JP5366722B2

JP5366722B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JP5366722B2
Application number: JP2009201571A
Authority: JP
Inventors: 佳寛小幡; 和之山本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: JP2011050545A

Description

本発明は、内視鏡に関する。

図４に示すように、内視鏡１は一般に、先端硬性部２の内部空間２ａに撮像素子ユニット３を収納した基本構成を有する。

撮像素子ユニット３は、固体撮像素子４と、固体撮像素子４の後方に位置する駆動回路基板５と、固体撮像素子４の外周側面４ａから駆動回路基板５に延び、固体撮像素子４と駆動回路基板５を電気的に接続するリード線６と、駆動回路基板５の背面５ａに接続され、固体撮像素子４からリード線６を介して駆動回路基板５に送られた撮像信号を伝送する信号伝送ケーブル７とを有している。

従来、撮像素子ユニット３は、固体撮像素子４、駆動回路基板５、リード線６及び信号伝送ケーブル７を、固体撮像素子４の外周側面４ａとリード線６の接続部（超音波溶接部）８Ａ及び駆動回路基板５の背面５ａと信号伝送ケーブル７の接続部（半田付け部）８Ｂを覆って、エポキシ樹脂からなる接着剤９でモールドして固定していた（特許文献１）。

特開２００２−６５５９９号公報

しかしながら、エポキシ樹脂からなる接着剤９は熱膨張係数（熱膨張率）及び硬化収縮率（反応収縮率）が高く、この接着剤９で撮像素子ユニット３を一様に埋めているので、内視鏡組立時には、接着剤９が加熱硬化時に熱膨張する一方硬化が進むと収縮して、固体撮像素子４の外周側面４ａとリード線６の接続部８Ａに負荷が掛かるという問題がある。また、内視鏡使用時にも、固体撮像素子４の発熱により接着剤９が熱膨張して、固体撮像素子４の外周側面４ａとリード線６の接続部８Ａに負荷が掛かる。すなわち、接続部８Ａ近傍の接着剤９が熱膨張及び硬化収縮して、リード線６が固体撮像素子４の外周側面４ａから引き剥がされる（断線する）と、良好な画像を得ることができなくなる。

一方、駆動回路基板５の背面５ａと信号伝送ケーブル７の接続部８Ｂには、内視鏡１の湾曲動作に伴う捩れ運動と屈曲運動による負荷が繰り返し掛かるため、駆動回路基板５と信号伝送ケーブル７を強固に固定して、駆動回路基板５と信号伝送ケーブル７の断線を防止することが必要である。

本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、駆動回路基板の背面と信号伝送ケーブルを強固に固定するとともに、固体撮像素子の外周側面とリード線を、接着剤の熱膨張及び硬化収縮による影響を受けることなく接続することができる内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡は、固体撮像素子；前記固体撮像素子の後方に位置する駆動回路基板；前記固体撮像素子の外周側面から前記駆動回路基板に延び、前記固体撮像素子と前記駆動回路基板を電気的に接続するリード線；及び前記駆動回路基板の背面に接続され、前記固体撮像素子から前記リード線を介して前記駆動回路基板に送られた撮像信号を伝送する信号伝送ケーブル；を有する撮像素子ユニットを、先端硬性部の内部空間に収納した内視鏡において、前記固体撮像素子と、前記駆動回路基板と、前記信号伝送ケーブルとを結合する第１の接着剤からなる第１モールド部と、前記固体撮像素子の外周側面と前記リード線の接続部を覆う、第２の接着剤からなる第２モールド部とを備え、前記第２モールド部の第２の接着剤は、前記第１モールド部の第１の接着剤よりも低い熱膨張係数及び硬化収縮率を有することを特徴としている。

前記第１モールド部と前記第２モールド部は非接触とすることが好ましい。

前記第１の接着剤としてエポキシ樹脂を用いることができ、前記第２の接着剤としてシリコン樹脂を用いることができる。

前記固体撮像素子の外周側面と前記リード線は、例えば超音波溶接により接続することができる。

前記駆動回路基板の背面と信号伝送ケーブルは、例えば半田付けにより接続することができる。

前記第１モールド部と第２モールド部は、前記撮像素子ユニットを挿入するシールドパイプに接触させることができる。

前記第１モールド部は、前記リード線の少なくとも一部を露出させることができる。

本発明によれば、駆動回路基板の背面と信号伝送ケーブルを強固に固定するとともに、固体撮像素子の外周側面とリード線を、接着剤の熱膨張及び硬化収縮による影響を受けることなく接続することができる内視鏡を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡の全体構成を示す図である。図１の先端硬性部の断面図である。本発明の他実施形態に係る電子内視鏡の先端硬性部の断面図である。従来の電子内視鏡の先端硬性部の断面図である。

図１に示すように、電子内視鏡１０は、操作者が把持する把持操作部１１と、この把持操作部１１から延出する可撓性のある挿入部１２とを有している。本明細書における前後方向は、挿入部１２の先端側を「前方」、挿入部１２の基端側を「後方」とする。挿入部１２の先端部は先端硬性部１３により構成してあり、その直後は管状の湾曲部１４となっている。湾曲部１４は、把持操作部１１に設けた湾曲操作レバー１５の回転操作に応じて湾曲するものである。把持操作部１１からはユニバーサルチューブ１６が延出されており、このユニバーサルチューブ１６の先端にはコネクタ部１７が設けられている。また、図示していないが、電子内視鏡１０にはライトガイドファイバが内蔵されていて、このライトガイドファイバは、挿入部１２の先端硬性部１３から湾曲部１４、把持操作部１１、ユニバーサルチューブ１６、コネクタ部１７から突出するライトガイドスリーブ１８内まで延びている。コネクタ部１７のコネクタ端子１７ａがビデオプロセッサのコネクタ端子（図示せず）に接続されると、このライトガイドファイバは、ビデオプロセッサに内蔵された内視鏡光源（図示せず）と光学的に接続される。そして、この内視鏡光源から発せられた照明光は、ライトガイドファイバ内を導かれ、挿入部１２の先端硬性部１３の端面に設けられた配光レンズ（図示せず）によって所定の配光で外方に出射される。

図２に示すように、挿入部１２の先端硬性部１３は、金属部材からなる先端部本体２０を有している。先端部本体２０は、先端壁２１の後方に、撮像素子ユニット５０を収納する内部空間２２を有する。先端壁２１には、内部空間２２に連通させて、対物用嵌合穴２３が穿設されている。対物用嵌合穴２３には、対物枠（レンズ枠）３０に収納された対物光学系（対物レンズ）３１が挿入され、その後方の内部空間２２内に、撮像素子ユニット５０が挿入されている。撮像素子ユニット５０は、内部空間２２内において遊んでいる（互いの間に隙間がある）状態で、内部空間２２に挿入されている。先端部本体２０の内部空間２２とは別の内部空間（図示せず）には、鉗子挿通及び送気送水を行なうための中空パイプ（図示せず）が挿入されている。

先端部本体２０の後端部には、湾曲部１４の主要構成部材である複数の金属筒状部材が回動可能に連結されて湾曲自在となった湾曲管の湾曲セグメント３２の先端が、湾曲ワイヤ（アングルワイヤ）３３により湾曲可能な状態で接続固定されている。湾曲セグメント３２の外周は、柔軟性を有するゴムからなる湾曲ゴム（アングルゴム）３４によって被覆されており、湾曲ゴム３４は、緊縛糸３５によって先端部本体２０に固定されている。緊縛糸３５は、接着剤（図示せず）によって薬品等から保護されている。

撮像素子ユニット５０は、固体撮像素子５１と、固体撮像素子５１の後方に位置する駆動回路基板５２と、固体撮像素子５１の外周側面５１ａから駆動回路基板５２の外周側面５２ａに延び固体撮像素子５１と駆動回路基板５２を電気的に接続するリード線５３と、駆動回路基板５２の背面５２ｂに接続され固体撮像素子５１からリード線５３を介して駆動回路基板５２に送られた撮像信号を伝送する信号伝送ケーブル５４を有する。信号伝送ケーブル５４は、被覆チューブ５４ａ内に導かれ、電子内視鏡の１０のコネクタ部１７まで延びている。固体撮像素子５１の前方には、カバーガラスＣＧとフィルタＯＰが設けられている。駆動回路基板５２の前面（固体撮像素子５１側の面）には、ＩＣやコンデンサ、抵抗等の電子回路部品ＩＣが実装されている。

固体撮像素子５１の外周側面５１ａとリード線５３は、超音波溶接部（スポット溶接部）５５により接続されている。駆動回路基板５２の外周側面５２ａとリード線５３は、半田付け部５６により接続されている。駆動回路基板５２の背面５２ｂと信号伝送ケーブル５４は、半田付け部５７により接続されている。

固体撮像素子５１と駆動回路基板５２と信号伝送ケーブル５４は、エポキシ樹脂接着剤（第１の接着剤）７０からなる第１モールド部７１によって結合されている。より具体的に、エポキシ樹脂接着剤７０からなる第１モールド部７１は、固体撮像素子５１の背面一部と、駆動回路基板５２の前面一部及び背面全部と、信号伝送ケーブル５４の被覆チューブ５４ａへの導入部近傍までを一体的に結合している。リード線５３と駆動回路基板５２の外周側面５２ａの半田付け部５６、及びこの半田付け部５６近傍のリード線５３は、第１モールド部７１で結合されずに露出している。

また、固体撮像素子５１の外周側面５１ａとリード線５３の超音波溶接部５５は、シリコン樹脂接着剤（第２の接着剤）８０からなる第２モールド部８１によって覆われて保護されている。図２から明らかなように、シリコン樹脂接着剤８０からなる第２モールド部８１は、エポキシ樹脂接着剤７０からなる第１モールド部７１とは非接触である。第２モールド部８１のシリコン接着剤８０は、第１モールド部７１のエポキシ接着剤７１よりも低い熱膨張係数（熱膨張率）及び硬化収縮率（反応収縮率）を有する。

撮像素子ユニット５０は、絶縁テープ３６に囲まれた筒状の金属枠からなるシールドパイプ３７に挿入された状態で、先端部本体２０の内部空間２２に挿入されている。撮像素子ユニット５０をシールドパイプ３７に挿入した状態では、第１モールド部７１と第２モールド部８１は、シールドパイプ３７の内円筒面に接触している。

撮像素子ユニット５０は、次のようにして組み立てられる。まず駆動回路基板５２の背面５２ｂに信号伝送ケーブル５４を位置決めして、半田付け部５７により接続する。次に、固体撮像素子５１の背面一部と、駆動回路基板５２の前面一部及び背面全部と、信号伝送ケーブル５４の被覆チューブ５４ａへの導入部近傍までを位置決めして、エポキシ樹脂接着剤７０からなる第１モールド部７１で一体的に結合する。次に、固体撮像素子５１の外周側面５１ａにリード線５３を位置決めして、超音波溶接部５５により接続する。最後に、この超音波溶接部５５を覆って、シリコン樹脂接着剤８０からなる第２モールド部８１を形成する。

以上のように構成された電子内視鏡１０を用いて観察を行なう際には、挿入部１２を被験者の体腔内に挿入して先端硬性部１３を観察対象部位まで導き、ライトガイドファイバ（図示せず）を介して観察対象部位に照明光を照射する。観察対象部位から反射した照明光は、対物光学系３１を通して撮像素子ユニット５０の固体撮像素子５１の受光面に結像し、画像信号に光電変換される。この画像信号は、リード線５３から信号伝送ケーブル５４を介して、電子内視鏡１０のコネクタ部１７に接続されたビデオプロセッサ（図示せず）まで伝送され、観察画像の表示が可能になる。

ここで、電子内視鏡１０の使用時（観察時）において湾曲部１４が湾曲すると、駆動回路基板５２の背面５２ｂと信号伝送ケーブル５４の半田付け部５７に、湾曲部１４の湾曲動作に伴う捩れ運動と屈曲運動による負荷が繰り返し掛かる。しかし、駆動回路基板５２の背面５２ｂと信号伝送ケーブル５４は、半田付け部５７を覆ってエポキシ樹脂接着剤７０からなる第１モールド部７１で一体的に結合されているので、駆動回路基板５２の背面５２ｂと信号伝送ケーブル５４が強固に固定され、駆動回路基板５２と信号伝送ケーブル５４が断線することはない。

一方、固体撮像素子５１の外周側面５１ａとリード線５３の超音波溶接部５５を覆う第２モールド部８１をなすシリコン樹脂接着剤８０は、第１モールド部７１をなすエポキシ樹脂接着剤７０よりも低い熱膨張係数及び硬化収縮率を有するので、電子内視鏡１０の組立時にシリコン樹脂接着剤８０が熱膨張及び硬化収縮して超音波溶接部５５に過度な負荷が掛かることはない。すなわち、シリコン樹脂接着剤８０の熱膨張及び硬化収縮による残留応力が残りにくく、組立後に余計な引張力が残らない。また、電子内視鏡１０による観察を長時間継続した場合には、撮像素子ユニット５０の固体撮像素子５１が発熱するが、シリコン樹脂接着剤８０は熱膨張しにくく、超音波溶接部５５に過度な負荷が掛かることはない。また、第２モールド部８１は第１モールド部７１と非接触なので、第２モールド部８１が第１モールド部７１の側に引っ張られて、リード線５３が固体撮像素子５１の外周側面５１ａから引き剥がされる（断線する）ようなことはなく、良好な画像を得ることができる。

図３は、リード線５３と駆動回路基板５２の一部をフレキシブル基板９０で代替した他実施形態を示している。図３では、フレキシブル基板９０に信号伝送ケーブル５４が直接半田付けされており、エポキシ樹脂接着剤７０からなる第１モールド部７１が、フレキシブル基板９０の一部、及び半田付け部５６、５７を覆っている。

以上の一実施形態では、第１モールド部７１と第２モールド部８１が非接触である場合を例示して説明したが、第１モールド部７１と第２モールド部８１は接触していてもよい。例えば、第２モールド部８１を第１モールド部７１が覆った態様とすることも可能である。

１０電子内視鏡
１１把持操作部
１２挿入部
１３先端硬性部
１４湾曲部
１５湾曲操作レバー
１６ユニバーサルチューブ
１７コネクタ部
１７ａコネクタ端子
１８ライトガイドスリーブ
２０先端部本体
２１先端壁
２２内部空間
２３対物用嵌合穴
３０対物枠（レンズ枠）
３１対物光学系（対物レンズ）
３２湾曲セグメント
３３湾曲ワイヤ（アングルワイヤ）
３４湾曲ゴム（アングルゴム）
３５緊縛糸
３６絶縁テープ
３７シールドパイプ
５０撮像素子ユニット
５１固体撮像素子
５１ａ外周側面
５２駆動回路基板
５２ａ外周側面
５２ｂ背面
５３リード線
５４信号伝送ケーブル
５４ａ被覆チューブ
５５超音波溶接部
５６半田付け部
５７半田付け部
７０エポキシ樹脂接着剤（第１の接着剤）
７１第１モールド部
８０シリコン樹脂接着剤（第２の接着剤）
８１第２モールド部
９０フレキシブル基板
ＣＧカバーガラス
ＯＰフィルタ
ＩＣ電子回路部品

Claims

固体撮像素子；
前記固体撮像素子の後方に位置する駆動回路基板；
前記固体撮像素子の外周側面から前記駆動回路基板に延び、前記固体撮像素子と前記駆動回路基板を電気的に接続するリード線；及び
前記駆動回路基板の背面に接続され、前記固体撮像素子から前記リード線を介して前記駆動回路基板に送られた撮像信号を伝送する信号伝送ケーブル；を有する撮像素子ユニットを、先端硬性部の内部空間に収納した内視鏡において、
前記固体撮像素子と、前記駆動回路基板と、前記信号伝送ケーブルとを結合する第１の接着剤からなる第１モールド部と、
前記固体撮像素子の外周側面と前記リード線の接続部を覆う、第２の接着剤からなる第２モールド部とを備え、
前記第２モールド部の第２の接着剤は、前記第１モールド部の第１の接着剤よりも低い熱膨張係数及び硬化収縮率を有することを特徴とする内視鏡。
請求項１記載の内視鏡において、
前記第１モールド部と前記第２モールド部は非接触である内視鏡。
請求項１又は２記載の内視鏡において、
前記第１の接着剤はエポキシ樹脂からなり、前記第２の接着剤はシリコン樹脂からなる内視鏡。
請求項１乃至３のいずれか１項記載の内視鏡において、
前記固体撮像素子の外周側面と前記リード線は、超音波溶接されている内視鏡。
請求項１乃至４のいずれか１項記載の内視鏡において、
前記駆動回路基板の背面と信号伝送ケーブルは、半田付けされている内視鏡。
請求項１乃至５のいずれか１項記載の内視鏡において、
前記第１モールド部と第２モールド部は、前記撮像素子ユニットを挿入するシールドパイプに接触している内視鏡。
請求項１乃至６のいずれか１項記載の内視鏡において、
前記第１モールド部は、前記リード線の少なくとも一部を露出させている内視鏡。