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発明の名称 電子内視鏡の撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−7179(P2007−7179A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−192626(P2005−192626)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100076233
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
発明者 石田 雄也 / 粂井 一裕
要約 課題
信号ケーブルに大きな張力が働いてもリード線が断線することのない電子内視鏡の撮像装置を提供する。

解決手段
固体撮像素子32と、該固体撮像素子32を駆動するための回路基板57と、前記固体撮像素子32又は前記回路基板57に接続される複数のリード線と、電気絶縁性の複数の糸材71とが内挿された信号ケーブル50と、前記固体撮像素子を収容する枠部材48と、を有する電子内視鏡の撮像装置において、前記糸材71が、前記枠部材48に引っ張られた状態で固定される構成とした。
特許請求の範囲
【請求項1】
固体撮像素子と、
該固体撮像素子を駆動するための回路基板と、
前記固体撮像素子又は前記回路基板に接続される複数のリード線と、電気絶縁性の複数の糸材とが内挿された信号ケーブルと、
前記固体撮像素子を収容する枠部材と、
を有し
前記糸材は前記枠部材に引っ張られた状態で固定されていることを特徴とする電子内視鏡の撮像装置。
【請求項2】
前記糸材は、前記固定枠に、挟持され固定されていることを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡の撮像装置。
【請求項3】
前記糸材は、前記固定枠に、緊結され固定されていることを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡の撮像装置。
【請求項4】
前記糸材は、アラミド樹脂材、グラスファイバー材又はカーボンファイバー材により構成されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の電子内視鏡の撮像装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は電子内視鏡に関し、挿入部先端に撮像装置が設けられた電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、電子内視鏡は、先端部に内視鏡観察像を撮像するための固体撮像素子と、固体撮像素子が取り付けられた配線基板とが内蔵された、細長の挿入部を有して構成されている。電子内視鏡の挿入部は、その先端から、先端部、湾曲部、及び可撓管部によって構成されている。例えば医療分野においては、この挿入部を体腔内に挿入し患部の観察を行う。目的の部位まで挿入部を挿入し観察を行うために、挿入部は湾曲部及び可撓管部において自在に屈曲可能な構造となっている。また、この挿入部内には信号ケーブルが挿通配置されており、信号ケーブルの先端から延出する複数のリード線の先端が、先端部に内蔵された配線基板に半田付けによって接続固着されている。
【0003】
この電子内視鏡においては、挿入部の屈曲動作によって信号ケーブルが基端方向に引っ張られると、各リード線に張力が作用するため、配線基板とリード線の半田付け接続部またはリード線が断線しないように配線基板と信号ケーブルの先端との間の空間に接着剤を充填して、リード線延出部分を配線基板と一体的に固めたものがある。
【0004】
さらに先端部における、リード線もしくはリード線の接続部の、断線に対する耐久性を上げるために、例えば特開2002−65599号公報に開示の電子内視鏡の先端部は、信号ケーブル内にリード線と並んで糸材が挿通配置されている。そして、信号ケーブルの先端から延出する糸材の先端部分が、接着剤の充填部内にリード線と共に固着される構成としている。これにより、信号ケーブルへの張力は糸材に分散されるため、リード線には強い張力が作用しなくなり、先端部におけるリード線もしくはリード線の接続部の断線に対する耐久性を上げることができる。
【0005】
また、例えば特開2000−60796号公報に開示の内視鏡の撮像装置では、内視鏡観察像を撮像するために固体撮像素子によって得られる映像信号を伝送するための信号線群が、可撓性ケーブル内にシールド用網線によって囲まれて挿通配置される。そして、上記信号線群と上記シールド用網線とが、上記固体撮像素子近傍に配置された部材に接続されている。さらに、上記信号線群は、上記シールド用網線より弛ませた状態で上記固体撮像素子近傍の部材に接続固定される構成としている。この構成により、可撓性ケーブルに引っ張り力が作用しても、その力はシールド用網線によって受けられて信号線群には伝わらないため、信号線の断線に対する耐久力が得られるといった効果がある。
【0006】
さらに特開2000−107124号公報では、内視鏡画像を撮像するための固体撮像素子が取り付けられた基板に信号ケーブルの導電線が接続された内視鏡において、導電線と基板との接続部には接着剤が塗布され、かつ、電気絶縁性の糸材を上記信号ケーブル内に軸線方向に挿通して、上記糸材の先端部分を上記基板に固着したものが知られている。
【特許文献1】特開2002−65599号公報
【特許文献2】特開2000−60796号公報
【特許文献3】特開2000−107124号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特開2002−65599号公報に開示されている構成の電子内視鏡の先端部においては、信号ケーブルの先端から延出する糸材の先端部分を接着剤充填部内にリード線と共に固着している。この構成においては、接着剤の吸湿等により糸材と接着剤との接着面に剥離が生じ、糸材の固着強度が落ちることによって、糸材によって張力を分散することができなくなり、信号ケーブルが断線する可能性がある。
【0008】
また、引張りに対する強度を確保するためには、接着剤内に糸材が分散している必要があるが、一様に分散させることは難しいため、張力に対する強度耐性がばらつくことになり、安定した信号ケーブルの断線耐性を確保することが難しい。
【0009】
また、特開2000−60796号公報に開示されている構成の内視鏡の撮像装置では、張力に対する強化のためにシールド用網線が固体撮像素子近傍の部材に接続固定されている。しかし、シールド用網線は、多数の細線を編むことにより作られているため、信号ケーブルに強い張力が働いた場合には、その張力を受け、網目間隔が変わり、シールド用網線が伸びてしまう可能性が高く、補強材として適切ではない。また、シールド用網線はケーブルの外側に配置されているため、撚り合せた際にケーブルの端に寄りやすく、引っ張る方向とシールド用網線の保持方向が異なるため、張力がかかった際にシールド用網線が寄った位置に屈曲する力が加わり、ケーブルが断線する要因となる。
【0010】
さらに、網線は、前記固体撮像素子近傍の部材への接続されるため、信号線群との絶縁も難しく、かつ接続固定する作業性が煩雑であり難しいという問題がある。
【0011】
また、特開2000−107124号公報に開示されている構成の内視鏡では、信号ケーブルにかかる張力を受け持つための糸材が、基板に接着剤によって固着されている。しかし、通常基板は、比較的薄い樹脂板をベースとしており、力が加わると破損しやすい。つまり、糸材が固着された基板が破損した場合には、ケーブルに直接力が加わるため断線の可能性があることに変わりはない。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、信号ケーブルに大きな張力が働いてもリード線が断線することのない電子内視鏡の撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明の電子内視鏡の撮像装置は、固体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動するための回路基板と、前記固体撮像素子又は前記回路基板に接続される複数のリード線と、電気絶縁性の複数の糸材とが内挿された信号ケーブルと、前記固体撮像素子を収容する枠部材と、を有し、前記糸材は、前記枠部材に引っ張られた状態で固定される構成としたものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、信号ケーブルに大きな張力が働いてもリード線が断線することのない電子内視鏡の撮像装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 図1は電子内視鏡装置の全体構成図である。図2は撮像装置の構造を示す断面図である。図3は信号ケーブルの構造を示す断面図である。図4は本発明の実施の形態の撮像装置の変形例を示す断面図である。図5は本発明の実施の形態の撮像装置の変形例を示す部分拡大断面図である。図6は本発明の実施の形態の撮像装置の変形例を示す断面図である。図7は本発明の実施の形態の撮像装置の変形例を示す断面図である。図8は撮像装置の偏芯調整用冶具の構成を示す断面図である。図9は撮像装置に設けられた偏芯調整用クリアランスを説明する断面図である。
【0016】
図1に示すように本発明の実施の形態の電子内視鏡装置1は、電子内視鏡2と、電子内視鏡2の周辺装置として架台21に配置された、光源装置16、ビデオプロセッサ18、モニタ19、及び患者情報の入力等を行うキーボード20とを有し構成される。
【0017】
電子内視鏡2は術者が把持して操作を行う操作部3と、この操作部3の先端側に形成され、体腔内に挿入される細長の挿入部4と、操作部3の側部から延出されたユニバーサルコード5とを有して構成される。
【0018】
挿入部4は、その先端に設けられた硬質の先端部6と、この先端部6の後方に設けられた湾曲自在の湾曲部7と、さらにこの湾曲部7の後方に設けられた長尺で可撓性を有する可撓管部8とを有して構成される。術者は、操作部3に設けられた湾曲操作レバー9を操作することによって、湾曲部7を湾曲させることが可能である。
【0019】
先端部6には、光学的な観察をするための観察窓10と、観察窓10の表面に水や空気等の流体を噴きつけるノズル11と、照明光を出射する照明窓12と、処置具挿通路の先端側開口13とが設けられている。また、観察窓10の後方には、観察窓10を介して体腔内を撮像するための、後述する撮像装置22が配設されている。
【0020】
前記処置具挿通路は挿入部4内に配設された図示しないチューブ等によって形成されており、その先端側開口13は、操作部3付近に設けられている処置具挿通孔14と、処置具挿通路により連通している。
【0021】
前記ユニバーサルコード5の基端にはコネクタ15が設けられており、このコネクタ15は光源装置16に接続される。このコネクタ15の基端には、流体管路の接続端部となる図示しない口金と、照明光の供給端部となる図示しないライトガイド口金とが、突出して設けられており、光源装置16に着脱自在に接続される。またコネクタ15の側面に設けられた電気接点部には接続ケーブル17の一端が接続される。
【0022】
光源装置16において発生した照明光は、ユニバーサルコード5から操作部3及び挿入部4内に挿通された図示しないライトガイドにより、先端部6まで伝送される。照明光は、照明窓12から体腔内に照射され、被写体を照明する。
【0023】
また、接続ケーブル17の他端はビデオプロセッサ18に電気的に接続される。ビデオプロセッサ18と撮像装置22とが、接続ケーブル17、ユニバーサルコード5、操作部3及び挿入部4内に挿通された後述するリード線75を介して、電気的に接続される。
【0024】
ビデオプロセッサ18は、リード線75を介して、撮像装置22を駆動するための駆動信号を撮像装置22へと供給する。この駆動信号を受け、撮像装置22は、リード線75を介して、撮像信号(画像信号)をビデオプロセッサ18へと出力する。ビデオプロセッサ18は、撮像装置22から出力された撮像信号に対して信号処理を行い、映像信号を生成する。この映像信号は、ビデオプロセッサ18からモニタ19へと出力され、モニタ19の表示面に、内視鏡画像として表示される。
【0025】
電子内視鏡装置1は、上記構成により、先端部6に設けられた撮像装置22によって撮像された被写体像を、内視鏡画像としてモニタ19に表示するものである。
【0026】
図2、図3を参照して撮像装置22の構成を説明する。
【0027】
撮像装置22は、対物レンズユニット31と、対物レンズユニット31の結像位置に配設される固体撮像素子32を有する撮像ユニット33とより構成されている。図2に示すように撮像装置22は略円筒形状をしており、先端に対物レンズユニット31が配置されている。また、撮像装置22には、電子部品56が実装された配線基板である回路基板57と固体撮像素子32とを有する撮像ユニット33が、対物レンズユニット31の結像位置に配置されている。撮像装置22の基端には図3に示す断面構造を有する信号ケーブル50が接続固定されている。対物レンズユニット31によって結像された被写体像は、固体撮像素子32により光電変換され、撮像信号として信号ケーブル50に挿通されているリード線75を通じてビデオプロセッサ18へと出力される。
【0028】
図2及び図3を参照して信号ケーブル50の構成を説明する。
【0029】
図3に示すように、信号ケーブル50の中心には、複数の導電性の素線を撚り合せて束ねられた芯線を絶縁被覆により被覆した構造の単線52が、複数本挿通されている。また、この単線52の周囲を取り囲むように、複数の導電性の素線を撚り合せて束ねられた内部導体を、絶縁性の被覆体としての内部絶縁被覆あるいは絶縁体により被覆し、さらにその外周に複数の導電性の素線からなる外部導体を撚り、この外部導体を絶縁被覆する外部絶縁被覆によって被覆した構造の同軸線51が、複数本挿通されている。
【0030】
また、信号ケーブル50には、電気絶縁性の糸材71が複数本挿通されており、この糸材71は、単線52と同軸線51との間を、充填するように配設されている。糸材71は伸び率の小さい、例えばケブラー(登録商標)繊維等のアラミド樹脂繊維が用いられている。この同軸線51及び単線52からなるリード線75束の外周には、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂からなる保護テープ72が螺旋状に密着して巻装されている。この保護テープの外周にはシールド体73が設けられ、さらにその外周、ここでは信号ケーブル50の最外周には、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂からなるシース74が設けられている。
【0031】
また、図3に示すように、本実施の形態に係る信号ケーブル50においては、同軸線51と単線52をほぼ同じ外径としている。同軸線51と単線52を同じ外径として比較した場合、単線52のほうが引っ張りに対する強度が大きいため、この構成を採用することによって引っ張り応力に対し断線し難くなる効果が得られる。
【0032】
図2に示すように、信号ケーブル50の先端からは、同軸線51、単線52及び糸材71が、撮像装置22内部へと延出している。信号ケーブル50の先端部を糸53によって巻き締めることにより、信号ケーブル50の各内挿物が、軸方向に進退移動しないように固定されている。また、信号ケーブル50は、内視鏡2内部の他の内蔵物との擦過による磨耗から保護するために、保護チューブ54によって被覆されている。この保護チューブ54は、信号ケーブル50の先端において、信号ケーブル50と共に糸55によって巻き締められることにより、信号ケーブル50と保護チューブ54が進退移動しないように固定されている。信号ケーブル50は、上記のように構成されている。
【0033】
次に、図2を参照して撮像ユニット33の構成と組み立て方法について説明する。
【0034】
図2に示すように、固体撮像素子32は、固体撮像素子32の受光部を覆う保護ガラス45に、紫外線硬化型接着剤等の光学的に透明な接着剤を用いて接着されたカバーガラス46と、第2フレア防止板47と共に、固体撮像素子32を収容し保持するための固定枠である固体撮像素子枠48内部に嵌合固定されている。固体撮像素子32には基端方向に延出する複数のリードピン49が二列に設けられている。リードピン49の一方の列には、複数の電子部品56が実装されている回路基板57が、半田等により電気的かつ機械的に接続されている。回路基板57は、その基板表面が、撮像装置22の中心軸方向に対し略平行に配設される。
【0035】
また、略筒形状のシールド枠58が、固体撮像素子枠48の基端部外周に嵌合されて固定されている。シールド枠58の基端は回路基板57よりも基端方向に延出しており、回路基板57を包囲することによって、撮像ユニット33へのノイズの侵入等を防止している。固体撮像素子枠48とシールド枠58の外周部は熱収縮チューブ59により被覆される。
【0036】
図2を参照して、上記撮像ユニット33と上記信号ケーブル50との接続の構成を説明する。
【0037】
図2に示すように、信号ケーブル50の先端から延出した糸材71は、固体撮像素子枠48とシールド枠58との間、及び固体撮像素子枠48と熱収縮チューブ59との間に挟持される。さらに、糸材71は固体撮像素子枠48の外周部において、接着剤により固着される。
【0038】
また、信号ケーブル50の先端から延出する複数の単線52が、電子回路57に、半田等により電気的かつ機械的に接続されている。また、信号ケーブル50の先端から延出する複数の同軸線51が、回路基板57が接続されていないリードピン49の列に、半田等により電気的かつ機械的に接続されている。同軸線51、単線52、リードピン49、回路基板57及び電子部品56の周囲には、接着剤が塗布され、接続の補強が施されている。
【0039】
同軸線51及び単線52は、糸材71に張力がかかった状態においても、同軸線51及び単線52には張力がかからない様、長さに余裕を持って接続される。
【0040】
撮像ユニット33のシールド枠58の内部は、信号ケーブル50を接続した後に、例えばエポキシ系接着剤等の封止樹脂60により封止される。上記構成により、撮像ユニット33と信号ケーブル50が電気的かつ機械的に接続される。
【0041】
以下に、より具体的な、撮像ユニット33と信号ケーブル50の組み立ての手順を説明する。
【0042】
撮像ユニット33を、シールド枠58及び熱収縮チューブ59が取り付けられていない状態で、冶具に固定する。また一方、信号ケーブル50も、撮像ユニットに対して所定の位置となるように冶具上に固定する。このとき、信号ケーブル50を、予めシールド枠58に挿通しておく。この状態において、信号ケーブル50から延出する同軸線51と単線52を、それぞれ長さに余裕を持った状態で、撮像ユニットの所定の箇所に半田等によって接続する。そして、同軸線51、単線52、リードピン49、回路基板57及び電子部品56の周囲に接着剤を塗布し、接続の補強を施す。
【0043】
撮像ユニット33と信号ケーブル50を接続した後に、信号ケーブル50に予め挿通されていたシールド枠58を、撮像ユニット33へ基端方向から嵌合する。このとき、信号ケーブル50から延出する糸材71を、一定の張力をかけた状態で、シールド枠58と固体撮像素子枠48との間に挟みこむ。この後、シールド枠58の内部を、例えばエポキシ系接着剤等の封止樹脂60を充填することで封止する。さらに撮像ユニット33の外周を熱収縮チューブ59により被覆することで、撮像ユニット33と信号ケーブル50の組み付け作業が完了する。
【0044】
上記構成では、略筒形状のシールド枠58は、撮像ユニット33と信号ケーブル50との接続作業前に、信号ケーブル50に挿通され仮配置されている。このため、シールド枠58を撮像ユニット33に組み付け固定する際には、撮像ユニット33と信号ケーブル50を、一旦、冶具から取り外さねばならない。例えば、シールド枠58の断面形状がコの字状であれば、撮像ユニット33と信号ケーブル50を冶具から取り外すことなく、外側からシールド枠58を取り付けることが可能となり、より作業が容易となる。
【0045】
さらに、上述した撮像ユニット33の固体撮像素子枠48に、対物レンズユニット31を固定することによって、本発明の実施例に係る撮像装置22が構成される。
【0046】
以上に述べた本発明の実施形態に係る電子内視鏡2においては、その先端に配設された撮像装置22の内部において、信号ケーブル50の先端から延出する糸材71は張力が予めかけられた状態で固体撮像素子枠48に固定される。そして、信号ケーブル50の先端から延出する同軸線51及び単線52は、糸材71より弛んだ状態で、固体撮像素子32もしくは回路基板57に接続固定されている。この構成により、挿入部4が湾曲することで信号ケーブル50に張力が作用した場合、その張力は糸材71を介して固体撮像素子枠48へと伝わる。糸材71には延び率の小さい材質の物を用いているため、強い張力が作用しても、信号ケーブル50の先端と固体撮像素子枠48との距離は変化しない。このため、信号ケーブル50に強い張力が作用しても、同軸線51及び単線52には張力が加わらず、同軸線51及び単線52の断線を防ぐことができる。
【0047】
また、糸材71は固体撮像素子枠48とシールド枠58との間に挟み込まれ、かつ固体撮像素子枠48の外周面に接着される。また、糸材71と接着剤との接触面積を、撮像装置22を大きくしなくても、軸方向に広く取ることが可能である。このため、接着剤のみによって糸材71を固定していた従来の電子内視鏡2の撮像装置22に比べ、より強固に糸材71を固定することができる。また、糸材71に張力をかけた状態で固体撮像素子枠48に固定する作業は、固体撮像素子枠48の外側から行うことが可能なため、容易に行うことができる。このため、糸材71と固体撮像素子48の固着強度にはばらつきが起きにくく、信号ケーブル50の断線の恐れが無くなる。
【0048】
また、図3に示すように、糸材71は信号ケーブル50の断面中心部に充填されており、糸材71の延出部を撚り合せた場合に、信号ケーブル50の断面の一部に偏在することがない。よって、糸材71は、信号ケーブル50の先端の中心部から延出する。例えば、糸材71が信号ケーブル50の一部に偏っている状態において、信号ケーブル50に張力が作用すると、信号ケーブル50の先端に屈曲の力が加わる。このため、同軸線51及び単線52が、信号ケーブル50の先端において屈曲されるため、断線しやすくなる。しかし、本実施の形態のように糸材71が信号ケーブル50の断面中心部から延出する構成とすれば、信号ケーブル50に張力が作用した場合に、信号ケーブル50の先端に屈曲の力は発生しない。よって、信号ケーブル50に張力が加わった状態においても、同軸線51及び単線52には屈曲の力が加わり難く、信号ケーブル50は断線し難くなる。
【0049】
なお、本実施の形態においては、糸材71の材質はアラミド樹脂としているが、例えばグラスファイバー材、もしくはカーボンファイバー材といった材質の糸材を用いてもよい。また例えば、糸材71に電気絶縁性の材質を用いれば、信号ケーブル50及び撮像ユニット33の内蔵物との電気絶縁を考慮する必要が無い。このため、糸材71と電気が導通する部材とを、より近接して配置することが可能となり、撮像装置22の組み立て性の向上と小型化に有利となる。
【0050】
なお、本実施の形態においては、糸材71は固体撮像素子枠48とシールド枠58との間に挟持され固定されているが、この固定箇所は撮像ユニット33の外側から固定作業が可能な部位であればよい。例えば、固体撮像素子枠48の基端に切り欠きを設けて、この切り欠き部に糸材71を挟み込んでもよいし、また例えば、固体撮像素子枠48の基端に突出部を設け、この突出部を折り曲げることによって糸材71を挟み込んでもよい。
【0051】
また、糸材71の固体撮像素子枠48への固定方法は挟み込みによる固定に限らず、例えば、図4に示すように、固体撮像素子枠48の外周面にネジ穴62を形成し、糸材71が、ネジ穴62に固定されたネジ63に緊結される構成としてもよい。このとき、糸材71の信号ケーブル50の先端の延出部分と、ネジ63との間を直線的に糸材71を通すことができるように、固体撮像素子枠48には、孔61が設けられる。また、糸材71の緊結に接着剤を併用することによって、糸材71と固体撮像素子枠48との固定強度をさらに上げることができる。
【0052】
さらに例えば、図5に示すように、ネジ63に緊結した糸材71を、ネジ63の頭部を用いて、固体撮像素子枠48へ締結する構成としてもよい。この構成によれば、より糸材71と固体撮像素子枠48との固定強度を上げることができる。
【0053】
さらにまた、図6に示すように、ネジ穴92を固体撮像素子枠48の基端面に形成し、糸材71がネジ91に緊結された状態において、ネジ91をネジ穴92に締結する構成としてもよい。この構成によれば、ネジ91を締め付けることによって糸材71に張力を与えることができるので、前記の構成のように張力をかけながら糸材71を固体撮像素子枠48に固定する作業が不要となる。
【0054】
また、上記実施の形態の変形では糸材71を固定する部材としてネジ部材を用いているが、例えば固体撮像素子枠48に圧入されるノックピンに糸材71を固定する構成としてもよく、固体撮像素子枠48に糸材71を緊結することが可能な部材が配設される構成であればよい。
【0055】
さらになお、本実施の形態では、糸材71は固体撮像素子枠48に固定しているが、シールド枠58に糸材71を固定する構成としても同等の効果が得られる。
【0056】
なお、本実施の形態においては、糸材71を固体撮像素子枠48の外周の一箇所に固定しているが、糸材71を、固体撮像素子枠48の外周を等分する間隔となる複数箇所に固定してもよい。例えば図7に示すように湾曲部7の湾曲方向に合わせて糸材71を2方向、もしくは4方向といった複数箇所に振り分けて固体撮像素子枠48に固定する。この構成によれば、固体撮像素子枠48と信号ケーブル50との位置関係をより強固に固定することが可能となり、より確実に同軸線51及び単線52の断線を防ぐことができる。また、この糸材71の固定方向を湾曲部7の湾曲方向と略一致させることによって、湾曲方向に対する屈曲耐性が向上し、さらに断線防止の効果が得られる。
【0057】
以下に、図2、図8及び図9を参照して、本実施の形態の内視鏡2における、撮像装置22の組み立て調整方法について、補足説明をする。
【0058】
まず、図2を参照して、対物レンズユニット31の画角調整方法について説明する。
【0059】
対物レンズユニット31の外装部材となる対物レンズ枠34は略円筒形状をしており、先端と基端にそれぞれ円形の開口部を有する。先端と基端の各開口部は、各開口部の内径よりも小径の内径部によって連通されている。
【0060】
対物レンズ枠34の先端の開口部には、先端から順に第1レンズ35、第1フレア防止板36、透明平行平板37及び画角調整板38が配置されている。また、対物レンズ枠34の基端の開口部には、先端から順に第2レンズ39、レンズ間隔保持枠40、明るさ絞り板41及び赤外カットフィルター42が配置されている。上記構成により対物レンズユニット31は構成されている。
【0061】
第1レンズ35は平凹レンズであり、以下、この凹面を第1レンズ面43と規定する。透明平行平板37は両面ともUVカットコートが施されている。画角調整板38及び第1フレア防止板36は同外径、同内径、同厚(30μm)に形成されている。第1フレア防止板36は診断上支障となるフレアを防止するための役割を有する。第2レンズ39は両凸レンズであり、以下、先端側の凸面を第2レンズ面44と規定する。画角調整板38は第1レンズ面43と第2レンズ面44のレンズ間隔を保ち、かつ、間隔を調整するためのスペーサーの役割を有する。
【0062】
対物レンズユニット31の内部に配設される前記各部材は、第1レンズ35と赤外カットフィルター42の外周面に接着剤を塗布することによって、対物レンズ枠34の開口部の内部に固定されている。
【0063】
一般的に、内視鏡では観察性を向上するために、内視鏡画像の画角が広角である光学系を採用しているが、近年は更なる内視鏡画像の広角化が求められている。例えば画角が140°を超える超広角の対物レンズユニット31を組み立てる際には、対物レンズユニット31を構成する各部材の加工精度を考慮すると、単に組み立てただけでは、内視鏡画像の画角が140°以上とならない、もしくは画角が180°以上となり内視鏡画像にケラレが発生してしまう可能性がある。さらに近年、挿入性向上や患者の苦痛を和らげるため内視鏡先端の外径を細くする傾向があり、そのために固体撮像素子32及び対物レンズユニット31の小型化が進められている。対物レンズユニット31が小さくなるほど、画角に対する各部材の寸法精度の影響が大きくなるため、さらに内視鏡画像の画角が140°未満、もしくは180°以上となりやすい。
【0064】
そこで、本実施の形態に係る電子内視鏡2では、対物レンズユニット31の組み立て時に、対物レンズユニット31の画角が140°以上180°未満となるように調整する必要がある。第1レンズ面43と第2レンズ面44との距離Lの変化が画角に与える影響が最も大きいため、本実施例では第1レンズ面43と第2レンズ面44との距離Lを調整することによって、対物レンズユニット31の画角を調整する。距離Lの調整には、画角調整板38を用いる。画角調整板38は、複数種類の厚みのものを選択的に挿入して距離Lを調整することもできるが、本実施の形態では複数種類の画角調整板を用意しなくてもいいように、1種類の画角調整板を用いる。つまり、距離Lは、画角調整板38を挿入する枚数を変更することによって調整される。
【0065】
対物レンズユニット31の画角は、画角調整板38の枚数を増やし距離Lが大きくなると広角となり、逆に画角調整板38の枚数を減らし距離Lが小さくなると狭角となる。一般的に、対物レンズは画角が広角になるほど、レンズ面間の距離の変化に対する画角の変化量が大きくなる。このため、画角が140°を超える超広角光学系では、画角調整板38の厚さ精度や、第1レンズ35の浮き、ピント出しの際のピントズレ等が発生した場合、画角が180°以上となり、内視鏡画像にケラレが発生し、所望の観察性能を低下させてしまう懸念がある。そのため、1種類の厚さの画角調整板38を用いて、超広角の対物レンズユニット31の画角を調整する場合、使用する画角調整板38の厚さは、なるべく薄く、かつ高精度のものを使用することが望ましい。
【0066】
画角調整を行うにあたっては、まず、対物レンズ枠34の基端の開口穴にレンズ群を固定する。そして対物レンズ枠34の先端の開口穴に、画角調整板38、透明平行平板37、第1フレア防止板36、第1レンズ35を挿入し仮固定した後に、対物レンズユニット31の画角を測定する。このときに、対物レンズユニット31の画角が140°未満の場合は、画角調整板38を追加挿入することによって、対物レンズユニット31の画角が140°以上、180°未満となるように調整を行う。また、対物レンズユニット31の画角が180°以上となり、内視鏡画像にケラレが発生している場合は、画角調整板38の枚数を減らし、対物レンズユニット31の画角が140°以上、180°未満となるように調整を行う。上記手段にて内視鏡の画角の調整を行うことが可能となる。
【0067】
このように、対物レンズユニット31の画角が140°未満、もしくは180°以上であれば、画角調整板38の挿抜を行う必要があるため、所定の画角が得られるまでは、第1レンズ35は対物レンズ枠34に仮固定されることが望ましい。仮固定とは、例えば、第1レンズ35と対物レンズ枠34との間に接着剤を3箇所点付けするというようなレンズ浮きが無いような方法である。また、接着剤による仮固定に代わる手段として、外部からの押圧により第1レンズ35を対物レンズ枠34に固定する冶具を用いても良い。この冶具を用いれば、画角の再調整が必要であっても、すぐにレンズを取り外すこととが可能となる。画角調整板38の枚数変更によって、対物レンズユニット31の画角が所定の値に収まれば、第1レンズ35を対物レンズ枠34に、接着剤を用いて本固定する。
【0068】
上記方法により、本実施の形態の電子内視鏡2の対物レンズユニット31の画角は調整される。
【0069】
次に、図2、図8及び図9を参照して、本実施の形態に係る内視鏡2における、撮像装置22の光軸調整方法について説明する。
【0070】
図2に示すように、撮像装置22は、構成部材の寸法誤差やはめあいの隙間の影響により、対物レンズユニット31の光軸X(以下、対物光軸Xと記す)と、固体撮像素子32の受光部中心軸Z(以下、受光部中心軸Zと記す)との偏芯を有している。一般にこの偏芯量が大きいと、内視鏡画像に片ボケ等の画像不良が起きる。しかし、本実施の形態に係る超広角の撮像装置22の場合、一般的な光学系に比べてケラレに対する偏芯量の余裕が無く、偏芯量が僅かな場合でも内視鏡画像にケラレが発生してしまう。
【0071】
偏芯の簡単な調整方法として、対物レンズユニット31と撮像ユニット33を、嵌合部において相対的に回転させ、対物光軸Xと受光部中心軸Zが最も接近した位置において固定することによって、偏芯量を小さくする方法がある。しかし、前記方法では偏芯をある量以下に小さくすることができないため、本実施の形態に係る超広角の撮像装置22では、依然、内視鏡画像にケラレが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態に係る撮像装置22では、以下に説明する方法によって前記偏芯の調整を可能とし、ケラレの無い内視鏡画像を実現している。
【0072】
図8を参照して、撮像装置22を組み立てる際の偏芯の調整方法を説明する。
【0073】
図8に示す偏芯調整用冶具のベース部材83は、略平行な2平面をもつ水平部と、水平部の一端から略垂直上方に延出する垂直面を有する垂直部から構成される、略L字状の断面形状を有する。また、ベース部材83の前記垂直部の内側の平面には、後述する対物レンズユニット保持部材81を突き当てるための平面である、突き当て部85を有する凹部が設けられている。
【0074】
対物レンズユニット保持部材81は略筒形状をしており、貫通孔が軸方向に設けられている。この貫通孔に対物レンズユニット31が挿入固定される。また、対物レンズ保持部材81は、その基端において、対物レンズユニット保持部材押さえ82に設けられた嵌合部Aに嵌合される。
【0075】
対物レンズ保持部材押さえ82を、ベース部材83の垂直面に設けられたネジ穴に、押さえネジ84を用いて、先端方向へ押し当てることによって、対物レンズユニット保持部材81の先端面はベース部材83の突き当て部85に突き当て固定される。
【0076】
一方、ベース部材83の水平部上面には、後述する撮像ユニット保持部材86を略水平に固定するための水平出し部材87が、固定ネジ88により固定されている。撮像ユニット保持部材86には略水平方向に貫通孔が設けられており、この貫通孔に撮像ユニット33が挿入され、固定される。
【0077】
ここで、対物レンズユニット31の対物光軸Xと、撮像ユニット33の受光部中心軸Zとが、偏芯調整用冶具上において略同軸、かつ平行にするため、水平出し部材87とベース部材83を固定する固定ネジ88を調整し、撮像ユニット保持部材86の傾きを変え、対物光軸Xと受光部中心軸Zの平行出しを行う。
【0078】
対物レンズユニット31の基端部の外径と、撮像ユニット33の先端部の孔径との間には、図9に示すような偏芯調整用クリアランス90が設けられている。
【0079】
対物レンズユニット31の対物光軸Xと、固体撮像素子32受光部中心軸Zとが偏芯し、内視鏡画像にケラレが発生している場合には、押さえネジ84の締結を緩め、対物レンズユニット保持部材81を回転させることで対物光軸Xを移動させることによって、内視鏡画像にケラレが発生しない位置、もしくはケラレ量が最も少ない位置に調整する。この回転の調整のみでは、ケラレが発生する場合には、対物レンズユニット保持部材81に組み付けられた対物レンズユニット保持部材押さえ82のつまみ部89を、突き当て部85に平行に、微動シフトさせることにより、対物レンズユニット31の対物光軸Xと、固体撮像素子32の受光部中心軸Zを、内視鏡画像上、ケラレが発生しない相対位置に調整する。偏芯調整用冶具上において、対物レンズユニット31と、撮像ユニット33との位置を、所定の内視鏡画像が得られるように調整した後に、両者を接着剤によって固定する。
【0080】
以上の方法によって、本実施の形態の電子内視鏡2における、撮像装置22の光軸が調整される。
【0081】
なお、内視鏡画像にケラレが発生しないように撮像装置22を調整するためには、偏芯調整用冶具上において、対物レンズユニット31の対物光軸Xと、固体撮像素子32の受光部中心軸Zとが相対的に移動可能であればよい。よって移動調整する部材は、対物レンズユニット31を保持する対物レンズユニット保持部材81に限らず、撮像ユニット33を保持する撮像ユニット保持部材86でもよい。また、対物レンズユニット保持部材81を回転調整し、撮像ユニット保持部材86を微動シフト調整可能な構造としてもよく、また、回転調整する部材と微動シフト調整する部材がその逆でもよい。
【0082】
さらにまた、内視鏡画像にケラレが発生しないようにするための、撮像装置22の調整は、第1レンズ35の位置をシフトさせることでも調整可能である。この場合、第1レンズ35を除く対物レンズユニット31と撮像ユニット33を組み合わせる。その後、第1レンズ35を、内視鏡画像にケラレが発生しない位置に固定する。この場合は、調整用のクリアランスが、対物レンズ35と対物レンズ枠34との間に設けられる。
【0083】
上述した本発明の実施の形態に係る電子内視鏡2は、以下の効果を有する。
【0084】
挿入部4の屈曲により信号ケーブル50に張力が加わった場合、この張力は信号ケーブル50に内挿され、固体撮像素子枠48に固定された糸材71にのみ加わる。このため信号ケーブル50に内挿されるリード線75に張力は加わらない。よって、リード線75もしくはリード線75の接続部が断線することがない。
【0085】
また、糸材71は固体撮像素子枠48とシールド枠58との間に挟み込まれ、かつ固体撮像素子枠48の外周面に接着されるため、挟持及び接着の二重の固定ができ、強固に固体撮像素子枠48と糸材71を固定することが可能である。特に、固体撮像素子枠48とシールド枠58とによる糸材71の挟持は、接着剤のように吸湿による影響が無いため、確実に挟持状態を保持できる。
【0086】
さらにまた、糸材71の固定作業は撮像装置22の外部から容易に作業を行うことができるので、固定強度にばらつきが発生しにくい。よって、信号ケーブル50の張力に対する耐久性を、安定して維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0087】
【図1】本発明の実施の形態の電子内視鏡装置の全体構成図である。
【図2】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の構造を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の電子内視鏡の信号ケーブルの構造を示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置の偏芯調整用冶具の構成を示す断面図である。
【図9】本発明の実施の形態の電子内視鏡の撮像装置に設けられた偏芯調整用クリアランスを説明する断面図である。
【符号の説明】
【0088】
22 撮像装置、31 対物レンズユニット、32 固体撮像素子、33 撮像ユニット、34 対物レンズ枠、35 第1レンズ、36 第1フレア防止板、37 透明平行平板、38 画角調整板、39 第2レンズ、40 レンズ間隔保持版、41 明るさ絞り板、42 赤外カットフィルター、43 第1レンズ面、44 第2レンズ面、45 保護ガラス、46 カバーガラス、47 第2フレア防止板、48 固体撮像素子枠、49 リードピン、50 信号ケーブル、51 同軸線、52 単線、53 糸、54 保護チューブ、55 糸、56 電子部品、57 回路基板、58 シールド枠、59 熱収縮チューブ、60 封止樹脂




 

 


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