DE102006030544A1

DE102006030544A1 - Bildaufnahmeeinheit für ein Endoskop

Info

Publication number: DE102006030544A1
Application number: DE102006030544A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ogino; Kazuyuki Yamamoto; Akihiro Ito; Seiichiro Okamura; Tomokazu Yamashita
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2007-01-04
Also published as: US7491167B2; JP2007007227A; US20070004964A1

Abstract

Beschrieben ist eine Bildaufnahmeeinheit für ein elektronisches Endoskop mit: DOLLAR A einem mit einem Bildaufnahmebereich (2) versehenen Festkörper-Bildaufnahmeelement (1), das ausgebildet ist, ein Objektbild aufzunehmen; DOLLAR A mindestens einem Anschlussdraht (6), der von mindestens einem Randbereich eine Fläche des Bildaufnahmeelementes (1) gekrümmt nach außen absteht und auf mindestens einen Leiter (5) führt, der einen elektrischen Strom über den Anschlussdraht (6) zu dem Bildaufnahmeelement (1) leitet, und einer transparenten Deckplatte (10), die so an einem Rahmen (9) befestigt ist, dass sie vor dem Bildaufnahmeelement (1) angeordnet ist, und die ausgebildet ist, das Bildaufnahmeelement (1) vom Außenraum abzudichten. DOLLAR A Die Deckplatte (10) weist mindestens einen Abschnitt (11) auf, der so ausgebildet ist, dass ein Kontakt des Anschlussdrahtes (6) mit der Deckplatte (10) vermieden wird, wenn die Deckplatte (10) so nahe an dem Bildaufnahmeelement (1) angeordnet ist, dass ohne den genannten Abschnitt ein Kontakt zwischen dem Anschlussdraht (6) und der Deckplatte (10) auftreten würde. Ein Randbereich der vorderen Fläche des Deckglases (10) ist hermetisch an dem Rahmen (9) abgedichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmeeinheit, die ausgebildet ist, in einem distalen Endstück eines elektronischen Endoskops eingebaut zu werden.

Üblicherweise hat eine Bildaufnahmeeinheit eines elektronischen Endoskops, die ein Festkörper-Bildaufnahmeelement enthält, Anschlussdrähte, die den elektrischen Strom zu einem leitenden Material führen, das hinter dem Festkörper-Bildaufnahmeelement angeordnet ist. Die Anschlussdrähte sind in dem vor dem Festkörper-Bildaufnahmeelement liegenden Raum locker gebogen und so angeordnet, dass sie von den Rändern eines Bildaufnahmebereichs nach außen führen. Eine solche Bildaufnahmeeinheit hat ferner ein Deckglas, welches das Festkörper-Bildaufnahmeelement schützt und an einem Rahmen der Bildaufnahmeeinheit befestigt ist. Beispiele für eine solche Bildaufnahmeeinheit sind in den Druckschriften JP 2003-100920 und JP 10-74865 offenbart.

Da ein Einführteil eines Endoskopendstücks ausgebildet ist, in den lebenden Körper eingeführt zu werden, sollte die Bildaufnahmeeinheit des Endoskops auf eine minimale Größe verkleinert werden, auch wenn sich diese Verkleinerung im Zehntelmillimeterbereich abspielt.

Bei den in den vorstehend genannten Druckschriften offenbarten Bildaufnahmeeinheiten ist der Umriss des jeweiligen Deckglases größer als der Bereich, in dem sich die Anschlussdrähte erstrecken. Das Deckglas ist so angeordnet, dass es von dem Festkörper-Bildaufnahmeelement beabstandet ist. Somit wird verhindert, dass das Deckglas in Kontakt mit den Anschlussdrähten kommt, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Anschlussdrähte führen würde.

Bei dieser Konstruktion sind der Verkleinerung der für das elektronische Endoskop bestimmten Bildaufnahmeeinheit Grenzen gesetzt. Entsprechend ist es schwierig, den Durchmesser des distalen Endstücks zu verkleinern. Deshalb ist der starre Abschnitt des Einführteils häufig so groß, dass einer Feinbewegung des Einführteils Grenzen gesetzt sind. Ist dies der Fall, so können Funktionsbeeinträchtigungen bei der durch das Endoskop vorgenommenen Beobachtung auftreten. Außerdem ist es schwierig, die Funktionalität einer für das Endoskop bestimmten Objektivoptik z.B. hinsichtlich einer Zoomfunktion zu verbessern.

Unter Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Probleme stellt die Erfindung vorteilhaft eine Bildaufnahmeeinheit für ein elektronisches Endoskop bereit, bei der ein Deckglas, das im distalen Endstück des Endoskops anzuordnen ist, besonders klein ausgebildet ist. Mit dieser Bildaufnahmeeinheit kann das distale Endstück oder die Spitze des Endoskops verkleinert und die Funktionalität des Endoskops verbessert werden.

Die Erfindung erreicht dies durch die Bildaufnahmeeinheit nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine Bildaufnahmeeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

2 eine Draufsicht auf die Bildaufnahmeeinheit nach erstem Ausführungsbeispiel längs der in 1 dargestellten Linie II-II;

3 eine perspektivische Ansicht eines Deckglases der Bildaufnahmeeinheit nach erstem Ausführungsbeispiel;

4 eine Draufsicht auf die Bildaufnahmeeinheit nach erstem Ausführungsbeispiel längs der in 1 dargestellten Linie IV-IV;

5 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Deckglases der Bildaufnahmeeinheit; und

6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren abgewandelten Deckglases der Bildaufnahmeeinheit

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Bildaufnahmeeinheit eines elektronischen Endoskops unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Bildaufnahmeeinheit 100 eines elektronischen Endoskops nach einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 ist eine Draufsicht auf die Bildaufnahmeeinheit 100 nach erstem Ausführungsbeispiel längs der in 1 dargestellten Linie II-II. Die Bildaufnahmeeinheit 100 ist an der Spitze oder dem distalen Endstück eines nicht gezeigten Einführteils des Endoskops angeordnet und enthält ein Festkörper-Bildaufnahmeelement 1, dessen Vorderfläche annähernd rechteckig ist. Im zentralen Bereich des Bildaufnahmeelementes 1 ist ein Bildaufnahmebereich 2 angeordnet, der ebenfalls annähernd rechteckig und deutlich kleiner als das Bildaufnahmeelement 1 selbst ist.
Das Bildaufnahmeelement 1 ist an einem Isolierblock 3 gehalten, der aus einem isolierenden Material, z.B. einer Keramik, besteht. Der Isolierblock 3 hat an seiner Vorderseite eine Vertiefung oder Aussparung, in die das Bildaufnahmeelement 1 beispielsweise geklebt ist.
An der Außenfläche des hinteren Teils des Isolierblocks 3 befinden sich mehrere Kontaktstege 4, die an nicht gezeigte Signalleiter angeschlossen sind. Jeder Kontaktsteg 4 ist mit dem hinteren Ende eines von mehreren Leitern 5 verbunden, die in dem Isolierblock 3 verlegt sind und parallel zur Längsrichtung des Einführteils verlaufen.
In der Bildaufnahmeeinheit 100 sind ferner mehrere Anschluss- oder Bonddrähte 6 vorgesehen, die mit einer nicht gezeigten Schaltung des Bildaufnahmeelementes 1 verbunden sind. Die Anschlussdrähte 6 sind längs zweier gegenüberliegender Ränder oder Kanten der Bildaufnahmeeinheit 100 angeordnet und erstrecken sich nach außen, so dass sie jeweils mit dem vorderen Ende eines der Leiter 5 verbunden sind, die an zwei gegenüberliegenden Rändern oder Kanten (in 1 oberer und unterer Rand) des vorderen Endes des Isolierblocks 3 freiliegen. Die Anschlussdrähte 6 stehen von der Vorderfläche des Bildaufnahmeelementes 1 gekrümmt nach vorn.
Die Bildaufnahmeeinheit 100 hat ferner ein Gehäuse 7, das das Bildaufnahmeelement 1 enthält. Das Gehäuse 7 besteht aus einem Metall und hat die Form eines Rechteckzylinders, der den vorderen Teil der Bildaufnahmeeinheit 100 einschließt, so dass Dampf und dergleichen während einer Dampfsterilisation unter hohem Druck und bei hoher Temperatur nicht in die Bildaufnahmeeinheit 100 gelangen können.
Die Bildaufnahmeeinheit 100 hat einen hinteren Rahmen 8, der aus einem Metall besteht und am Innenumfang des hinteren Teils des Gehäuses 7 angeordnet ist, so dass zwischen dem Gehäuse 7 und dem Isolierblock 3 ein freier Raum bleibt. Der hintere Rahmen 8 ist an einer Schweißfläche A, die eine Verbindung zu dem Gehäuse 7 bildet, luftdicht oder hermetisch abgedichtet, so dass der hintere Rahmen 8 mit dem Gehäuse 7 zu einer integralen Montageeinheit zusammengesetzt werden kann. Ferner ist der hintere Rahmen 8 über eine Dichtfläche B, die eine Verbindung zu dem Isolierblock 3 bildet, luftdicht oder hermetisch abgedichtet, wobei hierbei ein Befestigungs- oder Fügeverfahren wie z.B. Schweißen mit einem anorganischen Haftmittel zur Anwendung kommt.
Die Bildaufnahmeeinheit 100 hat einen vorderen Rahmen 9, der aus einem Metall besteht und am vorderen Teil des Gehäuses 7 an dessen Innenumfangsfläche angeordnet ist. Der vordere Rahmen 9 ist an einer Schweißfläche C, die eine Verbindung zu dem Gehäuse 7 bildet, luftdicht oder hermetisch abgedichtet. Das hintere Ende des vorderen Rahmens 9 befindet sich in Kontakt mit dem vorderen Ende des Isolierblocks 3, so dass das Gehäuse 7 durch den vorderen Rahmen 9 an dem Isolierblock 3 stabilisiert ist. Ferner ist ein transparentes Deckglas 10 vorgesehen, das die vordere Fläche des Bildaufnahmeelementes 1 gegenüber dem Außenraum abdichtet. Das Deckglas 10 ist an dem vorderen Rahmen 9 luftdicht oder hermetisch abgedichtet.
Wie in 1 gezeigt, ist der vordere Rahmen 9 (mit Ausnahme seines vordersten Teils) in radialer Richtung etwa gleich dick wie das Gehäuse 7. Dagegen ist der vorderste Teil des Rahmens 9 in radialer Richtung dicker als das Gehäuse 7. Dies bedeutet, dass der Innendurchmesser des vordersten Teils des Rahmens 9 kleiner als der Innendurchmesser des übrigen Teils des Rahmens 9 ist. Durch diese Konstruktion wird vermieden, dass die Anschlussdrähte 6 und die vorderen Enden der Leiter 5 in Kontakt mit dem hinteren Ende des vorderen Rahmens 9 kommen, wenn die Bildaufnahmeeinheit 100 zusammengesetzt wird. Das Deckglas 10 kann an eine Dichtfläche D des vordersten Teils des Rahmens 9 angebracht werden.
Das Deckglas 10, das mittels eines anorganischen Haftmittels oder Klebstoffs luftdicht oder hermetisch an der Dichtfläche D abgedichtet ist, hat annähernd die Form eines Rechtecks. Der Durchmesser des Deckglases 10 ist deutlich kleiner als der Durchmesser des vorderen Rahmens 9 und deutlich größer als der des Bildaufnahmebereichs 2 des Bildaufnahmeelementes 1. Wie in 1 gezeigt, ist das Deckglas 10 an der Außenseite des Bildaufnahmebereichs 2 angeordnet. Dabei ist die Länge L0 einer Seite des Bildaufnahmebereichs 2 kleiner als die Länge L1 einer Seite des Deckglases 10.
Die Bildaufnahmeeinheit 100 ist so ausgebildet, dass das Deckglas 10 so nah wie möglich, jedoch kontaktfrei, an der Vorderfläche des Bildaufnahmeelementes 1 angeordnet ist. Die Bildaufnahmeeinheit 100 kann so in ihrer Gesamtheit verkleinert werden. Der Zwischenraum, der zwischen der hinteren Fläche des Deckglases 10 und der vorderen Fläche des Bildaufnahmeelementes 1 vorhanden ist, liegt beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,01 mm bis etwa 0,1 mm. Die Länge L1 ist kleiner als die Länge L2, wobei letztere den Abstand zwischen den Kontaktpunkten der Anschlussdrähte 6 und der vorderen Enden der Leiter 5 längs des oberen Randes oder der oberen Kante des Bildaufnahmeelementes 1 und den entsprechenden Kontaktpunkten längs des unteren Randes oder der unteren Kante des Bildaufnahmeelementes 1 angibt.
Das Deckglas 10 hat abgeschrägte Abschnitte oder Aussparungen 11 im Bereich seines oberen bzw. unteren hinteren Randes, so dass die abstehenden Anschlussdrähte 6 nicht in Kontakt mit diesen Rändern des Deckglases 10 kommen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Deckglases 10 der Bildaufnahmeeinheit 100 nach erstem Ausführungsbeispiel. 4 ist eine Draufsicht auf die Bildaufnahmeeinheit 100 nach erstem Ausführungsbeispiel längs der in 1 gezeigten Linie IV-IV. Wie in 3 gezeigt, werden die Aussparungen 11 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, indem der obere hintere Kantenbereich und der untere hintere Kantenbereich des Deckglases 10 in einem Winkel, beispielsweise etwa 45°, abgeschrägt oder abgekantet werden. Wie in den 1 und 4 gezeigt, kann durch diese Konstruktion verhindert werden, dass das Deckglas 10 in Kontakt mit den Anschlussdrähten 6 kommt.
Die oben beschriebene Konstruktion macht es möglich, dass der in der Bildaufnahmeeinheit 100 für das Deckglas 10 benötigte Raum verkleinert werden kann.
Dadurch kann die Bildaufnahmeeinheit 100 insgesamt kleiner gestaltet werden. Dies wiederum ermöglicht ein Endoskop mit einem distalen Endstück, dessen Durchmesser beträchtlich verkleinert ist. So kann die Funktionalität einer in dem Endoskop vorgesehenen Objektivoptik beispielsweise durch Vorsehen einer Zoomfunktion verbessert werden. Außerdem kann so das Endoskop derart betätigt werden, dass es im lebenden Körper feine Bewegungen ausführt. Die Zielstelle innerhalb des lebenden Körpers kann so noch besser anvisiert werden.
Die Erfindung wurde vorstehend an Hand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen innerhalb des durch die anliegenden Ansprüche definierten Schutzbereichs möglich.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die das Deckglas 10 der Bildaufnahmeeinheit 100 in einer Abwandlung zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden die Abschrägungen oder Aussparungen 11 so ausgebildet, dass lediglich diejenigen Teile, die in Kontakt mit den Anschlussdrähten 6 kommen könnten, weggeschnitten werden.
6 zeigt eine weitere Abwandlung des Deckglases 10 der Bildaufnahmeeinheit 100 in einer perspektivischen Ansicht. Das Deckglas 10 weist Positionierteile 12 auf. Die Abschrägungen oder Aussparungen 11 verhindern einen Kontakt mit den Anschlussdrähten 6. Die Positionierteile 12 haben Positionierflächen 12a, die ausgebildet sind, in Kontakt mit der Innenfläche des vorderen Rahmens 9 zu kommen, so dass das Deckglas 10 in einfacher Weise lagerichtig bezüglich des Rahmens 5 angeordnet werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann die Länge L1 des Deckglases 10 größer als die Länge L2 sein, ohne dass die Anschlussdrähte 6 in Kontakt mit dem Deckglas 10 kommen.

Claims

Bildaufnahmeeinheit (100) für ein elektronisches Endoskop mit: – einem mit einem Bildaufnahmebereich (2) versehenen Festkörper-Bildaufnahmeelement (1), das ausgebildet ist, ein Objektbild aufzunehmen; – mindestens einem Anschlussdraht (6), der von mindestens einem Randbereich einer Fläche des Bildaufnahmeelementes (1) gekrümmt nach außen absteht und auf mindestens einen Leiter (5) führt, der einen elektrischen Strom über den Anschlussdraht (6) zu dem Bildaufnahmeelement (1) leitet, und – einer transparenten Deckplatte (10), die so an einem Rahmen (9) befestigt ist, dass sie vor dem Bildaufnahmeelement (1) angeordnet ist, und die ausgebildet ist, das Bildaufnahmeelement (1) gegenüber dem Außenraum abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (10) mindestens einen Abschnitt (11) aufweist, der so ausgebildet ist, dass ein Kontakt des Anschlussdrahtes (6) mit der Deckplatte (10) vermieden wird, wenn die Deckplatte (10) so nahe an dem Bildaufnahmeelement (1) angeordnet ist, dass ohne den genannten Abschnitt ein Kontakt zwischen dem Anschlussdraht (6) und der Deckplatte (10) auftreten würde, und ein Randbereich der vorderen Fläche des Deckglases (10) hermetisch an dem Rahmen (9) abgedichtet ist.
Bildaufnahmeeinheit (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Außenkanten der Deckplatte (10) gemessene Länge (L1) größer als die zwischen den Außenkanten des Bildaufnahmebereichs (2) des Bildaufnahmeelementes (1) gemessene Länge (L0) und kleiner als die Länge (L2) ist, die zwischen einem im Bereich eines ersten Randes des Bildaufnahmeelementes (1) liegenden Kontaktpunktes des mindestens einen Anschlussdrahtes (6) und des Leiters (5) und einem im Bereich eines zweiten Randes des Bildaufnahmeelementes (1) liegenden Kontaktpunktes des mindestens einen Anschlussdrahtes (6) und des Leiters (5) gemessen wird.
Bildaufnahmeeinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (11) zur Kontaktvermeidung durch Abschrägen einer hinteren Kante der Deckplatte (10) ausgebildet ist.