CN105722446A - 内窥镜 - Google Patents
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Abstract
提供能够稳定地传输光信号的内窥镜(2)。内窥镜(2)具有:***部(80),其连续设置有硬性前端部(81)、弯曲部(82)以及软性部(83),该弯曲部(82)用于改***性前端部(81)的方向;以及光纤(50),其贯穿***于***部(80)的内部并且传输光信号,在硬性前端部(81)中配设有摄像元件(90)、将摄像元件(90)所输出的电信号转换成光信号的光元件(10)、具有供光纤(50)的前端部***的贯通孔(40H)的保持部件(40)以及安装有光元件(10)并且接合有保持部件(40)的布线板(20),其中,光纤(50)贯穿***于弯曲部(82)的中心。
Description
技术领域
本发明涉及在***部中贯穿***有光纤的软性内窥镜,该光纤是配设于硬性前端部的光传输模块的光纤。
背景技术
内窥镜在细长的挠性的***部的硬性前端部具有CCD等摄像元件。近年来,研究在内窥镜中使用高像素数的摄像元件。在使用高像素数的摄像元件的情况下,因为从摄像元件向信号处理装置(处理器)传输的信号量增加,因此代替基于电信号的经由金属布线的电信号传输而优选基于光信号的经由较细的光纤的光信号传输。在光信号传输中,使用将电信号转换成光信号的E/O模块(电-光转换器)和将光信号转换成电信号的O/E模块(光-电转换器)。
例如,在日本特开2013-025092号公报中公开了一种光传输模块,该光传输模块具有:光元件,其进行光信号的输入或者输出;基板,其安装有光元件;以及保持部,其在光元件的厚度方向上并列配置,具有光纤***用的贯通孔,其中,该光纤***用的贯通孔传输从光元件输入输出的光信号。
这里,光纤的相对于长度方向的强度不强。因此,若通过内窥镜的挠性的***部变形而在光纤的长度方向上重复施加拉伸应力/压缩应力,则有可能破损或者折弯。另外,也有可能使存在于***部中的其它部件与光纤缠绕在一起,使光纤破损或承受扭转应力。若光纤破损等,则难以传输光信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-025092号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的实施方式的目的在于提供能够稳定地传输光信号的内窥镜。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式的内窥镜具有:***部,其连续设置有硬性前端部、弯曲部以及软性部,该弯曲部用于改变所述硬性前端部的方向;以及光纤,其贯穿***于所述***部的内部并且传输光信号,在所述硬性前端部中配设有摄像元件、光元件、保持部件以及布线板,该光元件具有将所述摄像元件所输出的电信号转换成所述光信号的发光部,该保持部件具有供所述光纤的前端部***的贯通孔并且以所述贯通孔位于所述发光部上的方式配置,该布线板安装有所述光元件并且接合有所述保持部件,其中,所述光纤贯穿***于所述弯曲部的中心。
发明效果
根据本发明的实施方式,能够提供能够稳定地传输光信号的内窥镜。
附图说明
图1是第1实施方式的内窥镜的立体图。
图2是第1实施方式的内窥镜的光传输模块的剖视图。
图3是示出以往的内窥镜的弯曲部的动作的剖视图。
图4是示出以往的内窥镜的弯曲部的动作的剖视图。
图5是第1实施方式的内窥镜的弯曲部的长度方向的剖视图。
图6是第1实施方式的内窥镜的弯曲部的沿图5的VI-VI线的剖视图。
图7是示出第1实施方式的内窥镜的弯曲部的动作的剖视图。
图8是第1实施方式的变形例的内窥镜的光传输模块的剖视图。
图9是第2实施方式的内窥镜的弯曲部的长度方向的剖视图。
图10是第2实施方式的内窥镜的弯曲部的沿图9的X-X线的剖视图。
图11是第3实施方式的内窥镜的弯曲部的长度方向的剖视图。
图12是第3实施方式的内窥镜的弯曲部的沿图9的XII-XII线的剖视图。
具体实施方式
<第1实施方式>
如图1所示,本实施方式的内窥镜2是具有***部80、配设于***部80的基端部侧的操作部84、从操作部84延伸设置的通用缆线92以及配设于通用缆线92的基端部侧的连接器93的软性的电子内窥镜。
在***部80中按顺序连续设置有硬性前端部81、用于改***性前端部81的方向的弯曲部82以及挠性的细长的软性部83。
在硬性前端部81中配设有未图示的摄像光学单元、摄像元件90(图3)以及光传输模块1,其中,该光传输模块1是将来自摄像元件90(图3)的摄像信号(电信号)转换成光信号的E/O模块。摄像元件90是CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器或者CCD(ChargeCoupledDevice:电荷耦合元件)等。
如图2所示,光传输模块1具有光元件10、布线板20、保持部件(也称为套圈)40以及光纤50。在光传输模块1中,光元件10、布线板20以及保持部件40在光元件10的厚度方向(Z方向)上并列配置。即,在布线板20上安装有光元件10并且接合有保持部件40。
光元件10是具有发光部11的面发光激光芯片,该发光部11输出光信号的光。例如,俯视图尺寸为250μm×300μm的超小型的光元件10在主面上具有直径为20μm的发光部11以及向发光部11供给驱动信号的电极12。
另一方面,例如直径为125μm的光纤50由传输光的直径为50μm的芯和覆盖芯的外周的包层构成。
在粘接于光元件10上的大致长方体的保持部件40的贯通孔40H中***有光纤50的前端部,通过粘接剂55进行固定。通过将光纤50***于贯通孔40H,进行光元件10的发光部11与光纤50的定位。
在具有第1主面20SA和第2主面20SB的平板状的布线板20上具有作为光路的孔20H。而且,光元件10在该发光部11配置于与布线板20的孔20H对置的位置的状态下以倒装芯片的方式安装于第1主面20SA上。即,布线板20具有与光元件10的多个电极12分别接合的电极焊盘21。对于布线板20的基体,使用FPC基板、陶瓷基板、玻璃环氧树脂基板、玻璃基板以及硅基板等。
例如,作为光元件10的电极12的Au突起与布线板20的电极焊盘21进行超声波接合。此外,在接合部中也可以注入底填料或侧填料等粘接剂。
也可以在布线板20上印刷钎焊膏等并将光元件10配置于规定的位置之后,通过回流等使焊锡熔融来进行安装。此外,布线板20具有通过金属布线90M(图3)而与摄像元件90(图3)连接的电极焊盘(未图示)以及将从摄像元件90传输来的电信号向电极焊盘21传递的布线(未图示)。另外,布线板20也可以包含用于将从摄像元件90传输来的电信号转换成光元件10的驱动信号的处理电路。
如已经说明的那样,在保持部件40中形成有内径与所***的光纤50的外径大致相同的圆柱状的贯通孔40H。这里“大致相同”表示双方的直径实质上是“相同”的大小,使得光纤50的外周面与贯通孔40H的壁面成为抵接状态。例如,将贯通孔40H的内径制作成比光纤50的外径大1μm~5μm。
贯通孔40H除了圆柱状之外,只要是能够通过其壁面保持光纤50,则也可以是棱柱状。保持部件40的材质是陶瓷、Si、玻璃或者SUS等金属部件等。此外,保持部件40也可以是大致圆柱状或者大致圆锥状等。
保持部件40在贯通孔40H配置于与布线板20的孔20H对置的位置的状态下经由粘接层30接合于布线板20的第2主面20SB。此外,例如,由热硬化性树脂构成的粘接层30未配设于贯通孔40H与孔20H的对置区域。
而且,在操作部84上配设有操作弯曲部82的角度旋钮85,并且配设有将光信号转换成电信号的作为光传输模块的O/E模块91。连接器93具有与处理器(未图示)连接的电连接器部94以及与光源连接的光导连接部95。光导连接部95与光纤束连接,该光纤束将照明光引导到硬性前端部81。此外,在连接器93中,电连接器部94和光导连接部95也可以成为一体。
在内窥镜2中,摄像信号在硬性前端部81的光传输模块1中转换成光信号,经由贯穿***于***部80的较细的光纤50传输到操作部84。而且,通过配设于操作部84的O/E模块91,光信号再次转换成电信号,并且经由贯穿***于通用缆线92的金属布线50M传输至电连接器部94。即,在直径小的***部80内,经由光纤50传输信号,在不***于体内并且外径的限制较小的通用缆线92内经由比光纤50粗的金属布线50M进行传输。
此外,在O/E模块91配置于连接器部94的情况下,也可以将光纤50贯穿***通用缆线92直到电连接器部94。另外,在O/E模块91配设于处理器的情况下,也可以贯穿***光纤50直到连接器93。
若***部80变形,则有可能向贯穿***于内窥镜2的***部80的光纤50施加应力。尤其是由弯曲部82的弯曲操作引起的变形有可能使光纤50承受较大的应力。
例如,如图3所示,在以往的内窥镜102中,将弯曲部82为直线状态的(A)时的光纤50所贯穿***的路径长度L设定为L0。与此相对,若弯曲部82向(B)方向弯曲,则因为路径长度L变短,因此有可能向光纤50施加压缩应力。另一方面,若弯曲部82向(C)方向弯曲,则因为路径长度L变长,因此有可能向光纤50施加拉伸应力。
这里,如图4所示,在以往的内窥镜102中,对弯曲部82向(B)方向弯曲并且弯曲角为角度的情况进行说明。作为前提,假设即使镜体弯曲,镜体中央(x=0)的长度也保持L0不变。若光纤50的中心的贯穿***路径从弯曲部82的中心线(中心轴)O偏离偏移量x,则路径长度L从L0减小到L1。
L1=L0-ΔL(式1)
其中,ΔL=2πx
即,ΔL取决于偏移量x和弯曲角例如,在偏移量x=5mm、弯曲角度时,ΔL≒15mm。此外,弯曲部82的最大弯曲角根据规格而不同,也有360度以上的情况。
而且,如图5、图6所示,在实施方式的内窥镜2中,在弯曲部82的外周部80S的内部配设有形成了多个孔路70H1~70H5的多腔管70。而且,在贯穿***于弯曲部82的中心的孔路70H1中贯穿***有光纤50。
此外,在孔路70H2~70H4中,虽然未图示,但贯穿***有电布线以及通道等,在4个孔路70H5中分别贯穿***有用于进行弯曲部82的弯曲动作的操作线82M。
多腔管70由聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、氟树脂、硅橡胶或者乳胶等挠性树脂构成。
如图7所示,在实施方式的内窥镜2中,光纤50贯穿***于弯曲部82的中心。这里,中心是指与弯曲部82的长度方向垂直的剖面的圆的中心。即,以偏移量x≒0的方式配置光纤50。
内窥镜2在图5中,无论弯曲部82向(A)方向弯曲,还是向(B)方向弯曲,ΔL=0都成立,不向光纤50施加应力。
此外,因为偏移量x越小则向光纤50施加的应力越小,因此最优选x=0,但也可以不是x=0。即,偏移量x能够根据内窥镜的规格等进行选择,但例如只要x是3mm以下即可,优选是1mm以下。
在内窥镜2中,因为即使弯曲部82变形也不向光纤50施加较大的应力,因此能够稳定地传输光信号。
此外,贯穿***于软性部83的部分的光纤50也优选贯穿***于软性部83的中心。这是因为不会由于软性部83的变形而向光纤50施加应力。
<第1实施方式的变形例>
变形例的内窥镜2A具有图8所示的光传输模块1A。
在光传输模块1A中,在布线板20A的单面配设有光元件10A和保持部件40A。光元件10A的电极12A和布线板20A的电极焊盘21A通过引线接合布线49而连接。
具有容纳光元件10A的凹部的保持部件40A以贯通孔40H与光元件10A的发光部11对置的方式经由粘接层(未图示)接合于布线板20A。
光传输模块1A不需要在布线板上设置作为光路的孔,另外,因为只要进行光元件10A与保持部件40A这2者的对位即可,因此容易制造。
即,在内窥镜2的布线板上只要安装有光元件10A并且接合有保持部件40A即可。
<第2实施方式>
因为第2实施方式的内窥镜2B与内窥镜2等类似,因此对相同功能的结构要素标注相同的标号并且省略说明。
如图9和图10所示,在内窥镜2B的弯曲部82中,具有孔路72H的管72借助多个支撑部件73而配设于弯曲部82的中心。在弯曲部82的外周部80S的内表面固定有4根臂的支撑部件73以规定的间隔配置。支撑部件73的配置间隔例如是弯曲部82的长度的1/3~1/10。
而且,光纤50贯穿***于管72的孔路72H。
因为在内窥镜2B中,与内窥镜2同样地,光纤50贯穿***于弯曲部82的中心,因此即使弯曲部82变形也不向光纤50施加较大的应力,因此能够稳定地传输光信号。
另外,因为内窥镜2B的弯曲部82不是腔管,因此在弯曲部82的内部配置其它部件的自由度比内窥镜2高,因此容易设计。
此外,也可以在软性部83中配设被支撑部件73保持的管72。软性部83中的支撑部件73的配置间隔也可以比弯曲部82中的长。
<第3实施方式>
因为第3实施方式的内窥镜2B与内窥镜2等类似,因此对相同功能的结构要素标注相同的标号并且省略说明。
如图11和图12所示,在内窥镜2C的弯曲部82中,具有环74R的多个支撑部件74以环74R位于弯曲部82的中心的方式固定于外周部80S。在弯曲部82的内表面固定有3根臂的支撑部件74以规定的间隔配置。支撑部件74的配置间隔例如是弯曲部82的长度的1/3~1/10。
而且,光纤50贯穿***于多个环74R。
因为在内窥镜2C中,与内窥镜2、2B同样地,光纤50贯穿***于弯曲部82的中心,因此即使弯曲部82变形也不向光纤50施加较大的应力,因此能够稳定地传输光信号。
另外,内窥镜2C不需要用于供光纤50贯穿***的管等。
此外,也可以在软性部83中配设多个支撑部件74。软性部83中的支撑部件74的配置间隔也可以比弯曲部82中的长。
本发明不限于上述的实施方式和变形例等,在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种变更、组合以及应用。
本申请是以2013年11月18日在日本申请的日本特愿2013-238241号作为优先权的基础而申请的,上述所公开的内容在本申请说明书、权利要求书以及附图中被引用。
标号说明
1:光传输模块;2、2A~2C:内窥镜;10:光元件;20:布线板;40:保持部件;50:光纤;70:多腔管;72:管;80:***部;81:硬性前端部;82:弯曲部;83:软性部;90:摄像元件;91:O/E模块。
Claims (5)
1.一种内窥镜,其具有:
***部,其连续设置有硬性前端部、弯曲部以及软性部,该弯曲部用于改变所述硬性前端部的方向;以及
光纤,其贯穿***于所述***部的内部并且传输光信号,
在所述硬性前端部中配设有摄像元件、光元件、保持部件以及布线板,该光元件具有将所述摄像元件所输出的电信号转换成所述光信号的发光部,该保持部件具有供所述光纤的前端部***的贯通孔并且以所述贯通孔位于所述发光部上的方式配置,该布线板安装有所述光元件并且接合有所述保持部件,
该内窥镜的特征在于,
所述光纤贯穿***于所述弯曲部的中心。
2.根据权利要求1所述的内窥镜,其特征在于,
该内窥镜具有管,该管具有贯穿***于所述弯曲部的中心的孔路,
在所述孔路中贯穿***有所述光纤。
3.根据权利要求2所述的内窥镜,其特征在于,
所述管是具有多个孔路的多腔管。
4.根据权利要求1所述的内窥镜,其特征在于,
该内窥镜具有多个引导部件,该多个引导部件分别包含配置于所述弯曲部的中心的环,
在所述多个引导部件的所述环中贯穿***有所述光纤。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的内窥镜,其特征在于,
即使所述弯曲部弯曲变形也不向所述光纤施加应力。
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Application publication date: 20160629 |