するモニタ5と電気的に接続され、内視鏡2の後述する撮像手段としての撮像部である内視鏡用撮像ユニット30によって光電変換された撮像信号を信号処理して、画像信号としてモニタ5に出力する。なお、電子内視鏡システム1は、図示しないが、内視鏡2の挿入部9の先端部6から空気、及び水を噴出する送気送水機能が光源装置3に設けられている。
次に、内視鏡2の挿入部9の先端部6の内部構成について、図2および図3に基づいて、以下に説明する。
図2および図3に示すように、内視鏡2の挿入部9の先端部6は、金属製または硬質樹脂製のフレーム部となる先端硬性部21を有して、主に外形が形成されている。
先端硬性部21は、先端平面部に光源装置3から伝送された照明光を被検体に向けて照射する照明窓である、ここでは2つの照明レンズ22が設けられている。つまり、照明光は、光源装置3内の光源から発光され、ライトガイドバンドル23により、内視鏡2内に伝送され、照明レンズ22を介して、被検体に照射される。このライトガイドバンドル23は、先端硬性部21内に挿通配置され、先端が照明レンズ22を臨むように断面略三日月状に形成されており、先端硬性部21内で固着されている。
また、先端硬性部21には、本実施の形態の内視鏡用撮像ユニット(以下、単に撮像ユニットという)30が内蔵されている。
この撮像ユニット30は、対物光学系である対物レンズ群31と、この対物レンズ群31を保持する固定枠である略管状のレンズ枠32と、このレンズ枠32の後方に保持されたカバーガラス33と、このカバーガラス33に光学接着剤により固着された撮像手段(撮像部)の固体撮像素子35と、この固体撮像素子35と電気的に接続された撮像基板37と、を有して主に構成されている。
対物レンズ群31は、観察窓である最先端の第1の対物レンズ31aと、この対物レンズ31aの後方にレンズ枠32の中途で保持された第2の対物レンズ31bと、を有して構成されている。なお、レンズ枠32は、先端硬性部21の先端平面と第1の対物レンズ31aの表面が同一面内に配置されるように固着されている。
撮像ユニット30は、対物レンズ群31に入光する光軸Oの撮影光(被写体像)が固体撮像素子35の受光部36で結像されるようになっている。この固体撮像素子35は、撮影光を光電変換して、被写体の撮像データを撮像基板37に出力する。この撮像基板37は、撮像データを適正に電気的に処理して、電気的に接続された通信ケーブル(不図示)に出力する。この通信ケーブルは、内視鏡2に挿通配置され、外部機器であるビデオプロセッサ4と、内視鏡コネクタ19aから延出したコイルケーブル20に設けられた電気コネクタを介して電気的に接続される。
ところで、本実施の形態の撮像ユニット30は、レンズ枠32の両側端部分の後方部に遮光手段としての遮光部である2つの鍔部38が固体撮像素子35の受光部36の受光面よりも所定の距離Lだけ後方に延出するように配設されている(図2参照)。換言すると、2つの鍔部38のそれぞれは、固体撮像素子35の対向する側面にラップ、すなわち投影した領域に受光部36の表面位置(受光面の位置)が対向配置されるように、受光部36から所定の距離Lだけ後方に延設されている。
そして、これら2つの鍔部38は、平板状をしており、カバーガラス33および固体撮像素子35の側面と対向する平面との隙間に接着剤39が充填固着されている。なお、この接着剤39は、黒色で非光透過性のものが使用されている。また、2つの鍔部38は、それぞれ先端部6の外方側の面がライトガイドバンドル23に対向しており、ここでは少なくとも固体撮像素子35の受光部36の側辺部に上下端を越える所定の高さHが設定されている。
以上のように構成された撮像ユニット30は、固体撮像素子35の受光部36の上端角部よりも2つの鍔部38の上端がライトガイドバンドル23の上端よりも上方に位置すると共に、固体撮像素子35の受光部36の下端角部よりも2つの鍔部38の下端がライトガイドバンドル23の下端よりも下方に位置するように構成されている。
つまり、撮像ユニット30は、2つのライトガイドバンドル23の断面における上下端と、これら上下端に対して遠方側の固体撮像素子35の受光部36の上下角部を結ぶ接線A,B上に2つの鍔部38が少なくとも位置して通過するように、2つの鍔部38の所定の高さHが設定されている。これに加え、撮像ユニット30は、固体撮像素子35の受光部36が2つの鍔部38が上述したように固体撮像素子35の受光部36の表面(受光面)よりも所定の距離Lだけ後方に延出するように配設されているため、受光部36が2つの鍔部38によって遮光される位置に配置されることになり2つのライトガイドバンドル23からの迷光が入射することが防止された構成となっている。また、上述した如く接着剤39は、黒色で非光透過性のものが使用されているため、鍔部38の後端側から進入してカバーガラス33の後面で反射したり、カバーガラス33内に進入して拡散し、最終的に受光部36の表面に入射しようとする迷光F(図2参照)は、この接着剤39によって遮光が可能である。仮に、この迷光Fが接着剤39の層を通過することができたと仮定しても、該接着剤39を通過した光であること、そしてカバーガラス33の後面で反射する光であることから、受光部36に入射する際は極めて微弱な光となり、受光部36に与えるフレア等の影響も極力抑えることが可能である。
以上の説明から、本実施の形態の撮像ユニット30は、照明光による固体撮像素子へのフレアなどの光害を確実に防止される。さらに、撮像ユニット30は、固体撮像素子35の周囲を鍔部38で囲むのではなく、受光部36とライトガイドバンドル23との間にのみ鍔部38を配置しているため、先端硬性部21内の無駄なスペースを必要とせず、先端部6の細径化が実現できる。そして、撮像ユニット30は、レンズ枠32に一体形成した2つの鍔部38で2つのライトガイドバンドル23に対して固体撮像素子35の受光部36を遮光する構成であるため、部分的にアルミ箔や接着剤層によって遮光する構成に比して、組立性の低下や、組立バラツキなどによるライトガイドバンドル23からの光漏れが生じることもなく、確実に遮光できる構成となっている。
なお、ライトガイドバンドル23は、断面略三日月状の構成に限定されることなく、例えば、図4に示すように、断面円形状の構成でも良い。
具体的には、撮像ユニット30は、固体撮像素子35の受光部36の上端角部よりも2つの鍔部38の上端がライトガイドバンドル23の上端よりも上方に位置すると共に、固体撮像素子35の受光部36の下端角部よりも2つの鍔部38の下端がライトガイドバンドル23の下端よりも下方に位置するように構成されている。
つまり、撮像ユニット30は、上述したように、2つの鍔部38の所定の高さHが断面円形の2つのライトガイドバンドル23の上下端と、これら上下端に対して遠方側の固体撮像素子35の受光部36の上下角部を結ぶ接線A,B上に2つの鍔部38が位置して通過するように設定されており、2つの鍔部38が固体撮像素子35の受光部36の表面よりも所定の距離Lだけ後方に延出するように配設されていれば良い。これにより、撮像ユニット30は、2つの鍔部38をライトガイドバンドル23からの迷光を遮光する位置に配置することにより、先端部6を大型化することなく、2つのライトガイドバンドル23からの迷光が受光部36に入射することを防止した構成となる。
(第2の実施の形態)
次に、図5から図7に基づいて、第2の実施の形態について説明する。この実施の形態は第1の実施の形態の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。図5から図7は本発明の第2の実施の形態に係り、図5は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図6は図5のVI-VI線断面図、図7は図5のVII-VII線断面図である。
次に、図5から図7に基づいて、第2の実施の形態について説明する。この実施の形態は第1の実施の形態の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。図5から図7は本発明の第2の実施の形態に係り、図5は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図6は図5のVI-VI線断面図、図7は図5のVII-VII線断面図である。
本実施の形態の撮像ユニット30は、図5および図6に示すように、光軸Oを有する撮影光を反射して方向を変更するプリズム41を備え、このプリズム41によって反射した撮影光が下方側に配置された固体撮像素子35の受光部36に入射する構成となっている。なお、プリズム41は、保護ガラス42が反射面41aに貼着されており、反射面41aが保護された構成となっている。
ここでの撮像ユニット30のレンズ枠32は、両側端部分の後方部に遮光手段(遮光部)である2つの鍔部43が固体撮像素子35の受光部36の表面にラップするように下方側に延設する所定の高さHが設定されている。これら2つの鍔部43は、第1の実施の形態と同様に平板状をしており、ここではプリズム41および保護ガラス42の側面と対向する平面との隙間に接着剤39が充填固着されている。なお、2つの鍔部38は、ここでも、それぞれ先端部6の外方側の面が断面略三日月状のライトガイドバンドル23に対向している。
本実施の形態の2つの鍔部43は、それぞれが対向するプリズム41の反射面41aにラップするように所定の距離dを有して後方側に延設されている。また、ここでの撮像ユニット30は、2つのライトガイドバンドル23の上下端と、これら上下端に対して近接する固体撮像素子35の受光部36の左右角部を結ぶ接線Cと、が2つの鍔部43を通過するように、2つの鍔部43の所定の高さHが設定されている。
以上から、撮像ユニット30は、第1の実施の形態に記載した効果を奏し、光軸Oを有する撮影光がプリズム41に反射された構成であっても、下方側に配設される固体撮像素子35の受光部36が2つの鍔部43によって2つのライトガイドバンドル23からの迷光を遮光する位置に配置することにより、先端部6を大型化することなく、これら2つのライトガイドバンドル23からの迷光が受光部36に入射することを防止した構成となっている。
(第3の実施の形態)
次に、図8から図11に基づいて、第3の実施の形態について説明する。この実施の形態は第1の実施の形態の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。図8から図11は本発明の第3の実施の形態に係り、図8は処置具チャンネルなどの内蔵物を有する内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図9は第1の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図10は第2の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図11は第3の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図である。
次に、図8から図11に基づいて、第3の実施の形態について説明する。この実施の形態は第1の実施の形態の変形例であって、同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。図8から図11は本発明の第3の実施の形態に係り、図8は処置具チャンネルなどの内蔵物を有する内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図9は第1の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図10は第2の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図、図11は第3の変形例の内視鏡の先端部の構成の一例を示す断面図である。
図8に示すように、本実施の形態の内視鏡2は、先端部6に、例えば、処置具チャンネル51が挿通配置されており、撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成される遮光手段(遮光部)である鍔部45が断面コの字状に形成されて、断面略三日月状のライトガイドバンドル23からの迷光が遮光する構成となっている。
詳述すると、鍔部45は、先端部6の先端硬性部21の空間内の処置具チャンネル51に対向する固体撮像素子35の一側部および固体撮像素子35の上下端を連続的に覆うように断面コの字状の形状となっている。この鍔部45は、2つのライトガイドバンドル23の端部と、固体撮像素子35の受光部36の角部を結ぶ接線Dが通過するように設定されている。
以上のような構成としても、撮像ユニット30は、第1の実施の形態に記載した効果を奏し、先端硬性部21の空間内に処置具チャンネル51などの内蔵物が挿通配置された構成であっても、下方側に配設される固体撮像素子35の受光部36が断面コの字状の鍔部45によって2つのライトガイドバンドル23からの迷光を遮光する位置に配置することにより、先端部6を大型化することなく、これら2つのライトガイドバンドル23からの迷光が入射することが防止される。
(第1の変形例)
なお、図9に示すように、2つのライトガイドバンドル23の端部と、固体撮像素子35の受光部36の角部を結ぶ接線Dが通過するように、撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成される遮光手段(遮光部)である板状の鍔部46を2つ形成しても良い。
なお、図9に示すように、2つのライトガイドバンドル23の端部と、固体撮像素子35の受光部36の角部を結ぶ接線Dが通過するように、撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成される遮光手段(遮光部)である板状の鍔部46を2つ形成しても良い。
(第2の変形例)
また、2つのライトガイドバンドル23が断面円形状であった場合、図10に示すように、撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成される遮光手段(遮光部)である鍔部47を2つの断面L字状となるように切り欠き部47aを形成して、この切り欠き部47aを利用して内蔵物である処置具チャンネル51の収容スペースを確保して、先端部6を大型化することなの構成としても良い。
また、2つのライトガイドバンドル23が断面円形状であった場合、図10に示すように、撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成される遮光手段(遮光部)である鍔部47を2つの断面L字状となるように切り欠き部47aを形成して、この切り欠き部47aを利用して内蔵物である処置具チャンネル51の収容スペースを確保して、先端部6を大型化することなの構成としても良い。
なお、先端硬性部21の内部空間において、切り欠き部47aが形成された鍔部47の2つの端部と、これら2つの端部に近接する固体撮像素子35の受光部36の2つの角部を対角状に結ぶ2本の接線Dによって囲まれた領域α内に2つのライトガイドバンドル23を配置しなければ、2つのライトガイドバンドル23からの迷光が入射することが防止できる構成となる。
(第3の変形例)
さらに、2つのライトガイドバンドル23が断面円形状であった場合、図11に示すように、ライトガイドバンドル23の迷光の指向性に応じて、各ライトガイドバンドル23の端部と、固体撮像素子35の受光部36の角部を結ぶ接線Eが通過する位置に応じて、板状の鍔部46を複数、ここでは2つを撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成しても良い。
さらに、2つのライトガイドバンドル23が断面円形状であった場合、図11に示すように、ライトガイドバンドル23の迷光の指向性に応じて、各ライトガイドバンドル23の端部と、固体撮像素子35の受光部36の角部を結ぶ接線Eが通過する位置に応じて、板状の鍔部46を複数、ここでは2つを撮像ユニット30のレンズ枠32に一体形成しても良い。
(参考例)
以下、図12から図19に基づき、参考例を記載する。
以下、図12から図19に基づき、参考例を記載する。
なお、図12および図13は、第1の参考例に係り、図12は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図13は図12のXIII-XIII線断面図、図14および図15は第2の参考例に係り、図14は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図15は図14のXV-XV線断面図、図16および図17は第3の参考例に係り、図16は内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図17は図16とは異なる位置の内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図18は第4の参考例に係る内視鏡の先端部の構成を示す断面図、図19は第5の参考例に係る内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。
(第1の参考例)
図12および図13に示すように、本参考例の内視鏡2は、先端部6の先端硬性部21を非導電性の硬質樹脂で形成し、この先端硬性部21の後方に連設するゴムなど樹脂パイプ24と、この樹脂パイプ24の内面に配設された金属パイプ25が設けられている。
図12および図13に示すように、本参考例の内視鏡2は、先端部6の先端硬性部21を非導電性の硬質樹脂で形成し、この先端硬性部21の後方に連設するゴムなど樹脂パイプ24と、この樹脂パイプ24の内面に配設された金属パイプ25が設けられている。
また、ここでの先端硬性部21は、上下に延設された2つの突起部34を備えている。これら突起部34は、金属パイプ25に非接触で近接するように上下に延設されており、金属パイプ25との離間距離gは、例えば、およそ0.2mm程度に設定されている。
以上のように構成された本変形例の内視鏡1は、先端硬性部21からの静電気が2つの突起部34を介して金属パイプ25に放電される。そして、印加された電荷は、金属パイプ25や湾曲部7の湾曲管から可撓管部8のシールドを伝って、ビデオプロセッサ4のGNDに安全に流れる構成となっている。これにより、内視鏡1は、先端部6内の電気的構成、この例では固体撮像素子35の方へ静電気が放電しづらい構成とすることができる。
(第2の参考例)
図14に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30に延設される撮像ケーブル63の先端部分まで固体撮像素子35および電子部品が実装された撮像基板37の周囲を覆う2つの第1および第2の接着剤層61,62が設けられている。
図14に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30に延設される撮像ケーブル63の先端部分まで固体撮像素子35および電子部品が実装された撮像基板37の周囲を覆う2つの第1および第2の接着剤層61,62が設けられている。
内方側の第1の接着剤層61は、蒸気透過性が高く固化したときに硬質となる接着剤が用いられ、この第1の接着剤層61の周囲を覆う第2の接着剤層62は蒸気透過性が低く固化したときに第1の接着剤層61よりも軟質となる接着剤が用いられている。また、ここでのカバーガラス33を介して固体撮像素子35を固定保持する固定枠のレンズ枠32は、PEEKなどの樹脂部材、セラミックなど焼結部材により形成されている。
このように、撮像ユニット30は、固体撮像素子35および電子部品が実装された撮像基板37の周囲に蒸気透過性の異なる2つの第1および第2の接着剤層61,62によって、蒸気の侵入を低減している。
なお、撮像ケーブル63は、図15に示すように、外皮64の内方に2重の総合シールド65,66が設けることで、内部の信号栓から放射される電磁波を防ぐことができ、EMC耐性を向上させることが可能となる。また、2重の総合シールド65,66は、先端外周部分が軟導線65aで絡げられて固定されている。
(第3の参考例)
図16および図17に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の先端硬性部21の後方外周部分にニッケルなどから形成した管状の補強枠67aを設け、この補強枠67aの周囲を第1の絶縁チューブ67が被覆するよう構成されている。さらにこの第1の絶縁チューブ67の後端は、1mmほど、撮像ケーブル63の先端外周部を覆う第2の絶縁チューブ68の先端外側に重畳するように被覆されている。すなわち本参考例の内視鏡2の撮像ユニット30は、挿入部9の長手方向に2分割された絶縁熱収縮チューブを有している。
図16および図17に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の先端硬性部21の後方外周部分にニッケルなどから形成した管状の補強枠67aを設け、この補強枠67aの周囲を第1の絶縁チューブ67が被覆するよう構成されている。さらにこの第1の絶縁チューブ67の後端は、1mmほど、撮像ケーブル63の先端外周部を覆う第2の絶縁チューブ68の先端外側に重畳するように被覆されている。すなわち本参考例の内視鏡2の撮像ユニット30は、挿入部9の長手方向に2分割された絶縁熱収縮チューブを有している。
先端側の第1の絶縁チューブ67は、第2の絶縁チューブ68よりも肉厚が薄く、基端側の第2の絶縁チューブ68よりもガラス転移点が低く設定されている。これにより、組み立て時に固体撮像素子35への熱負荷が低減でき、撮像ユニット30の基端側で応力が加わり易い部分にはより安定的な絶縁チューブを使用できることから、挿入部先端の細径化が可能となる。
そして、撮像ユニット30は、撮像基板37に実装された電子部品37aおよび撮像ケーブル63の総合シールド65に架設された例えば、グラファイトシートの高熱伝導性部材70が設けられている。この高熱伝導性部材70は、先端部分が電子部品37aに基端部分が総合シールド65に面接触するように設けられ、電子部品37aで発生する熱を総合シールド65を介して内視鏡挿入部の基端側へ導くことで放熱できる。よって電気特性に優れる撮像ユニット30を得ることが可能となる。
(第4の参考例)
図18に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の先端硬性部21を硬質樹脂から形成し、この先端硬性部21の中途外周部に嵌合する管状の絶縁管71が固体撮像素子35および撮像基板37にラップするように配設されている。この絶縁管71は、オートクレーブ滅菌などのリプロセスの温度よりガラス転移点が高い素材であるポリイミドチューブなどから形成されている。
図18に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の先端硬性部21を硬質樹脂から形成し、この先端硬性部21の中途外周部に嵌合する管状の絶縁管71が固体撮像素子35および撮像基板37にラップするように配設されている。この絶縁管71は、オートクレーブ滅菌などのリプロセスの温度よりガラス転移点が高い素材であるポリイミドチューブなどから形成されている。
このような構成により、内視鏡1は、先端部6において固体撮像素子35および撮像基板37が保持される樹脂性の先端硬性部21および絶縁管71により先端側と基端側を絶縁構造とすることができ、小型でより絶縁性に優れた撮像ユニット30が提供可能となる。
(第5の参考例)
図19に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の固体撮像素子35および撮像基板37を第1の接着剤層72で覆い、この第1の接着剤層72の周囲に絶縁チューブ73が設けられている。この絶縁チューブ73は、補強枠67aの内側に配設され、周囲に第2の接着剤層74が固化されている。このような硬性としても、先端部6において固体撮像素子35および撮像基板37を絶縁した構造とすることができる。
図19に示すように、本参考例の内視鏡2は、撮像ユニット30の固体撮像素子35および撮像基板37を第1の接着剤層72で覆い、この第1の接着剤層72の周囲に絶縁チューブ73が設けられている。この絶縁チューブ73は、補強枠67aの内側に配設され、周囲に第2の接着剤層74が固化されている。このような硬性としても、先端部6において固体撮像素子35および撮像基板37を絶縁した構造とすることができる。
以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出される得るものである。
本出願は、2011年8月30日に日本国に出願された特願2011-187838号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。
Claims (4)
- 内視鏡の挿入部の先端部に内蔵される内視鏡用撮像ユニットであって、
前方側で対物光学系を保持する固定枠と、
前記固定枠の後方側に配設され、前記対物光学系により被検体像が結像される受光部を備えた撮像部と、
前記先端部に配設された照明部と前記撮像部との間に設けられ、前記照明部の長手方向に直交する断面における端部と前記受光部の角部を結ぶ接線上に位置するように設けられ、前記受光部へ前記照明部の迷光を遮光する遮光部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。 - 前記遮光部は、前記固定枠の後方に延出するように一体形成され、前記受光部の受光面よりも所定の距離だけ後方に延設していることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用撮像ユニット。
- 前記対物光学系から撮像光を屈折反射するプリズムが前記固体撮像素子に接合され、
前記遮光部は、前記固定枠に一体形成されて、前記プリズムの反射面よりも後方に延出すると共に、前記受光部の受光面よりも所定の距離だけ下方に延設していることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用撮像ユニット。 - 内視鏡の挿入部の先端部に内蔵される内視鏡用撮像ユニットであって、
前方側で対物光学系を保持する固定枠と、
前記固定枠の後方側に配設され、前記対物光学系により被検体像が結像される受光部を備えた撮像手段と、
前記先端部に配設された照明手段と前記撮像手段との間に設けられ、前記照明手段の長手方向に直交する断面における端部と前記受光部の角部を結ぶ接線上に位置するように設けられ、前記受光部へ前記照明手段の迷光を遮光する遮光手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。
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