内視鏡用カメラモジュール及び内視鏡
【課題】カメラモジュールのプリズムの剥がれや伝送ケーブルの破断、接合部の剥離の発生を抑える。
【解決手段】プリズム取付枠４０ｂにプリズム４１を固着する。ケーブル連結具４５の一端を伝送ケーブル４４に固着する。ケーブル連結具４５の他端に設けた係止爪４７を、プリズム保持具４０の取付筒部４０ａの先端面に係止させた後に、取付筒部４０ａとケーブル連結具４５とを固着する。先端硬質部の内周面にイメージエリアセンサ４２を近接させて、カメラモジュール１０を先端硬質部内に配置する。先端硬質部の内周面とイメージエリアセンサ４２との間の空きスペースに、ケーブル連結具４５を配置することができる。ケーブル連結具４５を空きスペースの範囲内で大きくすることができ、連結強度を確保し、プリズム４１や接合部の剥がれ、伝送ケーブル４４の破断を抑えることができる。
【解決手段】プリズム取付枠４０ｂにプリズム４１を固着する。ケーブル連結具４５の一端を伝送ケーブル４４に固着する。ケーブル連結具４５の他端に設けた係止爪４７を、プリズム保持具４０の取付筒部４０ａの先端面に係止させた後に、取付筒部４０ａとケーブル連結具４５とを固着する。先端硬質部の内周面にイメージエリアセンサ４２を近接させて、カメラモジュール１０を先端硬質部内に配置する。先端硬質部の内周面とイメージエリアセンサ４２との間の空きスペースに、ケーブル連結具４５を配置することができる。ケーブル連結具４５を空きスペースの範囲内で大きくすることができ、連結強度を確保し、プリズム４１や接合部の剥がれ、伝送ケーブル４４の破断を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡用カメラモジュール及び内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、例えば患者の体内に挿入される挿入部を有する。この挿入部は、先端から順に、先端硬質部、湾曲部、軟性部となっている。そして、先端硬質部の先端面には、観察窓、照明窓、鉗子出口、送気・送水ノズルが設けられている。また、先端硬質部の内面には、観察窓に対応した位置でカメラモジュールが、照明窓に対応した位置でライトガイドがそれぞれ取り付けられている。湾曲部は、複数の節輪ユニットを連結して構成されており、ワイヤ操作によって先端硬質部を所望の方向に向けることができる。軟性部は、被検体の所望の観察部位に先端硬質部を到達させるために、１ｍ〜２ｍ程度の長さとなっている。
【０００３】
カメラモジュールは撮影レンズユニット及び撮像ユニットから構成されている。撮影レンズユニットは、ハウジング内に複数個のレンズを収納して構成されている。撮像ユニットは、撮影レンズユニットによって結像された光学画像を撮像信号に光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージエリアセンサを有する。イメージエリアセンサはフレキシブル基板やサブ基板などの回路基板を介して伝送ケーブルに接続されている。また、フレキシブル基板やサブ基板にはイメージエリアセンサを駆動するために電子部品が実装されている。撮像ユニットからの信号は、フレキシブル基板やサブ基板、伝送ケーブルを介して画像処理装置に送られる。画像処理装置では信号を画像処理して、モニタに病変等の画像を表示する。
【０００４】
撮像ユニットからの信号を画像処理装置に送る伝送ケーブルは、複合多芯ケーブルから構成されている。この伝送ケーブルは、挿入部の全長にわたって挿通されているので、挿入部がループされたり湾曲されたりする度に、強く押し引きされる。伝送ケーブルが引き込まれると、基板の接合部が剥離したり、伝送ケーブルが切断したりする場合がある。
【０００５】
このような剥離や切断を回避するため、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１記載の内視鏡では、フレキシブル基板の一端側に伝送ケーブルが半田付けされるとともに、その半田付けされた伝送ケーブルを囲むようにフレキシブル基板がコの字状に折り曲げられ、その周囲をシールドテープと絶縁テープによって被覆され、この内部空間にエポキシ系の接着剤が充填されて変形しないように固められている。さらに、伝送ケーブルが固定された側の回路基板は、押さえ板を介して、固定ねじによって連結筒に固定されているため、伝送ケーブルが強く押し引きされても、回路基板は動かず、伝送ケーブルから回路基板に加わるねじれや傾きの力も、可撓性のある回路基板で吸収されて、イメージエリアセンサ及び対物光学系には伝わらない。
【０００６】
特許文献２記載のカメラモジュールでは、フレキシブル基板と伝送ケーブルの接続部は封止材で覆い固められている。
【０００７】
特許文献３記載のカメラモジュールは、イメージエリアセンサ及びフレキシブル基板の電子部品実装部を収容する補強枠を備え、この補強枠の内側に接着剤を充填している。さらに、フレキシブル基板に半田付けされた伝送ケーブルの先端部分と補強枠とを熱収縮チューブで覆い、この内側に接着剤を充填して密封している。
【０００８】
特許文献４記載のカメラモジュールでは、撮影レンズの焦点距離を可変する機構を備え、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることが可能になっている。このようなカメラモジュールでは、撮影レンズユニットと撮像ユニットとを分離可能に構成し、撮像ユニットのプリズム保持具を介して、撮影レンズユニットに固着し、一体化することで、カメラモジュールを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２６１０６４号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０１１号公報
【特許文献３】特開２００８−１１８５６８号公報
【特許文献４】特開２００４−２８３４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載のカメラモジュールでは、回路基板を固定ねじによって連結筒に固定するという煩雑な作業が必要となるという欠点がある。特許文献２記載のカメラモジュールでは、伝送ケーブルが押し引きされる力は、フレキシブル基板との接合部やフレキシブル基板に伝わる。フレキシブル基板に伝わった力は、伝送ケーブルとフレキシブル基板との半田付け部やフレキシブル基板とイメージエリアセンサとの接合部等にかかることになり、これらのいずれか弱いところに剥離や破損が生じる懸念がある。
【００１１】
特許文献３記載のカメラモジュールでは、イメージエリアセンサを補強枠の内部に収納する関係上、イメージエリアセンサのサイズによって補強枠のサイズが影響を受ける。内視鏡への要求も高画質化、細径化、オートクレーブ対応など多様化しており、それに伴いイメージエリアセンサ及びその周辺の部品も多様化且つ複雑化している。イメージエリアセンサ及びその周辺部品に機能が増えることで大型化すると、これをすべて収納する補強枠も大型化するため、内視鏡挿入部の先端硬質部の径が太くなり、患者の負担が増加するという欠点がある。
【００１２】
特許文献４記載のカメラモジュールでは、プリズム保持具を介しプリズムを固定し、この固定したプリズムに撮像素子や回路基板などを固着している。さらに、回路基板には伝送ケーブルが接続されている。このため、伝送ケーブルの接続部分に引っ張り力が作用し、断線の原因になる。また、プリズムとイメージエリアセンサとは全面で接着されているものの、プリズム保持具には撮影レンズユニットからの光をプリズムの入射面に入射させる関係で開口が形成されているため、全面接着は不可能になり、入射面の周縁部と保持具とが接着されるだけとなり、伝送ケーブルが引っ張られると、この部分からプリズムが剥がれるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、伝送ケーブルが強く押し引きされた場合でも、伝送ケーブル，フレキシブル基板，イメージエリアセンサ等の部品の破損やこれらの接合部や、プリズム保持具とプリズムの剥離の発生を抑えることができ、しかも先端硬質部の径を細くすることで患者への負担が軽減可能な内視鏡用カメラモジュール及び内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用カメラモジュールは、撮影レンズ、前記撮影レンズを保持するハウジングを有する撮影レンズユニットと、前記撮影レンズからの撮影光が入射する入射面、反射面、出射面を有するプリズムと、前記ハウジングの一端に取り付けられる取付筒部、前記プリズムの入射面への入射光が通過する開口、前記プリズムの入射面の周縁部が固着されるプリズム固着面を有するプリズム保持枠と、前記プリズムの出射面に取り付けられるイメージエリアセンサと、前記イメージエリアセンサを駆動する回路基板と、前記回路基板に接続される素線及び前記素線を束ねて保護する外皮を有する伝送ケーブルと、前記イメージエリアセンサに近接して前記イメージエリアセンサと略平行に配置され、前記伝送ケーブルの前記外皮に一端が固着され、他端が前記取付筒部に取り付けられるケーブル連結具とを有することを特徴とする。
【００１５】
なお、前記ケーブル連結具の他端には前記取付筒部の先端面に係止する係止爪が形成されていることが好ましい。また、前記ケーブル連結具の他端部は前記取付筒部に固着されることが好ましい。また、前記ケーブル連結具は、前記一端部から他端部に掛けて補強用の突条を有することが好ましい。前記ケーブル連結具は、前記補強部材の長手方向に直交する幅方向で折り返されたバネ部を有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、上記内視鏡用カメラモジュールが取り付けられる円筒状の先端硬質部を有する内視鏡であって、前記先端硬質部内で前記円筒状内周面に前記イメージエリアセンサが近接して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、伝送ケーブルの外皮に一端が固着され、他端がプリズム保持枠の取付筒部に取り付けられるケーブル連結具を有するから、内視鏡の挿入部が繰り返して曲げられて伝送ケーブルが引っ張られる場合でも、ケーブル連結具により引っ張り力がプリズム保持枠に伝達されるため、プリズムや回路基板などに引っ張り力が作用することがなく、プリズムの剥離や断線などが発生することがない。また、プリズムの出射面に取り付けられて、撮影光軸に交差する方向に配置されるイメージエリアセンサが、先端硬質部内で円筒状内周面に近接して配置されることにより、先端硬質部の内周面とイメージエリアセンサとの間の空きスペースに、ケーブル連結具を配置することができる。ケーブル連結具を空きスペースの範囲内で大きくすることができ、連結強度を確保し、プリズムや接合部の剥がれ、ケーブル破断を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】撮影レンズユニットを分解して示す斜視図である。
【図２】ハウジングを正面斜めから見た斜視図である。
【図３】撮影レンズユニットを分解して示す断面図である。
【図４】標準位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図５】拡大位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図６】ハウジングとプリズム保持枠とイメージエリアセンサ等の電装部品とを分解して示す斜視図である。
【図７】カメラモジュールの全体外観を示す斜視図である。
【図８】同側面図である。
【図９】ケーブル連結具を示す斜視図である。
【図１０】別の実施形態のケーブル連結具を示す側面図である。
【図１１】図１０におけるXI−XI線に沿うケーブル連結具の断面図である。
【図１２】別の実施形態のケーブル連結具を示す側面図である。
【図１３】電子内視鏡システムの構成を示す斜視図である。
【図１４】内視鏡先端硬質部の断面図である。
【図１５】電子内視鏡の先端硬質部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図３に示すように、撮影レンズユニット１１は、ハウジング１３と、これらハウジング１３内に収納される撮影レンズ１４、レンズ移動部１５とを有する。
【００２０】
撮影レンズ１４は、第１固定レンズ２１、第１可動レンズ２２、第２可動レンズ２３、第２固定レンズ２４を光軸方向に順に配置して構成されている。各固定レンズ２１，２４、各可動レンズ２２，２３は、レンズ枠２１ａ〜２４ａと、これらレンズ枠２１ａ〜２４ａで保持される１枚または複数枚のレンズ本体２１ｂ〜２４ｂとから構成される。
【００２１】
レンズ移動部１５は、カム軸２５と、このカム軸２５上で摺動移動する第１レンズ移動枠２６及び第２レンズ移動枠２７とを備える。このレンズ移動部１５は、可動レンズ２２，２３を光軸方向に移動させ、撮影レンズ１４の焦点距離を変えて変倍撮影を可能にする。
【００２２】
ハウジング１３は、第１筒部３０と第２筒部３１とを筒心方向に直交する方向で並べて連結部３２で連結して構成されている。図２に示すように、第２筒部３１の外径は第１筒部３０の外径より少し小さくされており正面から見て８の字形になっている。第１筒部３０には撮影レンズ収納穴３３が形成されて、この穴３３に撮影レンズ１４が収納される。第２筒部３１にはレンズ移動部収納穴３４が形成されて、レンズ移動部１５が収納される。図３に示すように、レンズ移動部収納穴３４内には、係止リング３４ａが突出して形成されている。また、連結部３２内には撮影レンズ収納穴３３とレンズ移動部収納穴３４を連結する摺動穴３５が形成されている。
【００２３】
図１及び図３に示すように、カム軸２５は外周面に２個のカム溝２５ａ，２５ｂを有し、後端に軸心に沿ってワイヤ連結穴２５ｃ、後端部外周面に係止フランジ２５ｄを有する。図４に示すように、ワイヤ連結穴２５ｃには回転駆動用のワイヤ１８の先端が固定される。ワイヤ１８は保護チューブ１９に入れられて手元操作部６７内のモータ８０（図１３参照）に連結されている。モータ８０は手元操作部６７のシーソースイッチ７９の操作によって正転または逆転するように図示しないコントローラにより駆動制御される。
【００２４】
図１及び図３に示すように、カム軸２５の先端には固定リング２９が取り付けられている。この固定リング２９により、図４に示すように、レンズ移動部収納穴３４内でカム軸２５が傾くことなく円滑に回転する。また、カム軸２５の後端側の係止フランジ２５ｄは、係止リング３４ａに係止するため、レンズ移動部収納穴３４からカム軸２５が抜け出すことがない。
【００２５】
図１及び図３に示すように、第１レンズ移動枠２６は、ガイド筒２６ａとレンズ枠２２ａとこれらを連結するアーム２６ｂとを有し、これらが一体に形成されている。同様にして、第２レンズ移動枠２７も、ガイド筒２７ａ，レンズ枠２３ａ，アーム２７ｂを有し、一体に形成されている。第１レンズ移動枠２６のガイド筒２６ａには第１係合ピン２８ａが取り付けられ、この係合ピン２８ａの先端は第１カム溝２５ａに入り込む。また、第２レンズ移動枠２７のガイド筒２７ａには係合ピン２８ｂが取り付けられ、この第２係合ピン２８ｂは第２カム溝２５ｂに入り込む。
【００２６】
カム軸２５がモータ８０（図１３参照）により正転または逆転すると、この回転量に応じてカム軸２５が回転変位し、この回転変位によって各係合ピン２８ａ，２８ｂを介して、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がハウジング１３内で光軸方向に移動する。
【００２７】
図４及び図５は撮影レンズの焦点距離の切り換えを説明するもので、図４は標準位置を示し、図５は拡大位置を示している。拡大位置では、第１レンズ移動枠２６が標準位置よりも前側に移動し、第２レンズ移動枠２７が標準位置よりも後ろ側に移動する。
【００２８】
第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がカム軸２５の回転により光軸方向で円滑に移動するように、本実施形態では、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７のアーム２６ｂ，２７ｂの厚みと、摺動穴の摺動案内面間距離の嵌合時の隙間が例えば３±３μｍになるように、これら各部品を採寸して３±３μｍの隙間内で組み合わさるもの同士を選択して、これらを組として使用する。
【００２９】
図３に示すように、撮影レンズ収納穴３３は、ハウジング１３の先端から後端に向かって順に、第１固定レンズ２１及び第１可動レンズ２２を収納する第１収納部３３ａ、第２可動レンズ２３を収納する第２収納部３３ｂ、第２固定レンズ２４を収納する第３収納部３３ｃが形成されている。第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとの間には、仕切りとなるリング突起３３ｄが形成されている。第２収納部３３ｂは第１収納部３３ａの内径よりも少し小さく形成されており、第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとは同じ内径で形成されている。
【００３０】
前記第２収納部３３ｂには、第２反射防止筒３７が収納される。第２反射防止筒３７は筒状に形成されており、光軸方向にスリット３７ａを有する。このスリット３７ａに第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂが入り、筒内には、第２レンズ移動枠２７のレンズ枠２３ａが入る。筒内径は、レンズ枠２３ａの外径よりも僅かに大きく形成されており、レンズ枠２３ａが筒部内を移動する際に、筒部内周面にレンズ枠２３ａが接触することはない。
【００３１】
第１収納部３３ａには、第１反射防止筒３６が収納される。第１反射防止筒３６も、第２反射防止筒３７と同様に形成されており、スリット３６ａを有する。第２反射防止筒３７と異なっている点は後端に絞り板３８が一体形成されている点である。この第１反射防止筒３６は、第１収納部３３ａと第２収納部３３ｂとの間の段差面３３ｅによって、その後端面が係止し、収納時に位置決めされる。第１反射防止筒３６内では、第１レンズ移動枠２６のレンズ枠２２ａが移動する。
【００３２】
図３に示すように、フレアの発生を防止するために、第１固定レンズ２１のレンズ枠２１ａ、第１可動レンズ２２のレンズ枠２２ａを一体に有する第１レンズ移動枠２６と、第２可動レンズ２３のレンズ枠２３ａを有する第２レンズ移動枠２７と、第２固定レンズ２４のレンズ枠２４ａ、及び第１及び第２反射防止筒３６，３７が黒染め加工されて、その表面に黒色層３９が形成されている。黒染め加工は周知の方法のいずれを使用してもよく、例えば黒染め処理液を用いた化学処理にて黒色層３９が形成される。なお、黒色層３９は、僅かな厚みの断面として現れるため、厚みを付けた図示は省略してある。これに対して、ハウジング１３は、複雑な形状を呈しおり、外径寸法が７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小な部品であるので、所望の厚さの黒色層３９が内周面に形成されないこともあり、黒染め加工は行わない。
【００３３】
図６に示すように、第２筒部３１はカム軸２５を収納する関係で第１筒部３０よりも長く形成されている。そして、互いの先端は揃えてあり、後端は、第１筒部３０の後端よりも第２筒部３１の後端が後方に突出した段違いに形成されている。この二つの筒部３０，３１による後端の段違い部分によって、第１筒部３０の後端側にはスペースが生じる。このスペースを利用して、図７，図８に示すように、撮影レンズユニット１１には撮像ユニット１２が取り付けられ、カメラモジュール１０が構成される。
【００３４】
図６に示すように、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面の後半分３０ａは、外周面の前半分３０ｂよりも外径を僅かに小さく形成してあり、前半分３０ｂと後半分３０ａとの間に段差面３０ｃが形成される。この外周面の後半分３０ａには、撮像ユニット１２のプリズム保持具４０が取り付けられる。このように、第１筒部３０の後端側のスペースに、プリズム保持具４０を介して撮像ユニット１２を配置することにより、全体として、カメラモジュール１０をコンパクトに構成することができる。
【００３５】
図７及び図８に示すように、撮像ユニット１２は、プリズム保持具４０、プリズム４１、ＣＣＤ型イメージエリアセンサ４２、回路基板４３、伝送ケーブル４４、ケーブル連結具４５、放熱板４９及び配線類を封止する封止剤（図示省略）とを有する。なお、ハウジング１３に形成される穴４８は、反射防止筒３６，３７や第２固定レンズ２４を撮影レンズ収納穴３３内に固定するときの、接着剤注入やネジ挿入のためのものであり、必要に応じて設けられる。
【００３６】
図６に示すように、プリズム保持具４０は、取付筒部４０ａとプリズム取付枠４０ｂとを有する。プリズム４１は、直角に交差する入射面４１ａ，出射面４１ｂと、斜面からなる反射面４１ｃと、両側面４１ｄとの５面を有する直角プリズムから構成されている。プリズム取付枠４０ｂは、撮影レンズ１４からの入射光が通る開口部４０ｃ（図４参照）を有し、プリズム取付枠４０ｂの後端面には位置決め片４０ｄ（図１０参照）を有する。位置決め片４０ｄは、プリズム４１の側面４１ｄが当接することにより、プリズム４１の位置決めを行う。したがって、微小な部品同士を組み立てる際に、別個の位置規制治具などを用いる必要がなくなり、組み立てを簡単にしかも精度良く行うことができる。なお、位置決め片は必要に応じて複数個設けてもよく、この場合には位置決め精度を更に高めることができる。
【００３７】
図７及び図８に示すように、プリズム４１の出射面４１ｂにはイメージエリアセンサ４２が、プリズム４１の斜面にはイメージエリアセンサ４２を駆動するための回路基板４３が接着剤にて取り付けられる。回路基板４３は、フレキシブル配線回路基板５２や結線（図示省略）などを介して、イメージエリアセンサ４２と接続されている。回路基板４３には、伝送ケーブル４４の素線（信号線）４４ａが接続される。図６に示すように、伝送ケーブル４４は、複数の素線４４ａと、これらを束ねてシールドするシールド線４４ｂと、これを覆う外皮４４ｃとから構成されている。なお、回路基板４３はメイン基板の他に、複数のサブ基板を有していてもよい。
【００３８】
イメージエリアセンサ４２の外側には放熱板４９が固着されている。この放熱板４９の後端にはケーブル受け部４９ａが形成されており、このケーブル受け部４９ａは、伝送ケーブル４４のシールド線に半田付けされる。放熱板４９はイメージエリアセンサ４２からの熱を伝送ケーブル４４に逃がす。
【００３９】
伝送ケーブル４４の外皮４４ｃには放熱板４９のケーブル受け部４９ａと同じ側で、ケーブル連結具４５の一端が接着剤により固着される。ケーブル連結具４５は、取付枠部４５ａと連結板部４５ｂとから構成される。取付枠部４５ａは、金属板の両側部を折り曲げて断面Ｕ字状に形成されている。この枠内には接着材が充填されて、伝送ケーブル４４と一体化される。
【００４０】
連結板部４５ｂは、平板を折り曲げて中央付近にオフセット部４６、先端に係止爪４７が形成されている。オフセット部４６は、イメージエリアセンサ４２や放熱板４９が当たることがないようなオフセット量で形成されている。係止爪４７は９０°に折り曲げて形成されており、先端縁は、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面に沿うように円弧状に形成されている。係止爪４７とオフセット部４６との間は、取付筒部４０ａとの接着面となっており、この部分に接着材が充填されることで、ケーブル連結具４５がプリズム保持具４０に固着される。オフセット部４６は、イメージエリアセンサ４２と、プリズム保持具４０の取付筒部４０ａの外周面との位置関係に応じて設けられるものであり、取付筒部４０ａの外周面からイメージエリアセンサ４２を覆う放熱板４９が外側に突出していない場合には、オフセット部４６は不要で、平板状に構成してよい。
【００４１】
ケーブル連結具４５やイメージエリアセンサ４２及び回路基板４３に覆われた結線部や素線などを保護するために、これらの隙間には必要に応じて、封止剤（図示省略）が注入されて固化される。
【００４２】
ケーブル連結具４５は、イメージエリアセンサ４２の両側方を覆うことがないように、板状に形成されている。したがって、イメージエリアセンサ４２のサイズが変更される場合でも、サイズ変更によりイメージエリアセンサ４２が大きくなっても連結板部４５ｂに接触してしまうことがなくなり、イメージエリアセンサ４２のサイズ変更などにも対応が可能となる。また、イメージエリアセンサ４２を保護する放熱板４９も枠状ではなく、板状であるので、イメージエリアセンサ４２のサイズが変更される場合でも、現状の構造でサイズ変更が可能になる。
【００４３】
上記実施形態では、取付筒部４０ａの先端面に係止爪４７を係止させて固着したが、係止爪４７を先端面に係止する代わりに、取付筒部４０ａに形成した段部や係止穴に係止爪を係止させてもよい。
【００４４】
図１０及び図１１は、別の実施形態のケーブル連結具５４を用いた撮像ユニット５５を示すものである。このケーブル連結具５４では、図９に示すケーブル連結具４５に長手方向に補強リブとしての突条５４ａを突出して形成したものである。突条５４ａの断面形状は、図１１に示すような円弧状の他に、三角状やその他の各種形状であってもよい。
【００４５】
図１２は、別の実施形態のケーブル連結具５６を用いた撮像ユニット５７を示すものである。このケーブル連結具５６では、図９に示すケーブル連結具４５のオフセット部４６と取付枠部４５ａとの間にバネ部５８を設けている。バネ部５８は、連結板部４５ｂの長手方向に直交する幅方向の折り曲げ線で折り曲げたものである。折り曲げ箇所は例えば４箇所とし、下方に向かう第１折り曲げ部５８ａと上方に向かう第２折り曲げ部５８ｂとしているが、折り曲げ個数や折り曲げ形状は適宜変更してよい。この実施形態では、伝送ケーブル４４が引っ張られることで、伝送ケーブル４４とケーブル連結具５６との間で曲げ力が作用してもこのバネ部５８が曲げ力の干渉材または吸収材として作用するため、伝送ケーブル４４とケーブル連結具５６との間での曲げ力が緩和され、剥離や断線などが発生することが抑えられる。
【００４６】
上記のように構成されるカメラモジュール１０は、図１３に示すように、電子内視鏡６０の挿入部６６に取り付けられる。電子内視鏡システム５９は、電子内視鏡６０、プロセッサ装置６１、光源装置６２を有する。電子内視鏡６０は、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部６６と、挿入部６６の基端部分に連設された手元操作部６７と、プロセッサ装置６１および光源装置６２に接続されるコネクタ６９ａと、手元操作部６７、コネクタ６９ａ間を繋ぐユニバーサルコード６９とを有する。
【００４７】
挿入部６６は、先端から順に、先端硬質部６６ａ、湾曲部６６ｂ、及び軟性部６６ｃとなっている。先端硬質部６６ａの断面形状を示す図１４において、先端硬質部６６ａは、硬質樹脂製の先端部本体６３に、軟質樹脂製の先端キャップを被せ、先端部本体６３とこれに続く湾曲部６６ｂの金属製先端筒８６をチューブにより被覆して構成される。
【００４８】
先端部本体６３内には、本発明のカメラモジュール１０の他に、ライトガイド８２ａ，８２ｂ、鉗子チャンネル８３、送気チューブ８４、送水チューブ８５が取り付けられている。カメラモジュール１０は、先端部本体６３に形成した取り付け穴にハウジング１３が入り込み、ネジ止めされることにより先端部本体６３に固定される。カメラモジュール１０のイメージエリアセンサ４２は、先端部本体６３の内周面、正確には湾曲部６６ｂの金属製先端筒８６の内周面に近接するように配置される。これにより、ライトガイド８２ａ，８２ｂの間に撮影レンズユニットが配置され、カム軸駆動用のワイヤ１８は送気チューブ８４とライトガイド８２ｂとの間に配置されるので、先端硬質部６６ａ内で、各内蔵物の間の隙間を少なくして、これら内蔵物を効率良く配置することができる。
【００４９】
特に、先端筒８６の円筒内でイメージエリアセンサ４２が外側近くに配置されるため、イメージエリアセンサ４２と先端筒８６の内周面８６ａとの間には、隙間が形成されて、この隙間部分がデッドスペース８７となる。本発明では、このデッドスペース８７に、ケーブル連結具４５が配置されるため、デッドスペース８７を有効利用することができ、その分だけ、挿入部６６の細径化が図れる。また、デッドスペースの空間を利用して、第２及び第３実施形態のような突条５４ａやバネ部５８を形成することで、ケーブル連結具５４，５６を補強したり緩衝材として利用することができる。
【００５０】
湾曲部６６ｂは各節輪がピン結合されたユニットを有し、全体が湾曲する。湾曲部６６ｂは、手元操作部６７のアングルノブ７０の回転操作により、上下左右方向に任意角度で湾曲する。これにより、先端硬質部６６ａを体腔内の所望の方向に向けて、体腔内の観察部位をカメラモジュール１０で撮像することができる。軟性部６６ｃは、手元操作部６７と湾曲部６６ｂとの間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。
【００５１】
図１５に示すように、先端硬質部６６ａの先端面には、鉗子出口７２の他に、観察窓７３、照明窓７４ａ，７４ｂ、及び送気・送水ノズル７５が設けられる。観察窓７３には、本発明のカメラモジュール１０のレンズ２１が配置され、照明窓７４ａ，７４ｂにはライトガイド８２ａ，８２ｂが連結され、送気・送水ノズル７５には送気チューブ８４、送水チューブ８５が連結される。また、必要に応じて、ウォータジェット噴き出し口やその他のノズルなどが設けられる。
【００５２】
手元操作部６７は、アングルノブ７０、送気・送水ボタン７６、吸引ボタン７７、レリーズボタン７８、ズーム操作用のシーソースイッチ７９などの各種操作部材を備えている。アングルノブ７０は、回転操作によって挿入部６６の先端硬質部６６ａを上下左右方向に湾曲させる。送気・送水ボタン７６は、押圧操作によって送気・送水ノズル７５からエアーまたは水を噴出させる。吸引ボタン７７は、押圧操作によって、体内の液体や組織等の被吸引物を鉗子出口７２から吸引する。レリーズボタン７８は、押圧操作によってカメラモジュール１０により観察画像を静止画記録する。シーソースイッチ７９は、モータ８０を正転または逆転させて、この回転をワイヤ１８を介してカム軸２５に伝達し、撮影レンズ１４を標準及び拡大撮影に切り換える。
【００５３】
プロセッサ装置６１は、光源装置６２と電気的に接続され、電子内視鏡システム５９の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置６１は、ユニバーサルコード６９や挿入部６６内に挿通された伝送ケーブル４４を介して電子内視鏡６０に給電を行い、先端硬質部６６ａのカメラモジュール１０の駆動を制御する。また、プロセッサ装置６１は、伝送ケーブル４４を介してカメラモジュール１０からの信号を受信し、各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置６１にはモニタ８１が接続されている。モニタ８１は、プロセッサ装置６１からの画像データに基づき観察画像を表示する。
【００５４】
なお、上記実施形態では、撮影レンズユニット１１として、可動レンズ２２，２３を２個用いる例で説明したが、可動レンズは１個以上であればよい。また、可動レンズを有し、変倍や合焦を行うものに代えて、固定焦点の撮影レンズユニットに本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０ カメラモジュール
１１ 撮影レンズユニット
１２ 撮像ユニット
４０ プリズム保持具
４１ プリズム
４２ ＣＣＤ型イメージエリアセンサ
４４ 伝送ケーブル
４５，５４，５６ ケーブル連結具
５９ 電子内視鏡システム
６０ 内視鏡
６６ 挿入部
６７ 手元操作部
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡用カメラモジュール及び内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、例えば患者の体内に挿入される挿入部を有する。この挿入部は、先端から順に、先端硬質部、湾曲部、軟性部となっている。そして、先端硬質部の先端面には、観察窓、照明窓、鉗子出口、送気・送水ノズルが設けられている。また、先端硬質部の内面には、観察窓に対応した位置でカメラモジュールが、照明窓に対応した位置でライトガイドがそれぞれ取り付けられている。湾曲部は、複数の節輪ユニットを連結して構成されており、ワイヤ操作によって先端硬質部を所望の方向に向けることができる。軟性部は、被検体の所望の観察部位に先端硬質部を到達させるために、１ｍ〜２ｍ程度の長さとなっている。
【０００３】
カメラモジュールは撮影レンズユニット及び撮像ユニットから構成されている。撮影レンズユニットは、ハウジング内に複数個のレンズを収納して構成されている。撮像ユニットは、撮影レンズユニットによって結像された光学画像を撮像信号に光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージエリアセンサを有する。イメージエリアセンサはフレキシブル基板やサブ基板などの回路基板を介して伝送ケーブルに接続されている。また、フレキシブル基板やサブ基板にはイメージエリアセンサを駆動するために電子部品が実装されている。撮像ユニットからの信号は、フレキシブル基板やサブ基板、伝送ケーブルを介して画像処理装置に送られる。画像処理装置では信号を画像処理して、モニタに病変等の画像を表示する。
【０００４】
撮像ユニットからの信号を画像処理装置に送る伝送ケーブルは、複合多芯ケーブルから構成されている。この伝送ケーブルは、挿入部の全長にわたって挿通されているので、挿入部がループされたり湾曲されたりする度に、強く押し引きされる。伝送ケーブルが引き込まれると、基板の接合部が剥離したり、伝送ケーブルが切断したりする場合がある。
【０００５】
このような剥離や切断を回避するため、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１記載の内視鏡では、フレキシブル基板の一端側に伝送ケーブルが半田付けされるとともに、その半田付けされた伝送ケーブルを囲むようにフレキシブル基板がコの字状に折り曲げられ、その周囲をシールドテープと絶縁テープによって被覆され、この内部空間にエポキシ系の接着剤が充填されて変形しないように固められている。さらに、伝送ケーブルが固定された側の回路基板は、押さえ板を介して、固定ねじによって連結筒に固定されているため、伝送ケーブルが強く押し引きされても、回路基板は動かず、伝送ケーブルから回路基板に加わるねじれや傾きの力も、可撓性のある回路基板で吸収されて、イメージエリアセンサ及び対物光学系には伝わらない。
【０００６】
特許文献２記載のカメラモジュールでは、フレキシブル基板と伝送ケーブルの接続部は封止材で覆い固められている。
【０００７】
特許文献３記載のカメラモジュールは、イメージエリアセンサ及びフレキシブル基板の電子部品実装部を収容する補強枠を備え、この補強枠の内側に接着剤を充填している。さらに、フレキシブル基板に半田付けされた伝送ケーブルの先端部分と補強枠とを熱収縮チューブで覆い、この内側に接着剤を充填して密封している。
【０００８】
特許文献４記載のカメラモジュールでは、撮影レンズの焦点距離を可変する機構を備え、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることが可能になっている。このようなカメラモジュールでは、撮影レンズユニットと撮像ユニットとを分離可能に構成し、撮像ユニットのプリズム保持具を介して、撮影レンズユニットに固着し、一体化することで、カメラモジュールを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２６１０６４号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０１１号公報
【特許文献３】特開２００８−１１８５６８号公報
【特許文献４】特開２００４−２８３４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載のカメラモジュールでは、回路基板を固定ねじによって連結筒に固定するという煩雑な作業が必要となるという欠点がある。特許文献２記載のカメラモジュールでは、伝送ケーブルが押し引きされる力は、フレキシブル基板との接合部やフレキシブル基板に伝わる。フレキシブル基板に伝わった力は、伝送ケーブルとフレキシブル基板との半田付け部やフレキシブル基板とイメージエリアセンサとの接合部等にかかることになり、これらのいずれか弱いところに剥離や破損が生じる懸念がある。
【００１１】
特許文献３記載のカメラモジュールでは、イメージエリアセンサを補強枠の内部に収納する関係上、イメージエリアセンサのサイズによって補強枠のサイズが影響を受ける。内視鏡への要求も高画質化、細径化、オートクレーブ対応など多様化しており、それに伴いイメージエリアセンサ及びその周辺の部品も多様化且つ複雑化している。イメージエリアセンサ及びその周辺部品に機能が増えることで大型化すると、これをすべて収納する補強枠も大型化するため、内視鏡挿入部の先端硬質部の径が太くなり、患者の負担が増加するという欠点がある。
【００１２】
特許文献４記載のカメラモジュールでは、プリズム保持具を介しプリズムを固定し、この固定したプリズムに撮像素子や回路基板などを固着している。さらに、回路基板には伝送ケーブルが接続されている。このため、伝送ケーブルの接続部分に引っ張り力が作用し、断線の原因になる。また、プリズムとイメージエリアセンサとは全面で接着されているものの、プリズム保持具には撮影レンズユニットからの光をプリズムの入射面に入射させる関係で開口が形成されているため、全面接着は不可能になり、入射面の周縁部と保持具とが接着されるだけとなり、伝送ケーブルが引っ張られると、この部分からプリズムが剥がれるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、伝送ケーブルが強く押し引きされた場合でも、伝送ケーブル，フレキシブル基板，イメージエリアセンサ等の部品の破損やこれらの接合部や、プリズム保持具とプリズムの剥離の発生を抑えることができ、しかも先端硬質部の径を細くすることで患者への負担が軽減可能な内視鏡用カメラモジュール及び内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用カメラモジュールは、撮影レンズ、前記撮影レンズを保持するハウジングを有する撮影レンズユニットと、前記撮影レンズからの撮影光が入射する入射面、反射面、出射面を有するプリズムと、前記ハウジングの一端に取り付けられる取付筒部、前記プリズムの入射面への入射光が通過する開口、前記プリズムの入射面の周縁部が固着されるプリズム固着面を有するプリズム保持枠と、前記プリズムの出射面に取り付けられるイメージエリアセンサと、前記イメージエリアセンサを駆動する回路基板と、前記回路基板に接続される素線及び前記素線を束ねて保護する外皮を有する伝送ケーブルと、前記イメージエリアセンサに近接して前記イメージエリアセンサと略平行に配置され、前記伝送ケーブルの前記外皮に一端が固着され、他端が前記取付筒部に取り付けられるケーブル連結具とを有することを特徴とする。
【００１５】
なお、前記ケーブル連結具の他端には前記取付筒部の先端面に係止する係止爪が形成されていることが好ましい。また、前記ケーブル連結具の他端部は前記取付筒部に固着されることが好ましい。また、前記ケーブル連結具は、前記一端部から他端部に掛けて補強用の突条を有することが好ましい。前記ケーブル連結具は、前記補強部材の長手方向に直交する幅方向で折り返されたバネ部を有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、上記内視鏡用カメラモジュールが取り付けられる円筒状の先端硬質部を有する内視鏡であって、前記先端硬質部内で前記円筒状内周面に前記イメージエリアセンサが近接して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、伝送ケーブルの外皮に一端が固着され、他端がプリズム保持枠の取付筒部に取り付けられるケーブル連結具を有するから、内視鏡の挿入部が繰り返して曲げられて伝送ケーブルが引っ張られる場合でも、ケーブル連結具により引っ張り力がプリズム保持枠に伝達されるため、プリズムや回路基板などに引っ張り力が作用することがなく、プリズムの剥離や断線などが発生することがない。また、プリズムの出射面に取り付けられて、撮影光軸に交差する方向に配置されるイメージエリアセンサが、先端硬質部内で円筒状内周面に近接して配置されることにより、先端硬質部の内周面とイメージエリアセンサとの間の空きスペースに、ケーブル連結具を配置することができる。ケーブル連結具を空きスペースの範囲内で大きくすることができ、連結強度を確保し、プリズムや接合部の剥がれ、ケーブル破断を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】撮影レンズユニットを分解して示す斜視図である。
【図２】ハウジングを正面斜めから見た斜視図である。
【図３】撮影レンズユニットを分解して示す断面図である。
【図４】標準位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図５】拡大位置のカメラモジュールの要部断面図である。
【図６】ハウジングとプリズム保持枠とイメージエリアセンサ等の電装部品とを分解して示す斜視図である。
【図７】カメラモジュールの全体外観を示す斜視図である。
【図８】同側面図である。
【図９】ケーブル連結具を示す斜視図である。
【図１０】別の実施形態のケーブル連結具を示す側面図である。
【図１１】図１０におけるXI−XI線に沿うケーブル連結具の断面図である。
【図１２】別の実施形態のケーブル連結具を示す側面図である。
【図１３】電子内視鏡システムの構成を示す斜視図である。
【図１４】内視鏡先端硬質部の断面図である。
【図１５】電子内視鏡の先端硬質部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図３に示すように、撮影レンズユニット１１は、ハウジング１３と、これらハウジング１３内に収納される撮影レンズ１４、レンズ移動部１５とを有する。
【００２０】
撮影レンズ１４は、第１固定レンズ２１、第１可動レンズ２２、第２可動レンズ２３、第２固定レンズ２４を光軸方向に順に配置して構成されている。各固定レンズ２１，２４、各可動レンズ２２，２３は、レンズ枠２１ａ〜２４ａと、これらレンズ枠２１ａ〜２４ａで保持される１枚または複数枚のレンズ本体２１ｂ〜２４ｂとから構成される。
【００２１】
レンズ移動部１５は、カム軸２５と、このカム軸２５上で摺動移動する第１レンズ移動枠２６及び第２レンズ移動枠２７とを備える。このレンズ移動部１５は、可動レンズ２２，２３を光軸方向に移動させ、撮影レンズ１４の焦点距離を変えて変倍撮影を可能にする。
【００２２】
ハウジング１３は、第１筒部３０と第２筒部３１とを筒心方向に直交する方向で並べて連結部３２で連結して構成されている。図２に示すように、第２筒部３１の外径は第１筒部３０の外径より少し小さくされており正面から見て８の字形になっている。第１筒部３０には撮影レンズ収納穴３３が形成されて、この穴３３に撮影レンズ１４が収納される。第２筒部３１にはレンズ移動部収納穴３４が形成されて、レンズ移動部１５が収納される。図３に示すように、レンズ移動部収納穴３４内には、係止リング３４ａが突出して形成されている。また、連結部３２内には撮影レンズ収納穴３３とレンズ移動部収納穴３４を連結する摺動穴３５が形成されている。
【００２３】
図１及び図３に示すように、カム軸２５は外周面に２個のカム溝２５ａ，２５ｂを有し、後端に軸心に沿ってワイヤ連結穴２５ｃ、後端部外周面に係止フランジ２５ｄを有する。図４に示すように、ワイヤ連結穴２５ｃには回転駆動用のワイヤ１８の先端が固定される。ワイヤ１８は保護チューブ１９に入れられて手元操作部６７内のモータ８０（図１３参照）に連結されている。モータ８０は手元操作部６７のシーソースイッチ７９の操作によって正転または逆転するように図示しないコントローラにより駆動制御される。
【００２４】
図１及び図３に示すように、カム軸２５の先端には固定リング２９が取り付けられている。この固定リング２９により、図４に示すように、レンズ移動部収納穴３４内でカム軸２５が傾くことなく円滑に回転する。また、カム軸２５の後端側の係止フランジ２５ｄは、係止リング３４ａに係止するため、レンズ移動部収納穴３４からカム軸２５が抜け出すことがない。
【００２５】
図１及び図３に示すように、第１レンズ移動枠２６は、ガイド筒２６ａとレンズ枠２２ａとこれらを連結するアーム２６ｂとを有し、これらが一体に形成されている。同様にして、第２レンズ移動枠２７も、ガイド筒２７ａ，レンズ枠２３ａ，アーム２７ｂを有し、一体に形成されている。第１レンズ移動枠２６のガイド筒２６ａには第１係合ピン２８ａが取り付けられ、この係合ピン２８ａの先端は第１カム溝２５ａに入り込む。また、第２レンズ移動枠２７のガイド筒２７ａには係合ピン２８ｂが取り付けられ、この第２係合ピン２８ｂは第２カム溝２５ｂに入り込む。
【００２６】
カム軸２５がモータ８０（図１３参照）により正転または逆転すると、この回転量に応じてカム軸２５が回転変位し、この回転変位によって各係合ピン２８ａ，２８ｂを介して、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がハウジング１３内で光軸方向に移動する。
【００２７】
図４及び図５は撮影レンズの焦点距離の切り換えを説明するもので、図４は標準位置を示し、図５は拡大位置を示している。拡大位置では、第１レンズ移動枠２６が標準位置よりも前側に移動し、第２レンズ移動枠２７が標準位置よりも後ろ側に移動する。
【００２８】
第１及び第２レンズ移動枠２６，２７がカム軸２５の回転により光軸方向で円滑に移動するように、本実施形態では、第１及び第２レンズ移動枠２６，２７のアーム２６ｂ，２７ｂの厚みと、摺動穴の摺動案内面間距離の嵌合時の隙間が例えば３±３μｍになるように、これら各部品を採寸して３±３μｍの隙間内で組み合わさるもの同士を選択して、これらを組として使用する。
【００２９】
図３に示すように、撮影レンズ収納穴３３は、ハウジング１３の先端から後端に向かって順に、第１固定レンズ２１及び第１可動レンズ２２を収納する第１収納部３３ａ、第２可動レンズ２３を収納する第２収納部３３ｂ、第２固定レンズ２４を収納する第３収納部３３ｃが形成されている。第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとの間には、仕切りとなるリング突起３３ｄが形成されている。第２収納部３３ｂは第１収納部３３ａの内径よりも少し小さく形成されており、第２収納部３３ｂと第３収納部３３ｃとは同じ内径で形成されている。
【００３０】
前記第２収納部３３ｂには、第２反射防止筒３７が収納される。第２反射防止筒３７は筒状に形成されており、光軸方向にスリット３７ａを有する。このスリット３７ａに第２レンズ移動枠２７のアーム２７ｂが入り、筒内には、第２レンズ移動枠２７のレンズ枠２３ａが入る。筒内径は、レンズ枠２３ａの外径よりも僅かに大きく形成されており、レンズ枠２３ａが筒部内を移動する際に、筒部内周面にレンズ枠２３ａが接触することはない。
【００３１】
第１収納部３３ａには、第１反射防止筒３６が収納される。第１反射防止筒３６も、第２反射防止筒３７と同様に形成されており、スリット３６ａを有する。第２反射防止筒３７と異なっている点は後端に絞り板３８が一体形成されている点である。この第１反射防止筒３６は、第１収納部３３ａと第２収納部３３ｂとの間の段差面３３ｅによって、その後端面が係止し、収納時に位置決めされる。第１反射防止筒３６内では、第１レンズ移動枠２６のレンズ枠２２ａが移動する。
【００３２】
図３に示すように、フレアの発生を防止するために、第１固定レンズ２１のレンズ枠２１ａ、第１可動レンズ２２のレンズ枠２２ａを一体に有する第１レンズ移動枠２６と、第２可動レンズ２３のレンズ枠２３ａを有する第２レンズ移動枠２７と、第２固定レンズ２４のレンズ枠２４ａ、及び第１及び第２反射防止筒３６，３７が黒染め加工されて、その表面に黒色層３９が形成されている。黒染め加工は周知の方法のいずれを使用してもよく、例えば黒染め処理液を用いた化学処理にて黒色層３９が形成される。なお、黒色層３９は、僅かな厚みの断面として現れるため、厚みを付けた図示は省略してある。これに対して、ハウジング１３は、複雑な形状を呈しおり、外径寸法が７ｍｍ×４ｍｍ×１５ｍｍ程度の微小な部品であるので、所望の厚さの黒色層３９が内周面に形成されないこともあり、黒染め加工は行わない。
【００３３】
図６に示すように、第２筒部３１はカム軸２５を収納する関係で第１筒部３０よりも長く形成されている。そして、互いの先端は揃えてあり、後端は、第１筒部３０の後端よりも第２筒部３１の後端が後方に突出した段違いに形成されている。この二つの筒部３０，３１による後端の段違い部分によって、第１筒部３０の後端側にはスペースが生じる。このスペースを利用して、図７，図８に示すように、撮影レンズユニット１１には撮像ユニット１２が取り付けられ、カメラモジュール１０が構成される。
【００３４】
図６に示すように、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面の後半分３０ａは、外周面の前半分３０ｂよりも外径を僅かに小さく形成してあり、前半分３０ｂと後半分３０ａとの間に段差面３０ｃが形成される。この外周面の後半分３０ａには、撮像ユニット１２のプリズム保持具４０が取り付けられる。このように、第１筒部３０の後端側のスペースに、プリズム保持具４０を介して撮像ユニット１２を配置することにより、全体として、カメラモジュール１０をコンパクトに構成することができる。
【００３５】
図７及び図８に示すように、撮像ユニット１２は、プリズム保持具４０、プリズム４１、ＣＣＤ型イメージエリアセンサ４２、回路基板４３、伝送ケーブル４４、ケーブル連結具４５、放熱板４９及び配線類を封止する封止剤（図示省略）とを有する。なお、ハウジング１３に形成される穴４８は、反射防止筒３６，３７や第２固定レンズ２４を撮影レンズ収納穴３３内に固定するときの、接着剤注入やネジ挿入のためのものであり、必要に応じて設けられる。
【００３６】
図６に示すように、プリズム保持具４０は、取付筒部４０ａとプリズム取付枠４０ｂとを有する。プリズム４１は、直角に交差する入射面４１ａ，出射面４１ｂと、斜面からなる反射面４１ｃと、両側面４１ｄとの５面を有する直角プリズムから構成されている。プリズム取付枠４０ｂは、撮影レンズ１４からの入射光が通る開口部４０ｃ（図４参照）を有し、プリズム取付枠４０ｂの後端面には位置決め片４０ｄ（図１０参照）を有する。位置決め片４０ｄは、プリズム４１の側面４１ｄが当接することにより、プリズム４１の位置決めを行う。したがって、微小な部品同士を組み立てる際に、別個の位置規制治具などを用いる必要がなくなり、組み立てを簡単にしかも精度良く行うことができる。なお、位置決め片は必要に応じて複数個設けてもよく、この場合には位置決め精度を更に高めることができる。
【００３７】
図７及び図８に示すように、プリズム４１の出射面４１ｂにはイメージエリアセンサ４２が、プリズム４１の斜面にはイメージエリアセンサ４２を駆動するための回路基板４３が接着剤にて取り付けられる。回路基板４３は、フレキシブル配線回路基板５２や結線（図示省略）などを介して、イメージエリアセンサ４２と接続されている。回路基板４３には、伝送ケーブル４４の素線（信号線）４４ａが接続される。図６に示すように、伝送ケーブル４４は、複数の素線４４ａと、これらを束ねてシールドするシールド線４４ｂと、これを覆う外皮４４ｃとから構成されている。なお、回路基板４３はメイン基板の他に、複数のサブ基板を有していてもよい。
【００３８】
イメージエリアセンサ４２の外側には放熱板４９が固着されている。この放熱板４９の後端にはケーブル受け部４９ａが形成されており、このケーブル受け部４９ａは、伝送ケーブル４４のシールド線に半田付けされる。放熱板４９はイメージエリアセンサ４２からの熱を伝送ケーブル４４に逃がす。
【００３９】
伝送ケーブル４４の外皮４４ｃには放熱板４９のケーブル受け部４９ａと同じ側で、ケーブル連結具４５の一端が接着剤により固着される。ケーブル連結具４５は、取付枠部４５ａと連結板部４５ｂとから構成される。取付枠部４５ａは、金属板の両側部を折り曲げて断面Ｕ字状に形成されている。この枠内には接着材が充填されて、伝送ケーブル４４と一体化される。
【００４０】
連結板部４５ｂは、平板を折り曲げて中央付近にオフセット部４６、先端に係止爪４７が形成されている。オフセット部４６は、イメージエリアセンサ４２や放熱板４９が当たることがないようなオフセット量で形成されている。係止爪４７は９０°に折り曲げて形成されており、先端縁は、ハウジング１３の第１筒部３０の外周面に沿うように円弧状に形成されている。係止爪４７とオフセット部４６との間は、取付筒部４０ａとの接着面となっており、この部分に接着材が充填されることで、ケーブル連結具４５がプリズム保持具４０に固着される。オフセット部４６は、イメージエリアセンサ４２と、プリズム保持具４０の取付筒部４０ａの外周面との位置関係に応じて設けられるものであり、取付筒部４０ａの外周面からイメージエリアセンサ４２を覆う放熱板４９が外側に突出していない場合には、オフセット部４６は不要で、平板状に構成してよい。
【００４１】
ケーブル連結具４５やイメージエリアセンサ４２及び回路基板４３に覆われた結線部や素線などを保護するために、これらの隙間には必要に応じて、封止剤（図示省略）が注入されて固化される。
【００４２】
ケーブル連結具４５は、イメージエリアセンサ４２の両側方を覆うことがないように、板状に形成されている。したがって、イメージエリアセンサ４２のサイズが変更される場合でも、サイズ変更によりイメージエリアセンサ４２が大きくなっても連結板部４５ｂに接触してしまうことがなくなり、イメージエリアセンサ４２のサイズ変更などにも対応が可能となる。また、イメージエリアセンサ４２を保護する放熱板４９も枠状ではなく、板状であるので、イメージエリアセンサ４２のサイズが変更される場合でも、現状の構造でサイズ変更が可能になる。
【００４３】
上記実施形態では、取付筒部４０ａの先端面に係止爪４７を係止させて固着したが、係止爪４７を先端面に係止する代わりに、取付筒部４０ａに形成した段部や係止穴に係止爪を係止させてもよい。
【００４４】
図１０及び図１１は、別の実施形態のケーブル連結具５４を用いた撮像ユニット５５を示すものである。このケーブル連結具５４では、図９に示すケーブル連結具４５に長手方向に補強リブとしての突条５４ａを突出して形成したものである。突条５４ａの断面形状は、図１１に示すような円弧状の他に、三角状やその他の各種形状であってもよい。
【００４５】
図１２は、別の実施形態のケーブル連結具５６を用いた撮像ユニット５７を示すものである。このケーブル連結具５６では、図９に示すケーブル連結具４５のオフセット部４６と取付枠部４５ａとの間にバネ部５８を設けている。バネ部５８は、連結板部４５ｂの長手方向に直交する幅方向の折り曲げ線で折り曲げたものである。折り曲げ箇所は例えば４箇所とし、下方に向かう第１折り曲げ部５８ａと上方に向かう第２折り曲げ部５８ｂとしているが、折り曲げ個数や折り曲げ形状は適宜変更してよい。この実施形態では、伝送ケーブル４４が引っ張られることで、伝送ケーブル４４とケーブル連結具５６との間で曲げ力が作用してもこのバネ部５８が曲げ力の干渉材または吸収材として作用するため、伝送ケーブル４４とケーブル連結具５６との間での曲げ力が緩和され、剥離や断線などが発生することが抑えられる。
【００４６】
上記のように構成されるカメラモジュール１０は、図１３に示すように、電子内視鏡６０の挿入部６６に取り付けられる。電子内視鏡システム５９は、電子内視鏡６０、プロセッサ装置６１、光源装置６２を有する。電子内視鏡６０は、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部６６と、挿入部６６の基端部分に連設された手元操作部６７と、プロセッサ装置６１および光源装置６２に接続されるコネクタ６９ａと、手元操作部６７、コネクタ６９ａ間を繋ぐユニバーサルコード６９とを有する。
【００４７】
挿入部６６は、先端から順に、先端硬質部６６ａ、湾曲部６６ｂ、及び軟性部６６ｃとなっている。先端硬質部６６ａの断面形状を示す図１４において、先端硬質部６６ａは、硬質樹脂製の先端部本体６３に、軟質樹脂製の先端キャップを被せ、先端部本体６３とこれに続く湾曲部６６ｂの金属製先端筒８６をチューブにより被覆して構成される。
【００４８】
先端部本体６３内には、本発明のカメラモジュール１０の他に、ライトガイド８２ａ，８２ｂ、鉗子チャンネル８３、送気チューブ８４、送水チューブ８５が取り付けられている。カメラモジュール１０は、先端部本体６３に形成した取り付け穴にハウジング１３が入り込み、ネジ止めされることにより先端部本体６３に固定される。カメラモジュール１０のイメージエリアセンサ４２は、先端部本体６３の内周面、正確には湾曲部６６ｂの金属製先端筒８６の内周面に近接するように配置される。これにより、ライトガイド８２ａ，８２ｂの間に撮影レンズユニットが配置され、カム軸駆動用のワイヤ１８は送気チューブ８４とライトガイド８２ｂとの間に配置されるので、先端硬質部６６ａ内で、各内蔵物の間の隙間を少なくして、これら内蔵物を効率良く配置することができる。
【００４９】
特に、先端筒８６の円筒内でイメージエリアセンサ４２が外側近くに配置されるため、イメージエリアセンサ４２と先端筒８６の内周面８６ａとの間には、隙間が形成されて、この隙間部分がデッドスペース８７となる。本発明では、このデッドスペース８７に、ケーブル連結具４５が配置されるため、デッドスペース８７を有効利用することができ、その分だけ、挿入部６６の細径化が図れる。また、デッドスペースの空間を利用して、第２及び第３実施形態のような突条５４ａやバネ部５８を形成することで、ケーブル連結具５４，５６を補強したり緩衝材として利用することができる。
【００５０】
湾曲部６６ｂは各節輪がピン結合されたユニットを有し、全体が湾曲する。湾曲部６６ｂは、手元操作部６７のアングルノブ７０の回転操作により、上下左右方向に任意角度で湾曲する。これにより、先端硬質部６６ａを体腔内の所望の方向に向けて、体腔内の観察部位をカメラモジュール１０で撮像することができる。軟性部６６ｃは、手元操作部６７と湾曲部６６ｂとの間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。
【００５１】
図１５に示すように、先端硬質部６６ａの先端面には、鉗子出口７２の他に、観察窓７３、照明窓７４ａ，７４ｂ、及び送気・送水ノズル７５が設けられる。観察窓７３には、本発明のカメラモジュール１０のレンズ２１が配置され、照明窓７４ａ，７４ｂにはライトガイド８２ａ，８２ｂが連結され、送気・送水ノズル７５には送気チューブ８４、送水チューブ８５が連結される。また、必要に応じて、ウォータジェット噴き出し口やその他のノズルなどが設けられる。
【００５２】
手元操作部６７は、アングルノブ７０、送気・送水ボタン７６、吸引ボタン７７、レリーズボタン７８、ズーム操作用のシーソースイッチ７９などの各種操作部材を備えている。アングルノブ７０は、回転操作によって挿入部６６の先端硬質部６６ａを上下左右方向に湾曲させる。送気・送水ボタン７６は、押圧操作によって送気・送水ノズル７５からエアーまたは水を噴出させる。吸引ボタン７７は、押圧操作によって、体内の液体や組織等の被吸引物を鉗子出口７２から吸引する。レリーズボタン７８は、押圧操作によってカメラモジュール１０により観察画像を静止画記録する。シーソースイッチ７９は、モータ８０を正転または逆転させて、この回転をワイヤ１８を介してカム軸２５に伝達し、撮影レンズ１４を標準及び拡大撮影に切り換える。
【００５３】
プロセッサ装置６１は、光源装置６２と電気的に接続され、電子内視鏡システム５９の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置６１は、ユニバーサルコード６９や挿入部６６内に挿通された伝送ケーブル４４を介して電子内視鏡６０に給電を行い、先端硬質部６６ａのカメラモジュール１０の駆動を制御する。また、プロセッサ装置６１は、伝送ケーブル４４を介してカメラモジュール１０からの信号を受信し、各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置６１にはモニタ８１が接続されている。モニタ８１は、プロセッサ装置６１からの画像データに基づき観察画像を表示する。
【００５４】
なお、上記実施形態では、撮影レンズユニット１１として、可動レンズ２２，２３を２個用いる例で説明したが、可動レンズは１個以上であればよい。また、可動レンズを有し、変倍や合焦を行うものに代えて、固定焦点の撮影レンズユニットに本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０ カメラモジュール
１１ 撮影レンズユニット
１２ 撮像ユニット
４０ プリズム保持具
４１ プリズム
４２ ＣＣＤ型イメージエリアセンサ
４４ 伝送ケーブル
４５，５４，５６ ケーブル連結具
５９ 電子内視鏡システム
６０ 内視鏡
６６ 挿入部
６７ 手元操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズ、前記撮影レンズを保持するハウジングを有する撮影レンズユニットと、
前記撮影レンズからの撮影光が入射する入射面、反射面、出射面を有するプリズムと、
前記ハウジングの一端に取り付けられる取付筒部、前記プリズムの入射面への入射光が通過する開口、前記プリズムの入射面の周縁部が固着されるプリズム固着面を有するプリズム保持枠と、
前記プリズムの出射面に取り付けられるイメージエリアセンサと、
前記イメージエリアセンサを駆動する回路基板と、
前記回路基板に接続される素線及び前記素線を束ねて保護する外皮を有する伝送ケーブルと、
前記イメージエリアセンサに近接して前記イメージエリアセンサと略平行に配置され、前記伝送ケーブルの前記外皮に一端が固着され、他端が前記取付筒部に取り付けられるケーブル連結具とを有することを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【請求項２】
前記ケーブル連結具の他端には前記取付筒部の先端面に係止する係止爪が形成されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項３】
前記ケーブル連結具の他端部は前記取付筒部に固着されることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項４】
前記ケーブル連結具は、前記一端部から他端部に掛けて補強用の突条を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項５】
前記ケーブル連結具は、前記補強部材の長手方向に直交する幅方向で折り返されたバネ部を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュールが取り付けられる円筒状の先端硬質部を有する内視鏡であって、
前記先端硬質部内で前記円筒状内周面に前記イメージエリアセンサが近接して配置されていることを特徴とする内視鏡。
【請求項１】
撮影レンズ、前記撮影レンズを保持するハウジングを有する撮影レンズユニットと、
前記撮影レンズからの撮影光が入射する入射面、反射面、出射面を有するプリズムと、
前記ハウジングの一端に取り付けられる取付筒部、前記プリズムの入射面への入射光が通過する開口、前記プリズムの入射面の周縁部が固着されるプリズム固着面を有するプリズム保持枠と、
前記プリズムの出射面に取り付けられるイメージエリアセンサと、
前記イメージエリアセンサを駆動する回路基板と、
前記回路基板に接続される素線及び前記素線を束ねて保護する外皮を有する伝送ケーブルと、
前記イメージエリアセンサに近接して前記イメージエリアセンサと略平行に配置され、前記伝送ケーブルの前記外皮に一端が固着され、他端が前記取付筒部に取り付けられるケーブル連結具とを有することを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【請求項２】
前記ケーブル連結具の他端には前記取付筒部の先端面に係止する係止爪が形成されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項３】
前記ケーブル連結具の他端部は前記取付筒部に固着されることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項４】
前記ケーブル連結具は、前記一端部から他端部に掛けて補強用の突条を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項５】
前記ケーブル連結具は、前記補強部材の長手方向に直交する幅方向で折り返されたバネ部を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の内視鏡用カメラモジュールが取り付けられる円筒状の先端硬質部を有する内視鏡であって、
前記先端硬質部内で前記円筒状内周面に前記イメージエリアセンサが近接して配置されていることを特徴とする内視鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−７５０２６（Ｐ２０１３−７５０２６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６６７６（Ｐ２０１１−２１６６７６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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