CN113490449A - 内窥镜的前端单元及内窥镜 - Google Patents
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Abstract
内窥镜(1)的前端单元(20)设置于***部(2)的前端部(6),该前端单元(20)具备:电子模块(30),其至少具有光学***(31)以及电极(35);以及树脂制的前端框主体(21),其以光学***(31)的入射面(32)在外表面(22)露出且电极(35)在位于前端部(6)的内部的一面(23)露出的方式,通过嵌件成型一体地搭载有电子模块(30)。
Description
技术领域
本发明涉及搭载有设置于内窥镜的***部的前端的电子模块的前端单元及内窥镜。
背景技术
众所周知,内窥镜广泛用于生物体的体内(体腔内)的观察、处置等、或工业用的工厂设备内的检查、修理等。这样的内窥镜具有用于***到弯曲的管路的***部。在这样的内窥镜中,已知在***部的前端部设置有作为电子模块的摄像装置等的结构。
作为电子模块的以往的摄像装置,虽然不是内窥镜用,但例如在国际公开WO2008-102575号公报中公开。以往的摄像装置为如下技术:在树脂板的内部嵌件成型导电部件,使该导电部件与来自摄像元件的布线和基板的布线导通。
该以往的摄像装置构成为,嵌件成型有导电部件的树脂板安装于摄像元件的背面,成为使在树脂板表面露出的端子与基板等其他部件的端子电连接的构造。
然而,在现有的摄像装置中,在嵌件成型树脂板之后,需要搭载不同的基板等布线构成部件并使其电连接。由此,以往的摄像装置的部件数量增加,并且要求端子彼此的对位的精度,因此存在组装工时增加而制造成本变高的问题。
进而,现有的摄像装置存在难以实现布线构成部件的搭载位置的精度、稳定的电连接且成品率低的课题。
因此,本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种内窥镜的前端单元及内窥镜,它们能够稳定地进行嵌件成型的电子模块的电连接,提高成品率,降低制造成本。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的一个方式的内窥镜的前端单元设置于***部的前端部,其具备:电子模块,其至少具有光学***及电极;以及树脂制的前端框主体,其以上述光学***的入射面在该前端框主体的外表面露出,且上述电极在位于上述前端部的内部的一面露出的方式,通过嵌件成型一体地搭载有上述电子模块。
本发明的一个方式的内窥镜在***部的前端部设置有前端单元,该前端单元具有:电子模块,其至少具有光学***及电极;以及树脂制的前端框主体,其以上述光学***的入射面在该前端框主体的外表面露出,且上述电极在位于上述前端部的内部的一面露出的方式,通过嵌件成型一体地搭载有上述电子模块。
发明效果
根据本发明,能够提供一种内窥镜的前端单元及内窥镜,它们能够稳定地进行嵌件成型的电子模块的电连接,提高成品率,降低制造成本。
附图说明
图1是示出本发明的一个方式的内窥镜的外观的图。
图2是示出本发明的一个方式的内窥镜的、***部的前端部分的结构的立体图。
图3是示出本发明的一个方式的内窥镜的、***部的前端部的结构的主视图。
图4是示出本发明的一个方式的内窥镜的、沿着图3的IV-IV线的***部的前端部分的结构的剖视图。
图5是本发明的一个方式的内窥镜的、从正面侧观察摄像单元的立体图。
图6是本发明的一个方式的内窥镜的、从背面侧观察摄像单元的立体图。
图7是示出本发明的一个方式的内窥镜的、前端单元的结构的剖视图。
图8是示出本发明的一个方式的内窥镜的、沿着图8的IX-IX线的前端单元的结构的剖视图。
图9是示出本发明的一个方式的内窥镜的、嵌件成型于前端框的摄像单元的电极露出的一例的局部剖视图。
图10是示出本发明的一个方式的内窥镜的、嵌件成型于前端框的摄像单元的电极露出的另一例的局部剖视图。
图11是示出本发明的一个方式的内窥镜的、通过激光、磨削等对前端框进行加工而使摄像单元的电极露出的结构的局部剖视图。
图12是示出本发明的一个方式的内窥镜的、嵌件成型于前端框的摄像单元的局部剖视图。
图13涉及本发明的一个方式的内窥镜的第一变形例,是示出在前端框的表面形成有导电图案的成型电路部件的前端单元的结构的剖视图。
图14是示出本发明的一个方式的内窥镜的、沿着图13的XIV-XIV线的前端单元的结构的剖视图。
图15是示出本发明的一个方式的内窥镜的、沿着图14的XV-XV线的前端单元的结构的剖视图。
图16示出本发明的一个方式的内窥镜的、嵌件成型于前端框的摄像单元的电极露出的一例,示出形成有导电图案的成型电路部件的前端单元的结构的局部剖视图。
图17示出本发明的一个方式的内窥镜的、嵌件成型于前端框的摄像单元的电极露出的另一例,示出形成有导电图案的成型电路部件的前端单元的结构的局部剖视图。
图18是示出本发明的一个方式的内窥镜的、通过激光、磨削等对前端框进行加工而使摄像单元的电极露出、形成有导电图案的成型电路部件的前端单元的结构的局部剖视图。
图19涉及本发明的一个方式的内窥镜的第二变形例,是示出在摄像单元上连接有柔性印刷基板的前端单元的结构的剖视图。
图20涉及本发明的一个方式的内窥镜的第三变形例,是示出在摄像单元预先连接有柔性印刷基板、嵌件成型于前端框的前端单元的结构的剖视图。
图21涉及本发明的一个方式的内窥镜的第四变形例,是示出保持连接有柔性印刷基板的摄像单元的保持部件的结构的立体图。
图22是示出本发明的一个方式的内窥镜的、与保持部件一起将连接有柔性印刷基板的摄像单元嵌件成型于前端框的前端单元的结构的剖视图。
图23涉及本发明的一个方式的内窥镜的第五变形例,示出在前端框上在前端面设置有观察窗,嵌件成型有图像传感器为横置的摄像单元的***部的前端部分的结构的局部剖视图。
图24是示出本发明的一个方式的内窥镜的、在前端框上在与前端面正交的侧面设置观察窗,嵌件成型有图像传感器为横置的摄像单元的***部的前端部分的结构的局部剖视图。
图25是示出本发明的一个方式的内窥镜的、在前端框上在与前端面正交的侧面设置观察窗、嵌件成型有图像传感器为纵置的摄像单元的***部的前端部分的结构的局部剖视图。
图26是示出本发明的一个方式的内窥镜的、在前端框上在与前端面具有规定角度的斜面设置有观察窗,嵌件成型有图像传感器为纵置的摄像单元的***部的前端部分的结构的局部剖视图。
图27是示出本发明的一个方式的内窥镜的、在前端框上在与前端面具有规定角度的斜面设置观察窗,嵌件成型有图像传感器为横置的摄像单元的***部的前端部分的结构的局部剖视图。
图28是示出本发明的一个方式的内窥镜的、具有使用晶片级光学技术制作的摄像用透镜单元的摄像单元的结构的立体图。
具体实施方式
以下,对本发明的内窥镜的前端单元以及内窥镜的一个方式进行说明。另外,在以下的说明中,应该注意的是,基于各实施方式的附图是示意性的,各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比率等与现实不同,有时在附图的相互之间也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。
另外,在以下的结构说明中的内窥镜中,例示了气管镜、泌尿器镜等***部为细径的内窥镜,但并不限定于此,也能够应用于为了***到生物体的上部或下部的消化器官而***部具有挠性的所谓软性镜、外科用的***部为硬质的所谓硬性镜。
以下,基于附图对本发明的一个方式的内窥镜进行说明。
如图1所示,作为本实施方式的电子内窥镜的内窥镜1主要由形成为细长管状的***部2、与该***部2的基端连接设置的操作部3、从该操作部3延伸设置的作为内窥镜线缆的通用线缆4、配设在该通用线缆4前端的内窥镜连接器5等构成。
***部2是从前端侧起依次连接设置前端部6、弯曲部7以及挠性管部8而形成且具有挠性的管状部件。其中,在前端部6收纳配置有作为后述的摄像装置的摄像单元30、照明单元等。
弯曲部7是构成为通过操作部3的操作部件中的弯曲杆13的转动操作而能够向***部2的上下2方向(UP-DOWN)主动地弯曲的机构部位。
另外,弯曲部7并不限定于向上下2方向主动弯曲的类型,也可以是能够向除了上下方向之外还包括左右方向在内的4个方向(通过上下左右的操作绕轴的整周方向、UP-DOWN/LEFT-RIGHT)弯曲的类型,也可以是仅向上(UP)方向这1个方向弯曲的类型,还可以是不具有基于弯曲杆13的主动地弯曲的机构而仅被动地弯曲的类型。
挠性管部8是以能够被动地挠曲的方式具有柔软性而形成的管状部件。在该挠性管部8的内部,除了后述的处置器具贯插通道之外,还贯插有从内置于前端部6的摄像装置延伸、进而从操作部3向通用软线4的内部延伸设置的摄像线缆、用于对来自光源装置的照明光进行导光并使其从前端部6射出的后述的光导束等(在此,均未图示)。
操作部3由设置于前端侧并覆盖挠性管部8的基端而与挠性管部8连接的弯折防止部9、与该弯折防止部9连接设置且在使用者使用内窥镜1时由手把持的把持部10、对设置于该把持部10的外表面的各种内窥镜功能进行操作的操作单元、处置器具贯插部11、吸引阀15等构成。
作为设置于操作部3的操作单元,例如有进行弯曲部7的弯曲操作的弯曲杆13、用于进行送气送水操作或吸引操作、与摄像单元、照明单元等分别对应的操作的多个操作部件14等。
处置器具贯插部11具有***各种处置器具(未图示)的处置器具贯插口,是在操作部3的内部经由分支部件与处置器具贯插通道(未图示)连通的结构部。
在该处置器具贯插部11中,配置有用于对处置器具贯插口进行开闭的盖部件,且配设有构成为相对于该处置器具贯插部11拆装自如(能够更换)的钳子栓12。另外,处置器具贯插通道成为在操作部3的内部通过分支部件也与吸引阀15连通的结构。
通用线缆4是如下的复合线缆:从***部2的前端部6贯插于该***部2内部而到达操作部3,贯插有信号线缆束、对来自光源装置(未图示)的照明光进行传输的光导束等。
内窥镜连接器5构成为在侧面部具有连接信号线缆的电连接器部16,并且具有光源连接器部17等,该信号线缆连接在内窥镜与作为外部设备的视频处理器(未图示)之间,该光源连接器部17具有连接后述的光导束及电缆(未图示)的光源连接插头18,后述的光导束及电缆连接在内窥镜与作为外部设备的光源装置之间。
在此,基于图2至图4,对本实施方式的内窥镜1的***部2的前端部分的结构进行说明。另外,在以下的说明中,关于***部2的公知的结构,省略说明。
如图2及图3所示,***部2的前端部6在此具有构成呈炮弹形状的树脂制前端框的前端框主体21。前端框主体21设置有:设置于摄像单元30的光学***31的入射面32,其供观察光入射到前端面22,在此为矩形状的观察窗;以及1个照明光学***26,其在此为大致圆形的照明窗。另外,在前端框主体21设置有使处置器具等进出的通道25的开口部。另外,照明光学***26并不限定于1个,也可以是多个。
该前端框主体21在基端外周部分包覆有成为弯曲部7的外皮的弯曲橡胶28的前端部分。并且,弯曲橡胶28在前端部分的外周设置有绕线粘接部27,并固定于前端框主体21的基端外周部。
如图4所示,在前端部6的前端框主体21内设置有摄像单元30。由前端框主体21和与该前端框主体21一体地嵌件成型的摄像单元30构成本实施方式的内窥镜1的前端单元20。
在本实施方式中,作为电子模块的一个实施例,应用作为摄像装置的摄像单元30来进行说明。另外,作为电子模块,有透镜等光学***;图像传感器;光学***和图像传感器;图像传感器和基板;包含光学***、图像传感器以及线缆;包含光学***、图像传感器以及保持部件;包含光学***、图像传感器、基板以及保持部件、包含光学***、图像传感器、线缆以及保持部件;包含光学***、图像传感器、基板、线缆以及保持部件等的结构。
另外,这里的前端框主体21由2个部件构成,成为在摄像线缆48的信号线47分别与作为摄像单元30的电端子的多个电极35电连接后,将罩体21a粘接嵌合的结构。
另外,前端框主体21是具有罩体21a的2个部件,以使摄像线缆48的信号线47容易通过焊料等与摄像单元30的多个电极35连接,但也可以做成仅成型为1个部件的结构。
另外,摄像单元30被装填在未图示的模具中,成为与树脂制的前端框主体21一体成型(嵌件成型)的结构。关于该摄像单元30的结构,在后面详细说明。
前端部6的前端框主体21在基端部分嵌合有设置在弯曲部7内的最前端的第一弯曲块41。在该最前端弯曲块41的基端转动自如地连结有第二弯曲块42,在弯曲部7内转动自如地连接设置有多个弯曲块。
包含这些第一弯曲块41和第二弯曲块42的多个弯曲块被弯曲橡胶28包覆。另外,包含第一弯曲块41和第二弯曲块42的多个弯曲块根据弯曲杆13的操作,通过未图示的2根弯曲操作线被牵引松弛而分别转动,弯曲部7主动地向上下2方向弯曲。
前端框主体21在通道25的基端部分嵌合有金属制的管连接管43。在该管连接管43的基端连接有作为处置器具通道的通道管44的前端。
另外,这些金属制的管连接管43等也可以通过嵌件成型而与前端框主体21一体形成。
通过嵌件成型金属制的管连接管43等,能够提高前端框主体21的基端部分的刚性,并且能够使前端框主体21薄壁化,能够减小外径。
由此,能够使内窥镜的前端部6、弯曲部7小型化。而且,不需要组装管连接管43的工序,其结果是,组装工时减少,因此还引起成本降低。
在此,以下基于图5以及图6对本实施方式的摄像单元30的结构进行说明。
图5以及图6所示的摄像单元30具有由使用晶片级光学技术制作的层叠体构成的光学***31。光学***31包括至少1个透镜,在图像传感器34的受光面形成被摄体像。具有摄像元件的图像传感器34沿着摄影光轴O连接设置,在此成为矩形块状的摄像封装,该摄像元件作为粘贴在该光学***31上的CCD、CMOS等电子部件。
另外,光学***31例如是通过制作多个透镜晶片并将这些透镜晶片层叠、切割等而制造的,该透镜晶片在玻璃基板等基材上形成有透镜。
设置于摄像单元30的被摄体侧的光学***31的表面成为供来自被摄体的光入射的入射面(摄像单元30的前端面)32,但除了该入射面32以外的侧面(摄像单元30的侧面)33需要被遮光。通过将摄像单元30与前端框主体21一体地嵌件成型,能够对光学***31的除了入射面32以外的侧面33进行遮光。
另外,若通过在光学***31的入射面或者射出面上形成曲面形状而使其具有屈光力,则光学***31能够视为光学透镜(凸透镜、凹透镜)。在该情况下,光学***31构成在作为摄像元件的图像传感器34的受光面形成被摄体像所需的透镜。
在图像传感器34的背面设置有多个、在此为4个作为电极的电极35,该电极35为焊球。另外,电极35并不限定于焊球,也可以是引线框、销状等的端子。另外,摄像单元30也可以构成为通过透镜保持框来保持多个物镜光学***。
如图7和图8所示,该摄像单元30通过嵌件成型以前端框主体21的长度轴C与光学***31的摄影光轴O大致平行的方式,与前端框主体21一体地形成,搭载于前端框主体21。
此时,摄像单元30以如下方式搭载于前端框主体21:摄影光轴O的光进入的光学***31的入射面32在前端框主体21的作为外表面的前端面22露出,图像传感器34的电极35的至少一部分从成为前端部6的内部的前端框主体21的基端侧的一面23突出而露出。
即,前端框主体21以如下方式利用树脂成型,即,以使摄像单元30的光学***31的入射面32的全部或入射面32中的至少在图像传感器34的有效摄像区域形成光学像所需的光入射的区域在外表面露出、且图像传感器34的电极35的至少一部分从位于前端部6的内部的前端框主体21的基端侧的一面23突出而露出的方式,使装填于模具的摄像单元30成为一体。
摄像单元30的光学***31设置成朝向比前端框主体21的作为外表面的前端面22靠前端***部侧的被检体侧稍微突出。由此,光学***31的表面(取入来自被摄体的光的入射面)从前端面22突出,由此,成为污物难以积存的结构,清洗、杀菌性提高,能够降低患者的交叉感染风险。
另外,在通过使光学***31稍微突出而使侧面33的一部分露出、产生杂散光、光斑等的情况下,也可以用树脂等覆盖露出的侧面33的一部分来进行遮光。
另外,图8所示的孔部29是光导束、照明透镜等照明光学***用的配置孔。另外,在此,例示了将摄像单元30嵌件成型于前端框主体21的结构,但例如也可以与摄像单元30同样地将具有LED等光源的照明***的电子模块等嵌件成型于前端框主体21。
另外,孔部29也可以在前端框主体21设置多个,也可以将其中的几个作为与照明光学***不同的用途、例如送气送水、吸引机构、处置用的钳子孔等来使用。
另外,作为使摄像单元30的电极35从前端框主体21的一面23露出的结构,如图9所示,成为以电极35的一部分从一面23突出而露出的方式,在前端框主体21嵌件成型摄像单元30的方式。
另外,作为使摄像单元30的电极35从前端框主体21的一面23露出的结构,也可以如图10所示,成为以在一面形成使摄像单元30的图像传感器34的背面整体露出的凹部状的阶梯部23a的方式,在前端框主体21嵌件成型摄像单元30的方式。
进而,作为使摄像单元30的电极35从前端框主体21的一面23露出的结构,也可以在以电极35埋设于前端框主体21的方式将摄像单元30嵌件成型之后,如图11所示,通过激光加工、磨削加工等削掉一面23侧的树脂而形成凹部23b而使电极35露出。
而且,如图12所示,也可以在从前端框主体21的前端面22露出的摄像单元30的光学***31设置锥形面31a,在切除的部位填充形成前端框主体21的树脂,以覆盖该锥形面31a。
通过这样的结构,前端框主体21的树脂成为止动件而抑制摄像单元30的光学***31,防止摄像单元30向被摄体侧偏移或脱落。
如以上那样构成的本实施方式的内窥镜1的前端单元20成为通过嵌件成型将摄像单元30一体地搭载于前端框主体21的构造。
并且,内窥镜1的前端单元20构成为,以使摄像单元30的光学***31和背面的电极35在前端框主体21露出的方式嵌件成型,从而能够容易地将摄像线缆48的信号线47与摄像单元30的电极35电连接。
由此,内窥镜1的前端单元20通过焊料等将摄像线缆48的信号线47与在前端框主体21的一面23露出的摄像单元30的电极35连接,从而能够容易地组装而降低制造成本。
另外,由于将摄像线缆48的信号线47单独与摄像单元30的电极35连接,因此能进行稳定的电连接,成品率提高。
根据以上的说明,本实施方式的内窥镜1的前端单元20构成为能够稳定地进行嵌件成型的摄像单元30的电连接,提高成品率,降低制造成本。
(第一变形例)
如图13至图15所示,前端框主体21也可以设为,在位于前端部6内的作为一背面的一面23、和与该一面23连接的作为一侧面的内表面24通过激光加工与金属镀敷、遮蔽和金属镀敷等而在表面形成有布线及电极的导电图案40而得到的成型电路部件(MID:MoldInterconnect Device)。
构成该布线以及电极的导电图案40与摄像单元30的电极35电连接而形成于前端框主体21的一面23以及内表面24的表面。
而且,在前端框主体21的内表面24形成的多个、在此为4个导电图案40分别通过焊料等电连接有摄像线缆48的信号线47。
这样,通过将前端框主体21设为树脂制的成型电路部件(MID),即使前端框主体21的形状复杂,也能够经由导电图案40稳定地进行嵌件成型的摄像单元30和摄像线缆48的信号线47的电连接。
进而,成型电路部件(MID)的前端单元20不需要布线基板等,并且,不需要这些基板等的组装工序,能够实现结构的简化和成本降低。另外,前端框主体21由于不要求用于进行嵌件成型的摄像单元30与布线基板等的电连接的部件精度,因此组装性也提高,能够实现小型化。
另外,关于前端单元20,能够极力消除金属制的框类,能够使内窥镜1的前端部6小型化(细径化、缩短硬质长度)。
另外,前端单元20通过在位于前端部6内的一面23以及内表面24将摄像线缆48的信号线47与导电图案40电连接的结构,能够容易地将芯线以及屏蔽电连接。例如,在比摄像单元30大的区域形成导电图案40,能够连接信号线47。
另外,前端框主体21也可以在摄像单元30、电极35等的周围的表面进一步形成导电图案(未图示),由此也能够得到屏蔽效果。
然而,如图16所示,在摄像单元30的电极35的一部分从一面23突出而露出的方式的情况下,与各电极35电连接的多个导电图案40形成在前端框主体21的一面23以及内表面24。
另外,如图17所示,在摄像单元30的图像传感器34的背面整体露出的方式的情况下,与各电极35电连接的多个导电图案40从图像传感器34的背面和前端框主体21的台阶部23a的表面形成于一面23以及内表面24。
并且,如图18所示,在通过激光加工、磨削加工等削掉一面23侧的树脂而使图像传感器34的电极35露出的方式的情况下,与各电极35电连接的多个导电图案40从通过激光加工、磨削加工等而形成于前端框主体21的凹部23b的表面形成到一面23以及内表面24。
另外,也能够通过使对摄像单元30的图像传感器34进行稳定驱动的电容器(未图示)等电子部件介于导电图案40上而安装于图像传感器34的附近。
(第二变形例)
如图19所示,也可以采用使柔性印刷基板(FPC)50介于前端单元20的摄像单元30的电极35与摄像线缆48的信号线47之间而进行电连接的结构。
由此,成为如下的简单的结构:能够通过焊料等将与摄像单元30电连接并从前端框主体21的一面23向基端侧延伸设置的FPC50上露出的电极、与摄像线缆48的信号线47连接。
也可以将对摄像单元30的图像传感器34进行稳定驱动的电容器37等电子部件设置于处于图像传感器34的附近的FPC50。
另外,介于摄像单元30与摄像线缆48的信号线47之间的基板并不限定于FPC50,也可以是陶瓷基板、玻璃环氧基板、硅基板、玻璃基板等各种基板。
(第三变形例)
如图20所示,柔性印刷基板(FPC)50也可以构成为,预先与摄像单元30的电极35连接,将FPC50与摄像单元30一起装填到未图示的模具中,通过嵌件成型与树脂制的前端框主体21一体成型。
在此,在FPC50上露出的电极以从前端框主体21的一面23向基端侧突出的方式露出,成为能够通过焊料等连接摄像线缆48的信号线47的简单的结构。
进而,也可以构成为,通过GND线52将形成于前端框主体21的外周部的GND电极51与FPC50电连接。由此,能够确保更大的GND区域,能够稳定地驱动图像传感器34。
另外,也可以不连接该GND电极51和FPC50,而将GND电极51与最前端弯曲块41、弯曲操作线、线缆综合护套等电连接,作为摄像单元30的静电对策。
另外,前端框主体21也可以是表面形成有GND电极51的树脂制的成型电路部件(MID)。
另外,也可以代替FPC50而设为陶瓷基板、玻璃环氧基板、硅基板、玻璃基板等各种基板。
(第四变形例)
如图21和图22所示,也可以构成为,设置摄像单元30和保持与该摄像单元30电连接的柔性印刷基板(FPC)50的保持部件60,将保持部件60与摄像单元30和FPC50一起装填到未图示的模具中,通过嵌件成型与树脂制的前端框主体21一体成型。
另外,保持部件60由2个臂部件构成。在各臂部件在前端部分设置有抑制摄像单元30的光学***31的脱落防止用的爪部61。
并且,臂部件设置有固定于摄像单元30的侧面33的固定部62和从该固定部62向基端侧延伸的引线部63。2个固定部62通过夹着对置的2个侧面33来保持摄像单元60。或者,固定部62也可以通过粘接剂固定于摄像单元的侧面33。
如果通过将固定部62粘接于侧面63而能够保持摄像单元30,则不必设置2个臂部件。通过设置至少一个臂部件,从而满足所需的功能。固定部62的形状也可以是图示的板状的形状以外的形状,例如把持摄像单元60那样的形状。
FPC50在前端侧设置有第一连接部50A,在基端侧设置有第二连接部50C,在这2个连接部之间设置有中继部50B。在第一连接部50A形成有与图像传感器34的电极35电连接的连接焊盘,在第二连接部50C形成有与电子部件(线缆引线、电容器、半导体元件等)焊接的连接焊盘。在中继部50B形成有将这些连接焊盘电连接的布线图案。
通过预先将保持部件60固定于要嵌件成型的摄像单元30和FPC50,容易进行对模具的定位。通过将摄像单元30一体成型于前端框主体21而制造出的前端部6具有以下所示的构造上的特征。作为摄像单元30的光学***31的入射面32的表面从前端框主体21的前端面22露出。
臂部件的前端侧的端面61从前端框主体21的前端面22露出。进而,臂部件的固定部62位于前端框主体21的内部,但引线部63向基端侧延伸,由此从前端框主体21的一面23突出,向前端框主体21的外部露出。
也可以通过某些导电部件将该露出的引线部件63与内窥镜的GND连接。FPC50的第一连接部位于前端框主体21内,中继部50B向基端侧延伸,由此从前端框主体21的一面23突出,上述第二连接部向前端框主体21的外部露出。FPC50的至少第一连接部需要位于前端框主体21内。关于中继部50B,需要的部分位于前端框主体21内,其他部分向前端框主体21的外部露出。
另外,保持部件60能够自由地选择材质,例如,通过由导电性部件形成,能够成为释放施加于内窥镜1的***部2的前端部6的静电、高频等的电流的路径。另外,在保持部件60成为释放静电、高频等的电流的路径的情况下,通过仅在图像传感器34的附近增大图像传感器34与保持部件60的距离,静电、高频等的电流更加难以施加于图像传感器34。由此,能够成为对静电、高频的耐性高的内窥镜。
(第五变形例)
在上述的前端框主体21中嵌入的摄像单元30的结构例示了如下的所谓直视型内窥镜的结构,即,与前端框主体21的长度轴C大致平行的摄影光轴O的被摄体像的光所入射的光学***31的入射面32与设置于内窥镜1的前端部6的前端框主体21的前端面22在同一面内、或者比前端框主体21的前端面22突出,具有摄影光轴O的被摄体像的光直线地入射到图像传感器34;但也可以设为以下说明的各种内窥镜1的方式。
如图23所示,摄像单元30配设为,光学***31的入射面32与前端框主体21的前端面22在同一面内,或者比前端框主体21的前端面22突出,图像传感器34与前端面22正交地横向配设。另外,摄像单元30在光学***31上设置有棱镜单元、反射镜等光学元件(未图示),光学元件具有将具有摄影光轴O的被摄体像的光向与前端框主体21的长度轴C大致正交(摄影光轴O与前端框主体21的长度轴C的交叉角度θ≈90度)的方向折射的折射面。
由此,入射到光学***31的摄影光轴O的光入射到与长度轴C平行的横置的图像传感器34。这里的内窥镜1是所谓直视型的方式。通过采用该结构,能够缩短硬质长度。
如图24所示,摄像单元30配设为,光学***31的入射面32和与前端框主体21的前端面22大致正交的侧面28在同一面内、或者比侧面28突出,具有与前端框主体21的长度轴C大致正交(摄影光轴O与前端框主体21的长度轴C的交叉角度θ≈90度)的摄影光轴O的被摄体像的光直线地入射到与长度轴C平行的横置的图像传感器34。
这里的内窥镜1是所谓侧视型的方式。通过采用该结构,能够观察内窥镜的侧面方向,在狭窄的管状的体腔内等,能够以最小限度的内窥镜的弯曲来观察体腔。
如图25所示,摄像单元30配设为,光学***31的入射面32与前端框主体21的侧面28在同一面内、或者比侧面28突出,并设置有棱镜单元、反射镜等光学元件(未图示),光学元件具有使具有摄影光轴O的被摄体像的光向与前端框主体21的长度轴C大致正交(摄影光轴O与前端框主体21的长度轴C的交叉角度θ≈90度)的方向折射的折射面,图像传感器34以与长度轴C正交的纵置的方式配设。
这里的内窥镜1也是所谓侧视型的方式。通过采用该结构,能够观察内窥镜的侧面方向,在狭窄的管状的体腔内等,能够以最小限度的内窥镜的弯曲来观察体腔。进而,能够使内窥镜细径化。
如图26所示,摄像单元30配设为,光学***31的入射面32与相对于前端框主体21的前端面22具有规定的角度的斜面29在同一面内,或者比斜面29突出。
在摄像单元30的光学***31中,设置有棱镜单元、反射镜等光学元件(未图示),光学元件将具有摄影光轴O的被摄体像的光折射相对于前端框主体21的长度轴C小于90度的规定的角度θ(摄影光轴O与前端框主体21的长度轴C的交叉角度θ<90度)。
另外,此处的摄像单元30以图像传感器34与前端框主体21的前端面22平行且与长度轴C正交的纵置的方式配设。即,内窥镜1是所谓的斜视型的方式。通过采用该结构,能够以最小限度的内窥镜的弯曲来观察斜视方向。
如图27所示,摄像单元30配设为,光学***31的入射面32和相对于前端框主体21的前端面22具有规定的角度的斜面29在同一面内,或者比斜面29突出。
在摄像单元30的光学***31中,设置有棱镜单元、反射镜等光学元件(未图示),光学元件将具有摄影光轴O的被摄体像的光折射相对于前端框主体21的长度轴C小于90度的规定的角度θ(摄影光轴O与前端框主体21的长度轴C的交叉角度θ<90度)。
另外,这里的摄像单元30以图像传感器34与前端框主体21的前端面22大致正交的横置的方式配设。即,内窥镜1也是所谓的斜视型的方式。通过采用该结构,能够以最小限度的内窥镜的弯曲来观察斜视方向。并且,由于能够由简易的棱镜单元、反射镜等光学元件(未图示)构成,因此能够降低成本。
另外,在本实施方式中,作为功能部件之一而设置于前端框主体21的摄像单元30例如如图28所示,由如下的CSP(Chip Size Package:芯片尺寸封装)构成,该CSP一体地封装有:摄像用透镜单元55,其由使用晶片级光学技术而制作的透镜层叠体构成;玻璃罩56;以及作为摄像元件的图像传感器34,其经由粘接层57而粘贴于玻璃罩56。
在这样的摄像单元30中,摄像用透镜单元55例如是通过制作多个透镜晶片并对这些透镜晶片进行层叠、切割等而制造的,该透镜晶片在玻璃基板等基材上形成有透镜。
因此,本实施方式的摄像用透镜单元55成为俯视形状呈矩形形状且不具有透镜框的透镜单元。另外,图像传感器34也由于切割等而形成为俯视形状为矩形形状,因此本实施方式的摄像单元30整体呈大致长方体形状。
并且,摄像用透镜单元55具有虚线所示的作为光学有效区域的有效摄像区域58。形成光学像的光入射到该有效摄像区域58。
另外,在电子模块的结构中,除了摄像单元30之外,还包括无源元件(电阻、线圈等)、有源元件(晶体管、IC等)、发光装置(LED、激光二极管、灯等)、观测、通信设备、例如温度观测装置、湿度观测装置、体内信息的测定装置、无线传输装置等。
以上的实施方式以及变形例所记载的发明并不限定于这些实施方式以及变形例,除此之外,在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内实施各种变形。而且,在上述实施方式以及变形例中,包含各种阶段的发明,能够通过所公开的多个结构要件中的适当的组合来提取各种发明。
例如,即使从实施方式以及变形例所示的全部结构要件中删除几个结构要件,也能够解决所述的课题,在能够得到所述效果的情况下,能够将删除了该结构要件的结构作为发明而提取。
(附记)
一种内窥镜的前端单元,其设置于***部的前端部,其具备:
摄像单元,其至少具有光学***和图像传感器;
柔性基板,其形成有与上述图像传感器的电极电连接的第一连接部和连接电子部件的第二连接部;
臂部件,其配置(粘接)于上述摄像单元的对置的侧面;以及,
树脂制的前端框主体,其通过嵌件成型一体地搭载有上述摄像单元、上述柔性基板、上述臂部件,
上述摄像单元中,仅上述光学***的表面从前端框主体的前端面露出,
上述臂部件中,前端侧的端面从前端框主体的前端面露出,固定(粘接)有上述摄像单元的固定部存在(嵌入)于前端框主体,基端侧的引线部从位于前端框主体的内部的一面露出,
上述柔性基板的至少上述第一连接部存在(嵌入)于前端框主体内,上述第二连接部露出。
另外,关于上述臂部件,在上述实施方式中例示了一对保持部件,但只要至少有1个即可。另外,上述柔性基板在上述第一连接部配置有与图像传感器的电极电连接的连接焊盘,在上述第二连接部配置有连接电容器、引线等的连接焊盘。
并且,上述臂部件能够部分地分割,除了端面以外,还具有固定部(粘接或把持摄像单元而固定摄像单元的部分)和引线部(向基端方向延伸而伸出的露出部分)。
Claims (6)
1.一种内窥镜的前端单元,其设置于***部的前端部,其特征在于,具备:
电子模块,其至少具有光学***及电极;以及
树脂制的前端框主体,其以所述光学***的入射面在该前端框主体的外表面露出、且所述电极在位于上述前端部的内部的一面露出的方式,通过嵌件成型一体地搭载有上述电子模块。
2.根据权利要求1所述的内窥镜的前端单元,其特征在于,
所述光学***的所述入射面与所述前端框主体的所述外表面配设在同一面内,或者所述光学***的所述入射面比所述前端框主体的所述外表面向前端***部方向突出。
3.根据权利要求1所述的内窥镜的前端单元,其特征在于,
所述电子模块是具有图像传感器的摄像单元。
4.根据权利要求1所述的内窥镜的前端单元,其特征在于,
所述电极以至少一部分从所述一面突出的方式露出。
5.根据权利要求1所述的内窥镜的前端单元,其特征在于,
上述前端框主体是在表面形成有与上述电极电连接的导电图案的成型电路部件。
6.一种内窥镜,其特征在于,
在***部的前端部设置有权利要求1所述的前端单元。
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