JP2004065575A - カプセル型内視鏡及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な機能を高密度に配置した飲み込みやすいカプセル型内視鏡及びその組立方法を提供する。
【解決手段】先端カバー３、円筒状のカプセル本体２、及び後部カバーとで密閉されたカプセル容器内にＣＭＯＳセンサ５、センサ基板６、撮像処理＆制御基板１５、通信基板１９等の電気回路基板を収納し、センサ基板６、撮像処理＆制御基板１５、通信基板１９間をハンダボール１４、１８による接続端子で電気的に接続することにより、高密度に基板及び回路部品を収納し、飲み込み易い小型のサイズにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカプセル形状にして、生体内を検査等するカプセル型内視鏡及びその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲み込み型のカプセル型内視鏡の第１及び第２の従来例として特開２００１−９５７５６公報と特開２００１−１７０００２公報とがある。
第１の従来例では、その公報中に開示されているように透明カバー１７を有する密閉カプセル内に、対物レンズ鏡筒２０と照明手段３０を支持するレンズ保持筒１２の他に、３枚の円形回路基板１１０、１２０、１３０を帯状の接続ストリップ基板１５０で接続したものを、スペーサ１０２とバッテリ１０１を円形回路基板の間に入れて、スペースを保ちながら折り返して、電気要素保持筒１３内に収納する構成になっている。また、最後端の円形回路基板１３０には電源スイッチが固定されている。
【０００３】
また、第２の従来例では、その公報中に開示されているように、透明カバー１４を有する密閉カプセル内に、対物光学系１８と光源２０を支持するレンズ保持筒５２に連なる回路保持筒５３内に、全体として有底の筒状または両端部を閉塞させた筒状をなす複数に分割された合成樹脂成型体を収納する構成になっている。この合成樹脂成型体の表面にイメージセンサ６１と電気部品とを接続する立体回路６０を形成している。
【０００４】
また、第一端部体（第一立体回路）７０にはイメージセンサが実装され、中間筒状体（第二立体回路）８０にはバッテリが内蔵され、第二端部体（第三立体回路）には電源スイッチが実装されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１及び第２の従来例は、電気要素を対物レンズに接続する手段として、筒状の外装ケース内に更に別の筒状の電気要素（回路）保持筒を具備する構成であるので、その分外装ケースの外径が太くなるか、もしくは、同じ外径にしようとする外装ケースの肉厚を薄くなる必要があった。
【０００６】
また、対物レンズの中心軸とイメージセンサの基準位置との径方向の位置合わせに関して、考慮されていなかったので、複数のカプセル内視鏡を組み立てた時に、偏角などの光学性能のばらつきが大きくなるという不具合を有していた。
【０００７】
また、内蔵物の全長や外径と外装カバー内の内蔵物収納部の寸法に関して、特に考慮されていなかったので、先端カバー外面（先端側や側方）から圧縮力が加わった時に、内蔵物が損傷したり、水密状態でなくなる等の不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、必要な機能を高密度に配置することで、飲み込みやすいカプセル型内視鏡及びその組立方法を提供することを目的とする。
また、外部からの衝撃に強いカプセル型内視鏡及びその組立方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡において、
機能の異なる複数の電気基板間を接続端子により接続端子以上の間隔を開けずに接続した電気回路ブロックを設けたことにより、必要な機能を高密度に配置することで、飲み込みやすいカプセル型内視鏡を実現できるようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態のカプセル型内視鏡の縦断面等を示し、図２は変形例の先端側の構造を示し、図３はフレキシブル基板による電源ラインの構成を示し、図４はベアチップを２層に実装した様子を示し、図５はセンサ基板をイメージエリアの中心を中心にして組み立てる説明図を示し、図６は先端カバーを位置決めして固定する説明図を示し、図７は先端カバーや撮像ユニット等を組み立てる手順の説明図を示し、図８は先端カバー等の内径を弾性変形可能な内径より大きくした説明図を示し、図９は先端カバーの肉厚を視野角の外側で変化させた様子を示す。
【００１１】
図１（Ａ）に示すように本発明の第１の実施の形態のカプセル型内視鏡１は、円筒形状のカプセル本体（以下、単に本体と略記）２の前端を透明で半球形状で、例えば軟性部材で形成された先端カバー３で覆い、この本体２の後端を丸みを付けた後部カバー４で覆うことにより水密構造で密閉されたカプセル容器を形成し、以下で説明するように撮像手段等を内蔵している。
【００１２】
このカプセル容器の内部には、先端カバー３に対向して、その中央部には、撮像手段として例えばＣＭＯＳセンサ５がセンサ基板６に装着されてＣＭＯＳモジュールが形成されている。
【００１３】
このＣＭＯＳセンサ５の前面のイメージエリア（撮像エリア）側には、対物レンズ系７の（ＣＭＯＳセンサ５に最も近いレンズとしての）固定側レンズ７ａを取り付けた固定枠８が固着されており、この固定枠８における円筒形状の筒部８ａには対物レンズ系７の可動側レンズ７ｂを取り付けた可動枠１０が嵌合し、ピント出しをして固定されている。
そして、対物レンズ系７により体腔内の管腔部分等の被写体の像をＣＭＯＳセンサ５のイメージエリアにフォーカス状態で結像できるようにしている。
【００１４】
また、この可動枠１０における筒部には照明手段としての例えば白色ＬＥＤ１１を実装したＬＥＤ基板１２が、その中央に設けた孔部を嵌合させて固定され、対物レンズ系７による撮像範囲をその周囲の例えば４箇所に設けた白色ＬＥＤ１１で略均一に近い状態で照明できるようにしている。
【００１５】
上記センサ基板６の裏面側には凹部が形成され、ＩＣチップ１３等の電気部品が例えばフリップ実装されている。このセンサ基板６の裏面側はハンダボール１４による接続端子を介して撮像処理＆制御基板１５が接続され、この撮像処理＆制御基板１５はＣＭＯＳセンサ５を駆動すると共に、撮像した出力信号に対する信号処理や制御を行う。
【００１６】
この撮像処理＆制御基板１５はその前面側に凹部が形成され、その内部には、ＩＣチップ等の電気部品としての第１のベアチップ１６がフリップ実装され、そのベアチップ１６の上面にさらに異なる機能等を持つＩＣチップ等からなる第２のベアチップ１７がワイヤボンディング実装されている。
【００１７】
また、この撮像処理＆制御基板１５の裏面側はハンダボール１８による接続端子を介して通信基板（無線基板）１９と接続されている。この通信基板１９の両面には、電子部品等が実装されて例えばブルートゥース方式の無線による通信モジュールが形成されている。
【００１８】
このようにして本体２内部にはその軸方向にセンサ基板６、撮像処理＆制御基板１５、通信基板１９が配置され、その場合センサ基板６、撮像処理＆制御基板１５とはハンダボール１４にて、このハンダボール１４の間隔で（換言するとこのハンダボール１４の間隔以上の間隔をあけないで）電気的に接続され、また撮像処理＆制御基板１５と通信基板１９とはハンダボール１８にて、そのハンダボール１８の間隔で接続されている。
【００１９】
このように小さな間隔で機能が異なる基板を高密度で接続して、照明及び撮像と、その撮像した画像信号を外部に伝送する機能を備えた電気回路ブロックを構成することにより、カプセル型内視鏡１の軸方向の長さを短くでき、患者が飲み込み易いカプセル型内視鏡１を実現するようにしている。
【００２０】
また、ＬＥＤ基板１２、センサ基板６、撮像処理＆制御基板１５は、例えば下部側の側面の一部が切り欠かれて、その切り欠き部分に沿って、通信基板１９と接続されたアンテナ２０が配置されている。この場合、アンテナ２０は対物レンズ系７の光軸Ｏと平行となるように配置している。
【００２１】
そして、ＣＭＯＳセンサ５で光電変換された画像の信号を通信基板１９を介して外部の図示しない体外ユニット等に送信したり、体外ユニットからの指令の信号を受けて、照明や撮像の周期を変更等できるようにしている。
また、通信基板１９の背面側には、電池収納部２１が形成され、この電池収納部２１には例えば３個の電池２２が収納されている。
【００２２】
また、アンテナ２０と反対側の本体２内面に沿って、可撓性を有する可撓性基板としてのフレキシブル基板２３が配置され、このフレキシブル基板２３の先端はＬＥＤ基板１２に接続され、通信基板１９の背面側に設けた開口部２４で略９０°折り曲げられて、電池収納室２１内に挿入され、その途中で電池２２の正極部分に接触している（電池２２の正極に接触する部分は導電パターンが露出している）。
【００２３】
このため、フレキシブル基板２３は通信基板の背面部分（通信モジュールの後端）部分で折り曲がるように予め折癖を設けてあり、フレキシブル基板２３の組み立て作業をし易くしている。
【００２４】
また、フレキシブル基板２３は、このように折り曲げられて途中で電池２２の正極と導通し、さらにアンテナ２０側の電池収納室２１の側面に沿うように９０°折り曲げられて、後方側に延出されている。
【００２５】
そして、その後端は、後部カバー３の凹部内面に保持した板バネ２５の前端と、後部カバー３の回転操作等により、非接続から接続或いはその逆にできるようにして、電池２２による電源をＯＦＦからＯＮする或いはＯＮからＯＦＦにできる電源スイッチ２６を形成している。
【００２６】
この板バネ２５は略Ｕ字形状に近いＬ字形状で、その中央部分は後部カバー３に保持され、その両端側は弾性変形自在であり、その一端は電池収納室２１に収納された電池２２の負極に接触して導通している。
【００２７】
そして、後部カバー３を本体２側に移動して、所定角度回転し、さらに本体２から引き離す方向に移動して所定角度回転して本体２側に押し込む等することにより、図１（Ａ）に示すように板バネ２５の前端部をフレキシブル基板２３の後端の露出パターン部分に接触させて電池２２による電源をフレキシブル基板２３の電源パターンを介して、通信基板１９、撮像処理＆制御基板１５、センサ基板６、そしてＬＥＤ基板１２に供給できるようにしている。
【００２８】
なお、本体２の外周面と後部カバー３の内周面との間には水密用のＯリング２７が介挿されている。
また、フレキシブル基板２３における先端付近には、屈曲部（遊び部）２８を形成してＬＥＤ基板１２と接続することにより、ピント出しの調整にも対応できるようにしている。
図１（Ｂ）はＬＥＤ基板１２を対物レンズ系７の光軸Ｏに沿った方向から見た正面図を示し、略円形のＬＥＤ基板１２の下端には切り欠き部３１が設けられ、この切り欠き部３０内にアンテナ２０の先端が配置されている。
【００２９】
また、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面としての図１（Ｃ）に示すように円形に近い多角形（例えば１２角形）状のセンサ基板６の下端側は切り欠かれており、この切り欠かれた部分にアンテナ２０が配置され、また図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面の図１（Ｄ）に示すように撮像処理＆制御基板１５にも切り欠き部３２が設けてあり、この切り欠き部３２内にアンテナ２０が配置されている。
【００３０】
この場合、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように切り欠き部３１、３２の収納サイズはアンテナ２０の幅より僅かに大きいサイズで固定用の接着剤で固定することなく、切り欠き部３１、３２に沿って配置される空間が形成され、従ってアンテナ２０は無線通信を行える機能を持った状態、つまり高周波振動ができる状態で密閉されたカプセル内部に配置されている。
【００３１】
また、図１（Ｄ）に示すように撮像処理＆制御基板１５には、センサ基板６と電気的な接続を行うハンダボール１４が、撮像処理＆制御基板１５の前面におけるアンテナ２０が配置される下と反対の上辺側と、左辺及び右辺の３辺に沿って、それぞれ複数個、具体的には５個づつ配置されている。
【００３２】
このようにハンダボール１４を２〜３辺に、例えば均等に配置することにより、複数の電気基板（ここでは撮像処理＆制御基板１５とセンサ基板６）を電気的に接続できると共に、機械的にも接続固定することが簡単にできると共に、基板間の傾きを防止すると共に、軸ずれの防止もできるようにして、特に軸方向の小型化（短小化）を可能にしている。
【００３３】
なお、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）から分かるようにＬＥＤ基板１２、センサ基板６、撮像処理＆制御基板１５の形状は略円形又は略多角形で、その最大外径は略同じにしている。本実施の形態では、このように最大外径は略同じであるが、互いに異なる形状とし、組立等を誤りなくできるようにすると共に、組立後の確認も簡単にできるようにしている。
【００３４】
なお、図１（Ａ）では、アンテナ２０の先端側はＬＥＤ基板１２の切り欠き部３１に収納されているが、図２に示すようにアンテナ２０の先端をＬＥＤ基板１２の裏面付近に配置する構造にしても良い。この場合には、ＬＥＤ基板１２には切り欠き部３１を形成しなくても良い。
【００３５】
また、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）に示すようにセンサ基板６、撮像処理＆制御基板１５の上部側は切り欠かれて、その切り欠きに沿った端面にはフレキシブル基板２３のパターンと接続する接続端子３３が設けてある。
【００３６】
このように間隔を開けて、本体２の軸方向に配置した複数の基板１２、６、１５，１９を、本体２の軸方向に延出したフレキシブル基板２３により簡単に電気的な接続ができるようにしている。
【００３７】
また、上述のようにフレキシブル基板２３を用いることにより、（その間隔を可変でき、間隔が一定しない場合でもそのばらつきを吸収できる）屈曲部２８を形成できるようにして基板６側に対して基板１２側をピント調整のために間隔を変更することにも対応できる。なお、フレキシブル基板２３の他の部材を用いて接続するようにしても良い。
【００３８】
また、本実施の形態では、フレキシブル基板２３は、その導電パターンを電源端Ｖｃｃとグランド（ＧＮＤ）に接続される電源ラインに用いるようにし、ハンダボール１４，１８は信号伝送ラインに用いるようにしている。
【００３９】
この場合、フレキシブル基板２３の方が、太い端子を形成しやすく、これを電源ラインに使うことで、回路的に安定させやすいという効果があるためである。また、本実施の形態では、図３に示すようにフレキシブル基板２３に形成する電源ラインを、接続する対象機能に応じて２組以上分離して形成し、１つの機能のために電圧降下が生じるようなことがあったも、他の機能への影響を軽減して回路動作を安定化させやすいようにしている。
【００４０】
図３はこの場合の具体例を示している。
フレキシブル基板２３には、電池２２の電源端ＶｃｃとＧＮＤとにそれぞれ一端が接続され、各一端から３本の電源ライン用パターン３５ａ、３５ｂ、３５ｃと３６ａ、３６ｂ、３６ｃがそれぞれ分離して形成されており、他端側のパターン３５ａ、３６ａは照明機能用電源ライン３７ａとしてＬＥＤ基板１２に接続され、パターン３５ｂ、３６ｂは撮像処理＆制御機能用電源ライン３７ｂとして撮像処理＆制御基板１５に接続され、パターン３５ｃ、３６ｃは通信機能用電源ライン３７ｃとして通信基板１９に接続される。
【００４１】
なお、図３の場合の他に、例えば撮像処理＆制御基板１５に接続する電源ライン３７ｂを撮像処理の機能部分と制御機能部分とに分けてそれぞれ別の電源ラインで接続するようにする等しても良い。
また、例えば照明機能用電源ライン３７ａのパターン３５ａ、３６ａを２本で形成しているが、より多い本数にしても良い。
【００４２】
また、図１（Ｂ）に示すように本実施の形態では４箇所に配置したＬＥＤ基板１１を、例えば左右の２個をそれぞれ直列接続し、またこれらを点灯駆動する場合、４個を同時に点灯駆動するのでなく、例えば左の２個を点灯させた後、その消灯と同期して右の２個を点灯させるように間欠駆動するようにしている。
【００４３】
このような駆動とすることにより、４個同時に駆動した場合よりも点灯時の電圧降下を抑制して、他の回路動作の機能に与える影響を軽減でき、安定した動作ができるようにしている。また、電池２２に対しても、大きな負荷を与えることを抑制して、その電池２２の寿命が短くなるのを防止している。
【００４４】
また、図１（Ａ）及び図１（Ｄ）に示すように撮像処理＆制御基板１５の凹部には第１のベアチップ１６がフリップ実装され、そのベアチップ１６の上面にさらに第２のベアチップ１７がワイヤボンディング実装されている。つまり、２段にベアチップ１６，１７を積層して実装している。
【００４５】
図４（Ａ）はこの場合の断面構造を示している。このように積層して高密度に実装することにより、小型化できるようにしている。特に、カプセル型内視鏡１の場合には、基板が略円板形であるので、その中央部に凹部を形成することにより、ベアチップを積層して実装して小型化ができる。なお、図４においてＦＣはフリップ実装、ＷＢはワイヤボンディング実装を示している。
【００４６】
図４（Ａ）では、上部側の第２のベアチップ１７はワイヤボンディング実装されているが、図４（Ｂ）に示すように第１のベアチップ１６はフリップ実装されているが、その上側のベアチップ１７は第１のベアチップ１６の上面から離間したその間に、絶縁と放熱の機能を持つ空気層３９が形成されるようにして、第２のベアチップ１７もフリップ実装するようにしても良い。
【００４７】
なお、空気層３９の代わりに放熱の機能が高いヒートシンク等の絶縁部材を介挿し、放熱機能をより向上して、より集積化（小型化）した場合にも対応できるようにしても良い。
【００４８】
また、図１（Ａ）に示すように先端カバー３と本体２からなる撮像等の電気回路ユニットの収納部の全長Ｌ１に対して、電気回路ユニット自体の全長Ｌ２との関係が、Ｌ１＞または＝Ｌ２となるように寸法決めを行った（先端カバー３の先端部外面から内面に圧縮力が加わっても、直接、電気回路ユニットに圧縮力が加わらないようにすることで、強度的に弱い撮像手段や対物光学系の固定部が損傷するのを防止できる）。
【００４９】
また、以下の図５等で説明するようにＣＭＯＳセンサ２４のイメージエリアの中心位置が固定枠２８の中心位置になるように位置決め固定される。その後この固定枠２８には可動枠３０をピント出し調整して固定され、さらにＬＥＤ基板３２が固定された撮像ユニットは、先端カバー２２の段差面がＬＥＤ基板３２の端面に当接する位置で位置決め固定される。この場合の周方向に位置決めは図示しない組立治具により行われる。これにより、対物レンズ系２６の瞳位置は先端カバー２２の半球面の半径の略中心位置となるように固定される。
【００５０】
さらに撮像ユニットを取り付けた先端カバー２２には治具を介して本体２１が位置決め固定される。この位置決めにより、図１（Ａ）に示すように対物レンズ系２６の光軸Ｏは本体２１の中心軸Ｏ′と一致する状態に設定される。
【００５１】
このような構造のカプセル型内視鏡３とすることにより、ＣＭＯＳセンサ２４のイメージエリアの中心が対物レンズ系２６の光軸Ｏ上にあるように固定され、かつイメージエリアの中心は本体２１の中心軸上にもなるように位置決めされた構造にしており、従ってＣＭＯＳセンサ２４で撮像した画像を表示部８ａ等に表示した場合、同一のカプセル型内視鏡３でない場合にも、個々のカプセル型内視鏡３が同じ状態に設定されていれば、撮像された画像は殆ど同じ状態で表示されるようになる。
【００５２】
また、本実施の形態では、図１（Ｃ）に示すようにＣＭＯＳセンサ５はほぼ正方形の板形状であり、その中央付近に実際に（受光した光を光電変換する）撮像面となるイメージエリア４１が形成されている。
【００５３】
この場合、図５（Ａ）に模式的に示すようにＣＭＯＳセンサ５の中心５ａは正方形状のイメージエリア４１の中心４１ａと少しずれている。このため、本実施の形態では、図５（Ｂ）に示すように（ＣＭＯＳセンサ５が実装される円形に近い）多角形状のセンサ基板６の中心を６ａとした場合、図５（Ｃ）に示すようにメージエリア４１の中心４１ａがセンサ基板６の中心６ａと一致するように位置決め実装している。
【００５４】
このようにして、このセンサ基板６はハンダボール１４で、撮像処理＆制御基板１５とまたこの撮像処理＆制御基板１５は、１ハンダボール１８で通信基板１９と電気的にかつ機械的に接続され、また、センサ基板６の前面側には固定枠８が位置決め固定され、この固定枠８には可動枠１０がピント調整されて固定され、この可動枠８にはＬＥＤ基板１２が嵌合固定されて（照明＆）撮像ユニットが形成される。また、これらの基板はフレキシブル基板２３により接続される。
【００５５】
なお、センサ基板６の前面に固定枠８を位置決め固定する場合、イメージエリア４１の中心４１ａが固定枠８に取り付けた固定側レンズ７ａの光軸Ｏ上に位置するように図示しない治具を用いて固定される。
【００５６】
また、本実施の形態では、先端カバー３における本体２と嵌合する後端の嵌合部の直前の段差部には、図６（Ａ）に示すように周方向の一部を肉厚にした肉厚部（リブ）３ａが形成されている。
【００５７】
なお、図６（Ａ）は正面側から見た場合の先端カバー３とＬＥＤ基板１２との重なり部分を示し、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＣ−Ｏ−Ｃ断面を示す。
そして、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す様にこのリブ３ａをＬＥＤ基板１２（の端面１２ａ）に当て付けることにより、先端カバー３とＬＥＤ基板１２側の撮像ユニットとの位置決めを行い、先端カバー３を固定するようにしている。
【００５８】
このようにして位置決めして固定することにより、対物レンズ系７の瞳位置を先端カバー３の半球面の中心位置に設定して、その周囲に配置した（つまり先端カバー３の半球面の中心位置から大きくずれた配置位置の）照明用の白色ＬＥＤ１１からの照明光が対物レンズ系７に極力入射しないようにして、フレアの発生などを防止できるようにしている。
【００５９】
次に図１（Ａ）に示すカプセル型内視鏡１の組立方法における主要な組立手順を図７を参照して説明する。
（１）図７（Ａ）に示すように先端カバー３を治具５１の孔に挿入する。
（２）先端カバー３を回してリブ３ａと治具５１の指標を合わせて（周方向の位置決め）後、図６（Ａ）或いは図６（Ｂ）のように設定し、図７（Ａ）に示すネジ５１ａで先端カバー３を治具５１に固定する。
【００６０】
（３）次に先端カバー３の内周にリング形状の治具５２ａを挿入する。
（４）次に、図７（Ａ）に示す撮像ユニット５４の先端部のＬＥＤ基板１２に接着剤を点付け（２箇所）する。
【００６１】
（５）そして、この撮像ユニット５３を回し、フレキシブル基板２３と治具５１の指標を合わせ、撮像ユニット５３を治具５２ａに挿入し、ＬＥＤ基板１２が先端カバー２に突き当たるまで入れる。
（６）治具５２ａの後に、さらに治具５２ｂを重ね、２つの治具５２ａ、５２ｂと撮像ユニット５３が著しく干渉しないことを確認する。
【００６２】
（７）治具５１、治具５２ａ、５２ｂを装着したまま、上記接着剤を乾燥させてＬＥＤ基板１２が先端カバー２のリブ３ａに当接する状態で位置決め固定する。
（８）治具５２ａ、５２ｂを外し、図７（Ｂ）に示すように治具５４を治具５１に乗せる。
【００６３】
（９）本体２の先端部外周及び撮像ユニット５３の通信モジュール外周に接着剤を同時に塗布する。
（１０）撮像ユニット５３の後端から出ているフレキシブル基板２３を、途中まで本体２に通しておく。
（１１）本体２を（位置決め用の）治具５４に挿入し、先端カバー３に突き当たる位置まで押し込む。これにより、本体２の中心軸は対物レンズ系７の後軸Ｏと一致する状態に位置決めされる。
【００６４】
（１２）フレキシブル基板１２が電池収納室２１の溝部２４にはまるように本体２を回す。
（１３）治具５４を外し、外周及び本体２の電池収納室２１底面にはみ出た接着剤を拭き取とる。
（１４）フレキシブル基板２３を電池収納室２１の溝に入れた状態で、銀テープで仮固定する。
【００６５】
（１５）治具５１で固定したまま接着剤を乾燥させ、固定する。
（１６）治具５１を外し、フレキシブル基板２３の裏面に接着剤を塗布し、電池収納室２１内面に貼り付ける。
（１７）図７（Ｃ）に示すように電池収納室２１内周に治具５５、５６の順に挿入し、接着剤を乾燥させる。
（１８）治具５５，５６を抜き、フレキシブル基板２３を本体２の電池収納室２１端面に合わせてカットする。
【００６６】
（１９）正極（平面側）を奥にして電池２２を３個挿入する。
（２０）後部カバー４の内周部底面に板バネ２５を接着し、乾燥させておく。
【００６７】
（２１）本体２の電池収納室２１階周にＯリング２７を挿入する。
（２２）後部カバー４を回しながら本体２に挿入し、落ち込んだら時計方向に回し、電源ＯＮにする。
【００６８】
上記組み立て方法からわかるように、本実施の形態では、撮像ユニット５３を先に、先端カバー３に位置決め固定した後に、外装ケースとしての本体２を治具５４を介して位置決め固定するようにして（さらにこの本体２の後端側に後部カバー４をかぶせることにより）密閉カプセルを形成できるようにしている。
【００６９】
また、本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように先端カバー３と外装本体としての本体２とからなる撮像等を行う電気回路ユニット（ブロック）の収納部の全長Ｌ１に対して、その内部に収納される電気回路ユニット自体の全長Ｌ２との関係が、Ｌ１＞または＝Ｌ２となるように寸法決めを行った（先端カバー３の先端部外面から内面に圧縮力が加わっても、直接、電気回路ユニットに圧縮力が加わらないようにすることで、強度的に弱い撮像手段や対物レンズ系７の固定部が損傷するのを防止できる）。
【００７０】
また、図８（Ａ）に示すように、先端カバー３および本体２の内径Ｄ１、Ｄ１が、図８（Ｂ）に示すように弾性変形可能な内径Ｄ１２まで変形させた場合、その中に固定配置される電気回路ユニットの外径Ｄ２との関係が、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ１２となるように寸法決めを行った（側方からカプセルに圧縮力が加わっても先端カバー３および本体２が破損することがなく、水密も確保できる）。
【００７１】
また、軟性材からなる先端カバー３と本体２の接着剤を、上記弾性変形が加わっても水密が確保できる接着剤（弾性力の有るシリコン系接着剤など）を用いて、確保できる方法で固定した（軟性材同士の接着において、水密性を確保できる）。
【００７２】
また、本実施の形態では、図９に示すように先端カバー３は対物レンズ系７の視野角θの範囲内では、内面の曲率半径をＲｉ、外面の曲率半径をＲｏとし、その中心位置を対物レンズ系７の略瞳位置に設定し、範囲の外側となる部分では、先端カバー３の肉厚を変化させて（具体的にはその肉厚を外周側に向けて次第に薄く変化させて）いる。
【００７３】
そして、その（中心位置から大きくずれた）周囲の位置に照明手段としての白色ＬＥＤ１１を配置するようにして、照明手段による不要光が極力、視野に入らないようにして、良好な画像が得られるようにすると共に、視野に影響しないように応力集中を防止している。
【００７４】
このような組み立て方法及び構造のカプセル型内視鏡１によれば、カプセル内にセンサ基板６、撮像処理＆制御基板１５、通信基板１９等を高密度に実装でき、小型で飲み込み易いカプセル型内視鏡１を実現できる。
【００７５】
また、対物光学系の瞳位置を先端カバー３の内径及び外径の中心位置に設定して、フレアの影響の少ない画像を得られるようにすると共に、撮像手段のイメージエリアの中心を対物光学系の光軸上に設定すると共に、その光軸を本体２の筒体の中心軸と一致させるようにしているので、撮像した場合の画像のばらつきが少ない特性の良好なカプセル型内視鏡１を提供できる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
図１０は本発明の第２の実施の形態のカプセル型内視鏡を示す。
図１０に示す第２の実施の形態のカプセル型内視鏡１Ｂは、図２に示すカプセル型内視鏡における先端カバー３を長くした先端カバー３Ｂにして、その後端を電池収納室２１を形成する短い本体２Ｂに嵌合して接続すると共に、通信モジュールの後端にさらに後部基板７１を設けた構造の場合には、ＬＥＤ基板１２と後部基板７１部分周縁に接着剤７２を接着して先端カバー３Ｂを利用して内部を水密構造にしてもよい。
なお、本実施の形態では先端カバー２３内側のフレキシブル基板２３は後部基板７１を介して本体２Ｂ側のフレキシブル基板２３と接続している。
【００７７】
図１０では先端カバー３Ｂの内側に筒状部材７３も設けているが、この部材７３を１を介装することなく、先端カバー３Ｂの内周面で、かつＬＥＤ基板１２と後部基板７１部分周縁で接着剤７２により先端カバー３Ｂ内部を水密構造にしてもよい。本実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を有する。
【００７８】
［付記］
（１）照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡の組立方法において、
該対物光学系の固定枠と該撮像手段とを先に固定した後に、該撮像手段を固定した電気基板と機能が異なる別の電気基板間を、接続端子を用いて接続端子以上の間隔を開けずに、外径を規制しながら、接続したことを特徴とするカプセル型内視鏡の組立方法。
【００７９】
（２）上記接続端子は上記複数の電気基板間の電気的な接続を行う複数のハンダボールであり、該複数の電気基板の少なくとも２辺を接続端子で繋ぐことで、基板間の傾きを防止可能にしたことを特徴とする付記（１）記載のカプセル型内視鏡の組立方法。
（３）上記電気基板は略円形または略多角形でその最大外径が略同一であることを特徴とする付記（１）乃至（２）記載のカプセル型内視鏡の組立方法。
【００８０】
（４）上記接続端子で該複数の電気基板間を接続した後に、駆動用のバッテリーと該複数の電気基板の少なくとも一つとを電気的に接続する可撓性基板を固定したことを特徴とする付記（１）乃至（３）記載のカプセル型内視鏡の組立方法。
（５）上記付記（４）において、可撓性電気基板の先端側に該照明手段を配置した硬質の電気基板を該対物光学系の周囲に固定した後に、この照明手段用電気基板の周囲に、組立治具を用いて、略半球状の透明カバーを接着固定するカプセル型内視鏡の組立方法。
【００８１】
（６）上記付記（５）において、該電気基板が先に固定された透明カバーを外装ケースに接着固定することで密閉カプセルとするカプセル型内視鏡の組立方法。
（７）上記付記（４）において、該可撓性基板を該複数の電気基板を接続したブロックの最下端（最後端）に沿わせて、折癖を付けたことを特徴とする。
【００８２】
（８）照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡の組立方法において、
上記撮像手段の撮像センサの中心と撮像センサのイメージエリアの中心がずれている場合には、そのイメージエリアの中心が撮像センサを固定した電気基板の略中心になるように密閉カプセル内に実装したことを特徴とするカプセル型内視鏡の組立方法。
【００８３】
（９）照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡において、
機能の異なる複数の電気基板間を接続端子により接続端子以上の間隔を開けずに接続した電気回路ブロックを具備したことを特徴とするカプセル型内視鏡。
（１０）上記電気回路ブロックの後端側に駆動用のバッテリーを配置し、該バッテリーと該電気回路ブロックとを電気的に接続する可撓性基板とを具備したことを特徴とする付記（９）のカプセル型内視鏡。
【００８４】
（１１）上記電気回路ブロックは、撮像手段とその背面側にその他の電気部品を固定するための凹部有する第１電気基板と少なくとも該撮像手段を制御する制御手段を固定するための凹部を有する第２電気基板と両基板間を接続する接続端子を少なくとも有していることを特徴とする付記（９）乃至（１０）のカプセル型内視鏡。
【００８５】
（１２）上記電気基板の内の少なくとも一つは、片面に、機能の異なる電気部品を二層に重ねて実装したことを特徴とする付記（９）乃至（１１）のカプセル型内視鏡。
（１３）付記（１２）において、該電気基板への実装方法は、下の電気部品をフリップチップで、その上に電気部品をワイヤボンディングで電気的に接続したことを特徴とする。
【００８６】
（１４）付記（１２）において、該電気基板への実装方法は、下の電気部品をフリップチップで、その上の電気部品もフリップチップで電気的に接続したことを特徴とする。
（１５）付記（１３）乃至（１４）において、２つの電気基板間に絶縁部材または空気層を介在させたことを特徴とする。
（１６）付記（１５）において、上記絶縁部材はヒートシンクである。
（１７）付記（９）乃至（１６）において、該可撓性基板の接続面と異なる位置に、該対物光学系の光軸と略平行に無線送信用のアンテナを配置したことを特徴とする。
【００８７】
（１８）付記（１７）において、密閉カプセル内の該無線送信用のアンテナの周囲を、固定用の接着剤などが付かなく、密閉カプセル内で空間ができるようにした（密閉カプセル内で無線送信用のアンテナが本来の振動を行えるように固定することで、性能を安定させる）。
（１９）付記（１０）において、該可撓性基板に該電気回路ブロック外周部分に形成した端面電極と接続するための電極部分と、該電気回路ブロック全体の長さばらつきを調整して接続するための調整部を具備させたことを特徴とする。
【００８８】
（２０）付記（１０）において、該可撓性基板の電極部分を機能別に２組以上の電源ラインに分けて、該電気基板の対応する位置で分けて接続したことを特徴とする（たとえば、照明用・撮像用・制御用と異なる機能別に電源ラインを分けることで、一つの機能の電圧降下が生じても、他の機能への影響が生じにくくなり、回路的に安定させやすいという効果がある）。
（２１）付記（１０）において、主に該可撓性基板を電源ライン接続用とし、接続端子を複数の電気基板間の信号ライン接続用としたことを特徴とする（可撓性基板の方が、太い端子を形成しやすく、これを電源ラインに使うことで、回路的に安定させやすいという効果がある）。
【００８９】
（２２）照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、該対物光学系の前方の略半球状の透明カバーと、を少なくとも内蔵するカプセル型内視鏡において、
該対物光学系と該撮像手段との光軸とピントを調整後に、該照明手段を該対物光学系の周囲に固定し、その前方の該透明カバーの曲率中心と該対物光学系の瞳位置と該照明手段の発光位置とが、フレアが発生しない規定位置に固定できるように、該透明カバーの内面形状で位置決め可能とする位置決め手段が形成されるようにしたことを特徴とするカプセル型内視鏡。
【００９０】
（２３）付記（２２）において、上記透明カバーの肉厚を、視野外の略始まり部分から外周に向けて徐々に減少するようにした。
（２４）付記（２２）において、透明カバーの内面の少なくとも一部に、該照明手段の固定部材の先端面と位置決め状態で接続可能とする肉厚部（リブ）を設けた。
（２５）（２２）において、上記照明手段を複数の発光ダイオード（白色ＬＥＤ）とし、複数の発光ダイオードの発光タイミングを該撮像手段の露光時間内において、時間的にずらせて間欠的に光らせるように制御した。
（２６）付記（２５）において、発光ダイオード（白色ＬＥＤ）を４個以上配置し、その内の２個ずつを同時に光らせるように配線した。
【００９１】
（２７）先端カバーと外装本体からなる撮像用電気回路ユニットの収納部の全長Ｌ１に対して、撮像用電気回路ユニット自体の全長Ｌ２との関係が、Ｌ１＞または＝Ｌ２となるように寸法決めを行った（先端カバー先端部外面から内面に圧縮力が加わっても、直接、撮像用電気回路ユニットに圧縮力が加わらないようにすることで、強度的に弱い撮像手段や対物光学系の固定部が損傷するのを防止できる）。
【００９２】
（２８）先端カバーおよび外装本体の内径Ｄ１、Ｄ２が弾性変形可能な内径Ｄ１２とその中に固定配置される撮像用電気回路ユニットの外径Ｄ２との関係が、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ１２となるように寸法決めを行った（側方からカプセル本体に圧縮力が加わっても先端カバーおよび外装本体が破損することがなく、水密も確保できる）。
【００９３】
（２９）付記（２８）において、軟性材からなる先端カバーと外装本体の接着剤を、上記弾性変形が加わっても水密が確保できる接着剤（弾性力の有るシリコン系接着剤など）を用いて、確保できる方法で固定した（軟性材同士の接着において、水密性を確保できる）。
【００９４】
（３０）付記（２２）において、さらに前記対物光学系の光軸上に前記撮像手段の光電変換面としてのイメージエリアの中心を一致させるように位置決めすると共に、前記光軸を前記先端カバーの後端が固定される円筒形状のカプセル本体の中心軸と一致するように位置決めしたことを特徴とする（対物光学系及び撮像手段を組み込んだカプセル型内視鏡の光学特性のばらつきを抑制でき、特性の揃ったものを提供できる）。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡において、
機能の異なる複数の電気基板間を接続端子により接続端子以上の間隔を開けずに接続した電気回路ブロックを設けているので、必要な機能を高密度に配置でき、飲み込みやすいカプセル型内視鏡を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のカプセル型内視鏡の縦断面等を示す図。
【図２】変形例の先端側の構造を示す断面図。
【図３】フレキシブル基板による電源ラインの構成を示す図。
【図４】ベアチップを２層に実装した様子を示す説明図。
【図５】センサ基板をイメージエリアの中心を中心にして組み立てるための説明図。
【図６】先端カバーを位置決めして固定する説明図。
【図７】先端カバーや撮像ユニット等を組み立てる手順の説明図。
【図８】先端カバー等の内径を弾性変形可能な内径より大きくした説明図。
【図９】先端カバーの肉厚を視野角の外側で変化させた様子を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のカプセル型内視鏡の縦断面図。
【符号の説明】
１…カプセル型内視鏡
２…本体
３…先端カバー
４…後部カバー
５…ＣＭＯＳセンサ
６…センサ基板
７…対物レンズ系
８…固定枠
１０…可動枠
１１…白色ＬＥＤ
１２…ＬＥＤ基板
１４，１８…ハンダボール
１５…撮像処理＆制御基板
１６、１７…ベアチップ
１９…通信基板
２０…アンテナ
２２…電池
２３…フレキシブル基板

Claims (4)

1. 照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡において、
   機能の異なる複数の電気基板間を接続端子により接続端子以上の間隔を開けずに接続した電気回路ブロックを具備したことを特徴とするカプセル型内視鏡。
2. 上記電気回路ブロックの後端側に駆動用のバッテリを配置し、該バッテリと該電気回路ブロックとを電気的に接続する可撓性基板とを具備したことを特徴とする請求項１記載のカプセル型内視鏡。
3. 照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡の組立方法において、
   該対物光学系の固定枠と該撮像手段とを先に固定した後に、該撮像手段を固定した電気基板と機能が異なる別の電気基板間を、接続端子を用いて接続端子以上の間隔を開けずに、外径を規制しながら、接続したことを特徴とするカプセル型内視鏡の組立方法。
4. 照明手段と、該照明手段によって照明された部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段前方の対物光学系と、を少なくとも密閉カプセルに内蔵したカプセル型内視鏡の組立方法において、
   上記撮像手段の撮像センサの中心と撮像センサのイメージエリアの中心がずれている場合には、そのイメージエリアの中心が撮像センサを固定した電気基板の略中心になるように密閉カプセル内に実装したことを特徴とするカプセル型内視鏡の組立方法。

Images