JP2005319028A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡先端部の外形寸法を小さくすること。
【解決手段】この内視鏡１０は、被写体からの光を結像させるレンズ光学系を有し、このレンズ光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子６１を備える内視鏡先端部４０と、撮像素子６１の動作を制御する撮像制御手段２３を有し、撮像素子６１で得られた撮像信号を映像信号に変換するコントロール部２１と、コントロール部２１にて変換された映像信号を表示するモニター部２２と、分離されて配置された内視鏡先端部４０とコントロール部２１を接続すると共に、撮像素子６１で得られた撮像信号をコントロール部２１に伝達するケーブル部３０とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内視鏡に関する。

従来、内視鏡やカメラにおいては、被写体からの光を電気信号に変換する手段として電荷結合素子（Charge Coupled Device:以下「ＣＣＤ」という）が採用されている。このようにＣＣＤを撮像素子として採用しているＣＣＤカメラとしては、例えば特許文献１のようなものが知られている。

特許文献１記載のＣＣＤカメラは、レンズ鏡筒を有するレンズ装置と、撮像素子としてのＣＣＤとから、主に構成されている。このＣＣＤカメラは、ＣＣＤを駆動制御するＣＣＤドライバを有している。また、ＣＣＤ自体は基板に実装され、該基板はホルダに固定されている。また、このＣＣＤカメラは、レンズを透過した光束がＣＣＤに結像され、その結像が画像処理手段を介してモニターに映像として表示されるように構成されている。

特開平１１−２９５５７９号公報（図１）

ところで、特許文献１記載のＣＣＤカメラの構成は、内視鏡にも採用されている。内視鏡は、食道や気管等の狭い空間への侵入を容易にする必要があると共に各器官にダメージおよび違和感を与えないようにする必要がある。また、内視鏡を機械装置の内部の撮影に使用する場合においても、狭い空間内への侵入および当該機械装置の内部に傷を与えないようにする必要がある。そのため、内視鏡の先端部の細径化は、非常に強く要望されている。

しかしながら、上述の特許文献１記載のＣＣＤカメラの構成では、ＣＣＤドライバがＣＣＤと共に一体的に形成されている。一般的に、ＣＣＤドライバはＣＣＤに比べ外形寸法が大きくなりがちなので、ＣＣＤドライバを内視鏡先端部の内部に配置した場合、その先端部の外形寸法は必然的に大きくなる、という問題を有している。

本発明は、上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、先端部の外形寸法を小さくすることが可能な内視鏡を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の内視鏡は、被写体からの光を結像させるレンズ光学系を有し、このレンズ光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子を備える内視鏡先端部と、撮像素子の動作を制御する撮像制御手段を有し、撮像素子で得られた撮像信号を映像信号に変換するコントロール部と、コントロール部にて変換された映像信号を表示するモニター部と、分離されて配置された内視鏡先端部とコントロール部を接続すると共に、撮像素子で得られた撮像信号をコントロール部に伝達するケーブル部とを有するものである。

このように構成した場合には、撮像素子に比べ外形寸法が大きくなりがちな撮像制御手段を内視鏡先端部の内部ではなく、内視鏡先端部とは分離されたコントロール部に配置することにより内視鏡先端部の外径寸法を小径とすることができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、撮像素子で得られた撮像信号を増幅するドライブ回路を内視鏡先端部に配置したものである。このように構成した場合には、撮像信号が撮像素子の近くに配置されたドライブ回路により増幅されるため、撮像素子で得られた撮像信号は、内視鏡先端部から離れて設けられたコントロール部に確実に伝達されることとなる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、ドライブ回路を撮像素子が配置される基板に配置したものである。このように構成した場合には、撮像素子から伝達される撮像信号が減衰によってひずむ前にドライブ回路によって確実に増幅させることができる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、ドライブ回路を撮像素子が配置される基板と異なる基板に配置したものである。このように構成した場合には、ドライブ回路を内視鏡先端部の内部に配置するための自由度が向上することとなる。また、ドライブ回路を撮像素子と分離して配置させることで、撮像素子で発生した熱がドライブ回路に伝わるのを大幅に軽減できる。

また、本発明の内視鏡は、筒状部材と、筒状部材の内部に設けられ、被写体からの光を結像させるレンズ光学系と、筒状部材の内周面に接するように設けられ、レンズ光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子で得られた撮像信号を増幅するドライブ回路が配置され、筒状部材の内周面に接するように配設された中継基板とを有する内視鏡先端部を備えるものである。

このように構成した場合には、内視鏡先端部の内部にドライブ回路を設けることにより、撮像信号を撮像素子の近くで増幅することが可能となり、撮像素子で得られた撮像信号を内視鏡先端部から離れた位置に配置される部分に確実に伝達することが可能となる。また、ドライブ回路を有する中継基板を、筒状部材の内周面に接するような構成とすることで、ドライブ回路を内視鏡先端部の内部の任意な位置に配置することができると共に確実な固定保持が可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、中継基板は撮像素子から離れて配置されているものである。このように構成した場合には、ドライブ回路を有する中継基板を内視鏡先端部の内部に配置するための自由度が向上すると共に、中継基板を撮像素子と分離して配置させることで、撮像素子で発生した熱がドライブ回路に伝わるのを大幅に軽減できる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、中継基板は、４角形の平面状の基板となっており、その基板の対向する２辺が軸方向に沿って筒状部材の内周面に接するものである。このように構成した場合には、中継基板の対向する２辺が筒状部材の内周面と隙間なく接するようにできるため、中継基板を内視鏡先端部の内部に強固に固定することが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、中継基板は、その外周面が筒状部材の内周面に接するように設けられた小径筒状部材によって両側から狭持されることで固定されているものである。このように構成した場合には、中継基板が小径筒状部材によって両側から狭持されるため、中継基板を内視鏡先端部の内部に、より強固に固定することが可能となる。また、小径筒状部材の軸方向の長さを変化させることにより、中継基板の設置位置を容易に変更することが可能となる。

本発明によると、内視鏡の先端部の外形寸法を小さくすることが可能となる。

以下、本発明の内視鏡の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡について、図１から図３に基づいて説明する。図１は、内視鏡１０の全体構成を示す側面図（可撓チューブ部分のみ断面図としてあらわす）であり、図２は、内視鏡１０のうち、内視鏡先端部４０の構成を示す側断面図である。また、図３は、内視鏡先端部４０の構成を示す側断面の斜視図である。なお、以下の説明では、図１から図３において一端側とは各図の右側を指し、他端側とは各図の左側を指す。

図１に示すように、内視鏡１０は、外部ユニット２０と、ケーブル部となる可撓ケーブル部３０と、内視鏡先端部４０と、を有している。なお、内視鏡１０に、ビデオデッキやその他の部材が付加されることがあるが、そのような場合を含めて内視鏡とする。

外部ユニット２０は、内視鏡先端部４０で得られた撮像信号を信号処理するコントロール部２１と、このコントロール部２１で信号処理した映像信号を表示するモニター部２２から主に構成される。コントロール部２１は、操作者が把持する部分ともなっており、操作者は、かかるコントロール部２１を把持しながらモニター部２２を見たり、各種の操作を行うことができる。

コントロール部２１には、内視鏡先端部４０の内部に配設されている撮像素子６１（図２参照）のＣＣＤ部分を駆動制御する撮像制御手段２３が設けられている。この撮像制御手段２３は、この実施の形態ではＣＣＤの駆動の他に、ＣＣＤの出力信号をＣＤＳ（Clock-Data Synchronization）回路やＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路を通過させた後、ＡＤ変換してデジタル信号に直す処理も行っている。また、コントロール部２１には、操作者が各種操作を実行するための、操作ボタン等の操作手段（不図示）が設けられている。操作者がこの操作手段を操作すると、撮像制御手段２３により撮像素子６１を駆動制御させることで撮像素子６１を動作させたり、後述する発光体６７から照明光を照射させたり、その照射強度を変更したり、可撓ケーブル部３０を変形させること等が可能である。

また、外部ユニット２０には、ケーブル接続部２４が設けられている。ケーブル接続部２４は、後述する可撓ケーブル部３０が接続される部分である。このケーブル接続部２４は、例えば接続インターフェースを具備していて、可撓ケーブル部３０の一端側に存在する接続端子（不図示）を接続することが可能となっている。しかしながら、可撓ケーブル部３０が、ケーブル接続部２４に対して着脱できない、固定的な構成を採用しても良い。

なお、操作者の操作に対応して、外部ユニット２０には、不図示の操作ボタン等が設けられている。また、外部ユニット２０には、不図示のコネクタ部が設けられていて、かかるコネクタ部に外部接続機器を接続することが可能である。なお、外部接続機器の例としては、例えば、内視鏡１０で撮像された画像データを記録するためのデータ記憶装置、およびモニター部２２に映し出される画像を印刷するための印刷装置が挙げられる。

また、可撓ケーブル部３０（図１では、可撓ケーブル部３０のみが断面図で描かれている。）は、ケーブル部に対応する部分であり、内視鏡先端部４０と外部ユニット２０とを接続しており、柔軟に変形することが可能とされている。この可撓ケーブル部３０は、多数の湾曲駒（図示省略）を有している。湾曲駒は、互いに連続する状態で設けられていて、しかも互いに、隣り合う湾曲駒に対して回動可能に取り付けられている。また、かかる湾曲駒が回動した後に、隣り合う湾曲駒との間に生じる摩擦によって、当該回動した状態の傾斜角度を維持可能に設けられている。なお、図２においては、湾曲駒と後述する可撓チューブ３３を省略すると共に、可撓ケーブル部３０を略チューブ状となる状態で示している。

上述の湾曲駒が複数連続している状態となっている可撓ケーブル部３０には、その中央を貫くように、挿通孔３１が設けられている。すなわち、可撓ケーブル部３０を構成する湾曲駒にも、径方向の中心に、孔部（不図示）が設けられている。この挿通孔３１には、内視鏡先端部４０に対して電源供給を行ったり、内視鏡先端部４０の撮影光学系で撮影された画像データを外部ユニット２０に対して送信するための、各種の配線３２が挿通される。また、可撓ケーブル部３０の外周側には、不図示の配線および不図示の湾曲駒を覆うように、可撓チューブ３３（図１参照）が設けられている。

内視鏡先端部４０は、図２および図３に示すように、主に、円筒状の筒状部材４１、平板状の中継基板４５、この中継基板４５に配置されるドライブ回路４６、筒状の導光筒４７、第１のレンズ５５、第２のレンズ５６、第３のレンズ５７、撮像素子６１、発光体６７から構成されている。

筒状部材４１は、両端が開口している円筒状の部材であり、その内径および外径は、一端部４１aから他端部４１ｂまで同径となっている。そして、その内側部分は、一端部４１aから他端部４１ｂまで貫通する貫通孔４２となっている。また、筒状部材４１の一端部４１ａには、後述する基板押え４８ａが配置されると共に上述した可撓ケーブル部３０が接続されている。

可撓ケーブル部３０は、スタンドホース部３４と、ＰＴＦＥチューブ部３５とから形成されている。スタンドホース部３４は、上述の湾曲駒が配置されている部分で、この実施の形態では外径が４．５ｍｍで内径が２．８ｍｍとされている。ＰＴＦＥチューブ部３５は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるフッ素樹脂から形成されており、厚さが０．３ｍｍとされている。

筒状部材４１と可撓ケーブル部３０の接続は、ＰＴＦＥチューブ部３５の外周面を筒状部材４１の内周面と隙間なくシリコン等により接着させることでおこなわれている。このシリコン等の残り分は、基板押え４８ａと筒状部材４１との間の隙間となる接着剤溜まり３６に溜まることとなる。また、筒状部材４１の他端部４１ｂには、後述する基板押え４８ｂが接続されている。

筒状部材４１の内部の略中央部には、長方形の平面形状をした基板である中継基板４５が配設されている。その中継基板４５の一対の長辺は、筒状部材４１の軸方向に沿って筒状部材４１の内周面４１ｃに接している。また、中継基板４５には、撮像素子６１から伝達される撮像信号を増幅するためのドライブ回路４６が設けられている。そして、コントロール部２１に配設される撮像制御手段２３等に接続される配線３２が、可撓ケーブル部３０の挿通孔３１および基板押え４８ａの挿通孔４８ｃを通って、中継基板４５の一端側と接続されることでドライブ回路４６に接続されている。よって、ドライブ回路４６により増幅された撮像信号をコントロール部２１に伝達することが可能となる。

また、中継基板４５の一端側と他端側にはそれぞれ、筒状部材４１に比べ小径の筒状部材となる基板押え４８ａ、４８ｂが、その外周面が筒状部材４１の内周面４１ｃに接するように配設されている。基板押え４８ａは、その一端側は可撓ケーブル部３０に接し、その他端側は中継基板４５に接しており、その全体が筒状部材４１の内部に位置するように配置されている。また、基板押え４８ｂは、中継基板４５の他端側に、その一端側が中継基板４５の他端側と接するように配置されている。基板押え４８ｂは、筒状部材４１と後述する導光筒４７を接続しており、その他端側は、導光筒４７の内周面に接している。

また、基板押え４８ａ、４８ｂは、中継基板４５を両側から狭持することで中継基板４５を固定すると共に、基板押え４８ａ、４８ｂの軸方向の長さを調節することで中継基板４５の設置位置を変更することができる。また、基板押え４８ａ、４８ｂは、それぞれ複数のＯリング４８ｅにより筒状部材４１とシーリングされることで気密に密着している。

筒状部材４１の他端部４１ｂには、筒状部材４１と外径が同径となる円筒状の導光筒４７が基板押え４８ｂを介して配設されている。導光筒４７と基板押え４８ｂとはシリコン等の接着剤が基板押え４８ｂの中央外周に設けられた円周溝４８ｆに入れられることにより互いが固定される。導光筒４７の全体の材質は、照明光が通過できるように、透明部材であるアクリル樹脂でできている。また、導光筒４７の一端側は開口しており、その他端側は同部材により塞がれている。導光筒４７の内部には、その一端側から他端側に向かって断面形状がそれぞれ円形の大径空間部４９および小径空間部５０が設けられている。大径空間部４９の直径は小径空間部５０の直径よりも大きくなっている。なお、大径空間部４９のうち、小径空間部５０との間の境界部分には、側面部５１が設けられている。側面部５１の断面は、略三日月状の形状となっている。すなわち、図２の断面状態における上下方向の長さが最も長くされ、その位置から周方向に離れるに従い側面部５１の厚さが薄くなっていく形状とされている。

また、導光筒４７の内周面と外周面は、遮光手段としての黒色に塗装されている。この黒色塗装は、導光筒４７の内側のレンズ部分に照明光が逃げるのを防止すると共に、反射によって、導光筒４７の内部を照明光が進行するように施されている。また、本実施の形態では、導光筒４７の外周面も、黒色塗装されている。これらの遮光手段は、導光筒４７の外部や内部に照明光が逃げるのを防止すると共に、反射によって、導光筒４７の内部を照明光が進行するように設けられている。

上述の小径空間部５０には鏡筒５２が嵌合されており、鏡筒５２の一端側は側面部５１を越して大径空間部４９まで伸びている。また、本実施の形態では、鏡筒５２の内部には、撮像光学系となるレンズ光学系を構成する３つのレンズ、すなわちそれぞれ正面から見たとき円形となる第１のレンズ５５、第２のレンズ５６、第３のレンズ５７が配置されている。また、鏡筒５２の中心軸線Ｍは、レンズ光学系の光軸と一致している。

この鏡筒５２には、他端側から一端側に向かって、第１のレンズ５５を保持するための孔５５ａ、反射光を絞るための絞り孔５８、第２のレンズ５６を保持するための孔５６ａ、第３のレンズ５７を保持するための孔５７ａが設けられ、それぞれのレンズを保持している。なお、鏡筒５２への各レンズ５５、５６、５７の組み込みは、鏡筒５２が導光筒４７に組み込まれる前に行われ、内視鏡先端部４０への組み込みは撮影ユニット部、すなわち各レンズ５５、５６、５７が組み込み済みの鏡筒５２として実施される。

また、上述の大径空間部４９において鏡筒５２の一端側には、円筒状の撮像素子固定台５９が導光筒４７のない周面に設けられた段部（図示省略）に突き当たることで位置決めされると共に嵌合される形で配置されている。この撮像素子固定台５９と鏡筒５２との間には隙間が設けられている。また、撮像素子固定台５９の内部には、他端側から一端側に向かって順に円板状のフィルタ６０、角形の撮像素子６１、撮像素子基板６４が配置されている。撮像素子６１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）からなる受光部６２をその表面に有しており、撮像素子６１を保持するための基板である撮像素子基板６４に固定されている。なお、第３のレンズ５２を通過した光は、フィルタ６０を通過することにより所定の色以外がカットされ、受光部６２で結像される。そして、撮像素子６１は、この結像（光）を電気信号に変換する。

撮像素子固定台５９には、他端側から一端側に向かって順に、フィルタ６０を保持するための孔６０ａ、撮像素子６１における受光部６２に光を通過させるための孔６３、撮像素子６１を保持するための孔６１ａ、撮像素子６１の一端側に取り付けられている撮像素子基板６４が納められている孔６４ａが設けられている。フィルタ６０は、その一端側のみが孔６０ａにより保持されており、その他端側は、撮像素子固定台５９の他端側から大径空間部４９に向かって突出している。

正方形状の受光部６２は、平面長方形状の撮像素子６１の表面に設けられており、撮像素子６１は受光部６２より大きな形状となっている。受光部６２は、受光部６２の中心軸線が撮像素子６１全体の中心軸線に対して図２において上方に偏位する形で取り付けられている。また、受光部６２の中心軸線は、鏡筒５２の中心軸線Ｍと一致するように、すなわちレンズ光学系の光軸と一致するように配置される。

撮像素子固定台５９の一端側は、基板押え４８ｂの他端側と接しており、基板押え４８ｂの他端側は、その外周面がＯリング４８ｅにより導光筒４７の内周面と密着するように、導光筒４７の内部に取り付けられている。また、基板押え４８ｂの一端部は、筒状部材４１の他端部４１ｂにシリコン等の接着剤を利用して取り付けられているため、導光筒４７と筒状部材４１は、基板押え４８ｂを介して接続されていることとなる。また、平面円形状の撮像素子基板６４には、中継基板４５の他端側に接続されている配線３７が筒状部材４１と導光筒４７の内部、すなわち基板押え４８ｂの内部の挿通孔４８ｄを通り接続されている。そして、撮像素子６１で得られた電気信号が、配線３７を介して中継基板４５に設けられているドライブ回路４６に送信される。

発光体６７は、導光筒４７の側面部５１に接触する状態で取り付けられており、配線３７および配線３２を介してコントロール部２１に接続されている。発光体６７は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を具備していて、配線３２、３７を介して、ＬＥＤに電流が流されると、発光体６７のＬＥＤが発光したり光量が変化したりする。また、この実施の形態では、発光体６７の形状は直方体となっている。この実施の形態では、配線３２と配線３７は、その一部が中継基板４５を介さず直接コントロール部２１に繋がっているが、全ての配線３２と配線３７が中継基板４５を介して繋がるようにしても良い。

また、導光筒４７において側面部５１からその他端側までの断面が三日月状の部分は、発光体６７からの光を出射部位までガイドする導光体部６８となっている。また、導光筒４７の小径空間部５０を覆う部分の内周面および外周面は、上述したように黒色塗装により遮光されているので、発光体６７で生じた照明光は、導光体部６８により出射部位までガイドされる。

次に、以上のように構成された内視鏡１０の操作について説明する。まず、検査対象者の口等の体腔から内視鏡先端部４０を差し込み、該検査対象者の食道を通過させて、胃等の検査対象部位に到達させる。この場合、発光体６７を発光させて、内視鏡先端部４０の進行方向を照らしながら、当該内視鏡先端部４０を体内の奥深くへと進行させる。この発光体６７を発光させたり、その発光量を変化させる場合、操作者が操作手段を操作することにより、当該発光体６７から照明光を照射したり、発光量を制御したりすることが可能となっている。

発光体６７から照明光が出射され導光体部６８から光が放射されると、内視鏡先端部４０の前方側の部位が撮像可能となる。すなわち、発光体６７から放射された光が体内の被撮像部位で反射し、その反射によって生じる反射光は、第１のレンズ５５に入射し、その後、第２のレンズ５６、第３のレンズ５７を順次通過する。そして、第３のレンズ５７を通過した反射光は、フィルタ６０を通過し、受光部６２に入射される。受光部６２では、被撮像部位からの光が合焦され、結像状態となっている。このとき、撮像制御手段２３は、ＣＣＤの動作を制御する信号を撮像素子６１へ送信している。

受光部６２に入射した反射光は、電気信号へと変換される。そして、この電気信号が、配線３７を介して中継基板４５に設けられているドライブ回路４６に伝達される。そして、ドライブ回路４６により増幅された電気信号が、コントロール部２１に配置されている撮像制御手段２３に伝達される。撮像制御手段２３すなわち、コントロール部２１に伝達された信号は、モニター部２２またはその近傍に配置される画像解析回路に伝えられる。

この画像解析回路では、伝送されてきた電気信号が所定の映像データ（例えばカラー映像）に関する電気信号へと変換される。かかる画像解析回路にて変換された映像データに関する電気信号は、モニター部２２の表示回路まで伝送され、該電気信号に対応した映像を、モニター部２２の表示画面に映し出す。そして、操作者は、当該表示画面を見ながら、胃等の体内の検診を行うことができる。なお、画像解析回路をコントロール部２１に配置したり、撮像制御手段２３の一部として組み込んでも良い。

また、操作者は、操作手段を操作することにより、可撓ケーブル部３０を変形させることができる。そして、この可撓ケーブル部３０の変形により、内視鏡先端部４０の向きを変更して、当該内視鏡先端部４０が設けられている周囲を検診することができる。

以上のように構成された内視鏡１０では、少なくともＣＣＤを駆動させる撮像制御手段２３（この実施の形態ではさらに、ＣＤＳ回路、ＡＧＣ回路、ＡＤ変換回路等を含むものとなっている）を撮像素子６１と分離して、内視鏡先端部４０の外部に設けられているコントロール部２１に配置している。このため、撮像素子６１に比べ、外形寸法が大きくなりがちな撮像制御手段２３を内視鏡先端部４０の内部に配置する必要がなくなり、内視鏡先端部４０の外径寸法を小径とすることができる。

また、内視鏡１０では、撮像素子６１で得られた撮像信号を増幅するドライブ回路４６を内視鏡先端部４０に配置している。このため、撮像信号をドライブ回路４６により増幅することが可能となり、撮像素子６１で得られた撮像信号が内視鏡先端部４０の外部に設けられた撮像制御手段２３に確実に伝達されることとなる。なお、ドライブ回路４６は、この実施の形態では信号の増幅に加えて、信号の形状を整えている。

この内視鏡１０では、ドライブ回路４６を撮像素子６１が配置される基板と異なる中継基板４５に配置している。このため、ドライブ回路４６を内視鏡先端部４０の内部に配置するための自由度が向上することとなり、さらには、ドライブ回路４６を撮像素子６１と分離して配置させることが可能となり、撮像素子６１で発生した熱がドライブ回路４６に伝わるのを防止できる。

また、内視鏡１０では、中継基板４５を長方形の平面状の基板とし、その中継基板４５の一対の長辺を軸方向に沿って筒状部材４１の内周面に接するようにしている。このため、中継基板４５の一対の長辺が筒状部材４１の内周面と隙間なく接するようにできるため、ドライブ回路４６を内視鏡先端部４０の内部に強固に固定することが可能となる。

また、内視鏡１０では、中継基板４５は、小径の筒状部材である基板押え４８ａ、４８ｂによって両側から狭持されることで固定されている。このため、基板押え４８ａ、４８ｂの軸方向の長さを調節することにより、内視鏡先端部４０の内部において中継基板４５の位置を容易に変更することが可能となると共に、ドライブ回路４６を内視鏡先端部４０の内部に、より強固に固定することが可能となる。

また、内視鏡１０では、導光筒４７は、透明部材により形成されていて、しかも導光筒４７の外周面と内周面が、遮光手段となる黒色塗装により遮光されている。このため、発光体６７で生じた照明光が導光体部６８の内部を通過する際に、黒色塗装によって外部やレンズ光学系側に漏れるのを防止できる。

また、内視鏡１０では、発光体６７は、レンズ光学系と別個独立して配置されている。このため、撮像光学系となるレンズ光学系とは別部材として発光体６７を取り付けることができ、内視鏡先端部４０の内部の構造に大きな影響を与えることなく配置できる。また、導光筒４７の外径に対する中心軸線に対してレンズ光学系の光軸Ｍが偏芯し、その偏芯により生じたスペースに発光体６７を配置しているので、外径寸法が大きくなることはない。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡１０Ａについて、図４および図５に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、内視鏡１０Ａの先端部のみが第１の実施の形態の内視鏡１０と異なるため、その相違部分のみについて説明する。図４は、内視鏡先端部８０の構成を示す側断面図である。また、図５は、内視鏡先端部８０の構成を示す側断面の斜視図である。なお、以下の説明では、図４および図５において一端側とは右側を指し、他端側とは左側を指す。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

第２の実施の形態に係る内視鏡１０Ａの内視鏡先端部８０は、３つの円筒状の部材である筒状部材４１と、中間筒８１と、導光筒８２とにより、その外側が囲まれている。筒状部材４１は、第１の実施の形態と同様の部材であり、その両端が開口している円筒状の筒状部材であり、その内径および外径は、一端部４１aから他端部４１ｂまで同径となっており、その内径は貫通孔４２を形成している。また、筒状部材４１の一端部４１ａは、上述の可撓ケーブル部３０とシリコン接着により接続されている。また、筒状部材４１の一端部４１ａの内部には、第１の実施の形態と同様に基板押え４８ａが取り付けられており、筒状部材４１の他端部４１ｂには、基板押え４８ｂが取り付けられている。

筒状部材４１の内部の略中央部には、第１の実施の形態と同様に長方形の平面形状をした基板である中継基板４５が配設されている。その中継基板４５の一対の長辺は筒状部材４１の軸方向に沿って筒状部材４１の内周面４１ｃに接している。また、中継基板４５には、撮像素子６１から伝達される撮像信号を増幅するためのドライブ回路４６が設けられている。

また、中継基板４５と基板押え４８ａの間および中継基板４５と中継基板押え４８ｂの間には、それぞれ、基板押え４８ａ、４８ｂと同径となる中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂが、その外周面が筒状部材４１の内周面４１ｃに接するように配設されている。中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂは両端が開口している円筒形の筒状部材であり、スリット８４ｃ、８４ｄを有している。スリット８４ｃ、８４ｄは、該中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂの軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。

中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂの取り付けは、外部ユニット２０に接続される配線３２と撮像素子基板６４に接続される配線３７とが、それぞれ中継基板４５に接続された状態で、中継基板ホルダー８４ａについては、スリット８４ｃに配線３２を通し中継基板４５と基板押え４８ａの間に嵌め込み、また、中継基板ホルダー８４ｂについては、スリット８４ｄに配線３７を通し中継基板４５と基板押え４８ｂの間に嵌め込むことにより行う。つまり、中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂを取り付ける前の状態では、中継基板４５の軸方向の前後には中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂの長さ分の間隔が空くため、配線３２、３７を中継基板４５に半田付けするなど接続作業がし易くなる。

そして、配線３２と配線３７を中継基板４５に接続した後は、中継基板４５が中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂに対してがたつかないようにするため、上記のように中継基板４５と基板押え４８ａ、４８ｂの間に中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂを嵌め込む。次いで、予め、可撓ケーブル３０側に通されている筒状部材４１を、この筒状部材４１の内部に中継基板４５、基板押え４８ａ、４８ｂおよび中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂが配置されるように内視鏡先端部８０の他端側に向けて移動させる。

その後、他端部では、シリコン等の接着剤により基板押え４８ｂと筒状部材４１が固定される。一方、一端部では、ＰＴＦＥチューブ部３５の先端部の内周面と外周面に配されるシリコン等の接着剤により、基板押え４８ａと、ＰＴＦＥチューブ部３５と、筒状部材４１とが、ＰＴＦＥチューブ部３５を間に挟んだ状態で固定される。

中継基板ホルダー８４ａは、その外周面が筒状部材４１の内周面と接しており、また、その一端側は基板押え４８ａと接し、その他端側は中継基板４５と接している。中継基板ホルダー８４ｂもその外周面は筒状部材４１の内周面と接しており、その一端側は中継基板４５と接し、その他端側は基板押え４８ｂに接している。また、基板押え４８ｂは、筒状部材４１と中間筒８１を接続する部材であり、その他端側の外周面は、中間筒８１の一端側の内周面に接している。また、基板押え４８ａ、４８ｂは、Ｏリング４８ｅにより筒状部材４１および中間筒８１の内周面とシーリングされることにより気密に密着している。

中間筒８１は、その両端が開口しており、その内部には、一端側から他端側に向かって断面形状が円形の大径挿通孔８５および小径挿通孔８６が形成されている。大径挿通孔８５の直径は、小径挿通孔８６の直径よりも大きくなっている。なお、大径挿通孔８５のうち、小径挿通孔８６との間に境界部分には、係止面８７が形成されている。また、図４および図５において小径挿通孔８６の下方には、小径挿通孔８６と連通するようにネジ穴８９が形成されている。

中間筒８１の大径挿通孔８５には、係止面８７に当接するように撮像素子ガイド８８が嵌合されている。撮像素子ガイド８８には、レンズ光学形の光軸Ｍを中心とする円形の孔８８ａが設けられている。撮像素子ガイド８８の一端側には断面が長方形となる孔８８ｂが形成されており、孔８８ａとの境界部分には壁面部８８ｃが形成されている。この孔８８ｂには、撮像素子６１が壁面部８８ｃと当接する形で嵌合されている。撮像素子６１は、第１の実施の形態と同様、ＣＣＤからなる受光部６２を有しており、撮像素子６１を保持するための基板である撮像素子基板６４に固定されている。また、小径挿通孔８６には、第１の実施の形態と同様の鏡筒５２の一端側が嵌合されている。

中間筒８１の他端側には、導光筒８２が配置されている。導光筒８２の全体の材質は第１の実施の形態の導光筒４７と同様、アクリル樹脂でできており、導光筒８２の外周面および内周面は、黒色塗装により遮光されている。また、導光筒８２は、両端が開口しており、導光筒８２の内部には、その一端側から他端側に向かって断面形状が円形の大径挿通孔９１および小径挿通孔９２が設けられている。大径挿通孔９１の直径は、小径挿通孔９２の直径よりも大きくなっている。なお、大径挿通孔９１のうち、小径挿通孔９２との間の境界部分には、第１の実施の形態と同様、側面部５１が設けられている。また、小径挿通孔９２の他端側近傍には、ごみやほこり等が内部に侵入するのを防止するカバーガラス９０を係止するための突出部９３が導光筒８２の内周面から全周に亘って光軸Ｍに向かって突出するように形成されている。

導光筒８２の他端側の開口部には、上述したカバーガラス９０が嵌めこまれ、該カバーガラス９０は、突出部９３によって係止されている。このカバーガラス９０と導光筒８２との間は、接着剤によってシーリングされている。また、小径挿通孔９２に形成されている突出部９３の一端側には鏡筒５２が係止されており、該鏡筒５２は大径挿通孔９１を横切り、導光筒８２の一端側から突出している。その突出部分は、中間筒８１の小径挿通孔８６に嵌合されている。したがって、中間筒８１と導光筒８２は、鏡筒５２により接続されていることとなる。

中間筒８１の他端部の壁面、すなわち導光筒８２の大径挿通孔９１を塞いでいる部分にあたる境界壁には、２つの発光体６７、６７を取り付けるための照明基板９６が取り付けられている。本実施の形態では、２つの発光体６７、６７は、それぞれ発光方向が異なる状態となるように異なる取り付け状態で照明基板９６に固定されている。また、各発光体６７は、第１の実施の形態と同様、ＬＥＤを具備しており、その形状は直方体となっているが、上述したように、配置の仕方を各発光体６７で異ならせている。

また、鏡筒５２は、第１の実施の形態と同様、その内部には、撮像光学系となるレンズ光学系を構成する３つの第１のレンズ５５、第２のレンズ５６、第３のレンズ５７が配置されている。この第２の実施の形態では、第２のレンズ５６と第３のレンズ５７との間にフィルタ６０が挟み込まれている。なお、鏡筒５２の中心軸線Ｍは、レンズ光学系の光軸と一致している。

以上のように構成された内視鏡先端部８０を有する内視鏡１０Ａでは、ＣＣＤを駆動制御する撮像制御手段２３を撮像素子６１と分離して、内視鏡先端部８０の外部に設けられているコントロール部２１の内部に配置している。このため、撮像素子６１に比べ外形寸法が大きくなりがちな撮像制御手段２３を内視鏡先端部８０の内部に配置する必要がなくなり、内視鏡先端部８０の外径寸法を小径とすることができる。なお、撮像制御手段２３は、第１の実施の形態と同じく、ＣＤＳ回路、ＡＧＣ回路およびＡＤ変換回路を含み、さらにＤＡ変換回路を含むものとなっている。

また、内視鏡先端部８０では、中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂを、それぞれ基板押え４８ａと中継基板４５の間および基板押え４８ｂと中継基板４５の間に、側方から配線３２および配線３７がそれぞれのスリットを通過して中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂの内部に納まるように配設する構成となっている。したがって、配線３２および配線３７を基板押え４８ａ、４８ｂの挿通孔４８ｃ、４８ｄをそれぞれ通過させ中継基板４５に接続した後でも、中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂの軸方向の長さを調節することによって、中継基板４５の設置位置を多少変更することも可能となる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡１０Ｂについて、図６および図７に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、内視鏡１０Ｂの先端部のみが第１の実施の形態の内視鏡１０と異なるため、その相違部分のみについて説明する。図６は、内視鏡先端部１００の構成を示す側断面図である。また、図７は、内視鏡先端部１００の構成を示す側断面の斜視図である。なお、以下の説明では、図６および図７において一端側とは右側を指し、他端側とは左側を指す。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

本実施の形態における内視鏡先端部１００では、円筒状の部材である導光筒１０２により内視鏡先端部１００の外側が囲まれている。導光筒１０２は、第１の実施の形態の導光筒４７の一端部を長手方向に伸ばした部材であり、全体の材質はアクリル樹脂でできている。そして、導光筒１０２の内周面および外周面は、黒色塗装により光を遮光するようになっている。また、導光筒１０２は、一端側は開口しており、その他端側は同部材により塞がれている。

また、導光筒１０２の外径は、一端側から他端側まで同径となっており、その内部には、一端側から他端側に向かって断面形状が円形の大径空間部１０４および小径空間部１０５が設けられている。大径空間部１０４の直径は、小径空間部１０５の直径よりも大きくなっている。また、導光筒１０２の一端側は、可撓ケーブル部３０とシリコン接着により接続されている。なお、大径空間部１０４のうち、小径空間部１０５との間の境界部分には、第１の実施の形態と同様、断面が三日月形状の側面部５１が設けられている。なお、この実施の形態では、可撓ケーブル部３０にはＰＴＦＥチューブ部３５が設けられていないが、設けるようにしても良い。

第１の実施の形態と同様、小径空間部１０５には鏡筒５２が嵌合されており、鏡筒５２の内部には、撮像光学系となるレンズ光学系を構成する３つの第１のレンズ５５、第２のレンズ５６、第３のレンズ５７が配置されている。また、鏡筒５２の中心軸線Ｍは、レンズ光学系の光軸と一致している。

また、第１の実施の形態と同様、鏡筒５２の一端側には撮像素子固定台５９が嵌合される形で配置されており、撮像素子固定台５９と鏡筒５２との間には隙間が設けられている。また、撮像素子固定台５９の内部には、他端側から一端側に向かって順にフィルタ６０、撮像素子６１、撮像素子基板６４が配置されている。撮像素子６１は、ＣＣＤからなる受光部６２を有しており、撮像素子６１を保持するための基板である撮像素子基板６４に固定されている。

なお、本実施の形態では、撮像素子基板６４にドライブ回路４６が形成されており、撮像素子６１で得られた電気信号は、隣接した位置に配置されるドライブ回路４６により増幅される。配線３２は、撮像素子基板６４とコントロール部２１に配置されている撮像制御手段２３に接続されているため、ドライブ回路４６により増幅された電気信号は撮像制御手段２３に伝達される。撮像制御手段２３は、撮像素子６１を駆動制御させると共に伝達された信号をＡＧＣ回路等で処理する。なお、本実施の形態では、ドライブ回路４６は、撮像素子基板６４に設けられているので、中継基板４５を設ける必要がないこととなる。

また、第１の実施の形態と同様、発光体６７が、導光筒１０２の側面部５１に接触する状態で取り付けられており、挿通孔６５の内部に挿通されている配線３２を介してコントロール部２１に接続されている。

以上のように構成された内視鏡先端部１００を有する内視鏡１０Ｂでは、撮像制御手段２３を撮像素子６１と分離して、内視鏡先端部１００の外部に設けられているコントロール部２１の内部に配置している。このため、撮像素子６１に比べ外形寸法が大きくなりがちな撮像制御手段２３を内視鏡先端部１００の内部に配置する必要がなくなり、内視鏡先端部１００の外径寸法を小径とすることができる。

また、内視鏡先端部１００では、ドライブ回路４６を撮像素子基板６４に設けている。このため、撮像素子６１から伝達される撮像信号が減衰によってひずむ前にドライブ回路４６に伝達されることとなり、ドライブ回路４６を撮像素子６１と離して配置した場合と比べて、撮像信号を大きく増幅する必要がなくなる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

各実施の形態においては、内視鏡先端部４０、８０、１００側にバッファ回路となるドライブ回路４６を配置しているが、コントロール部２１側にもドライブ回路４６に対応するバッファ回路を配置するようにしても良い。このようにすると送受信される信号の安定や品質の面から好ましい。また、撮像素子基板６４に撮像素子６１とドライブ回路４６を設けるのではなく、ドライブ回路４６を撮像素子基板６４と同形状の専用の基板に設けたり、撮像素子６１上であって受光部６２以外の部分に設けたりしても良い。

上述の第１および第２の実施の形態では、２つの基板押え４８ａ、４８ｂを用いているが、これに限られることなく３つまたは４つなどさらに複数個の基板押えを用いても良い。たとえば、軸方向に短かく同じ長さに形成された基板押えを、複数個連結させて基板押えの長さを調節するようにしても良い。このようにすることで、異なる長さの基板押さえを製造する必要がなくなり、長さ調節が低コストで行えることとなる。

また、上述の第２の実施の形態では、基板押え４８ａ、４８ｂと中継基板ホルダー８４ａ、８４ｂを併用しているが、中継基板ホルダーのみを用いて中継基板４５を位置決め固定するようにしても良い。

また、上述の第１または第２の実施の形態では、筒状部材４１の内周面の断面形状は円形となっているが、これに限られることはなく内周面の断面形状を角状としても良い。このようにすることで、中継基板４５の一対の端面と隙間なく接することが可能となり、より強固に固定することができることとなる。

また、上述の第１または第２の実施の形態では、中継基板４５を筒状部材４１の略中央に配置しているが、これに限られることはなく撮像素子基板６４の一端側に隣接するように配置しても良い。このようにすることで、中継基板４５を筒状部材４１の略中央に配置する場合と比べ、撮像素子６１から伝達される撮像信号が減衰等によって大きくひずむ前にドライブ回路４６によって電気信号を増幅することができる。

また、上述の各実施の形態では、レンズ光学系を形成するレンズの数を３つとしているが、この数に限られるものではない。また、レンズ光学系を構成するレンズをガラスレンズとせず、樹脂レンズとしてもよい。また、必要により非球面レンズとしても良い。また、レンズ光学系は、ズーミングを行わない固定レンズで構成されるものとしたが、ズーミング動作を行うものとしても良い。この場合ズーミングに係る制御は、撮像制御手段２３によって行うようにするのが好ましい。

また、上述の各実施の形態では、発光体６７としては、ＬＥＤを用いた場合について説明している。しかしながら、発光体６７は、かかるＬＥＤに限られない。例えば、酸化亜鉛を用いた蛍光発光素子を用いても良く、同じく酸化亜鉛を利用する高精細な酸化亜鉛ナノピット発光アレイ、有機ＥＬ発光素子（特に白色発光有機ＥＬ素子）、カーボン・ナノチューブを利用した固体発光素子を用いても良い。これらは、いずれも小型化、薄型化に適しており、本発明の内視鏡に採用することができる。また、発光体６７としては、その他に、蛍光塗料および蓄光塗料等の夜光塗料を塗布した部材を用いても良い。

また、上述の各実施の形態では、表示手段として、外部ユニット２０に設けられているモニター部２２を用いている。しかしながら、表示手段としては、外部ユニット２０に設けられるモニター部２２に限られない。例えば、外部ユニット２０とは別個独立した箇所に、モニターおよびプロジェクター等の表示装置を設け、これを表示手段として用いても良い。

また、発光体６７は四角形状のものに限られず、先端が凸レンズとされた円柱状等種々の形状の発光体を用いることが可能である。導光体部６８の形状に対応させて、三日月型の形状とした発光体を用いても良い。

ところで、以上に説明した各実施の形態における内視鏡１０、１０Ａ、１０Ｂにおいては、可撓ケーブル部３０が形状を維持できる性状となっている。そのため、気管内挿管を行う際に、気管内チューブを気管に導くスタイレットとして可撓ケーブル部３０を利用することができる。つまり、気管内チューブの一端から内視鏡先端部４０、８０、１００を挿入し、気管内チューブの他端に内部を通過した内視鏡先端部４０、８０、１００を臨ませ、気管内チューブ内に、可撓ケーブル部３０が挿通された状態とする。そして、この可撓ケーブル部３０が挿通された気管内チューブを、可撓ケーブル部３０にスタイレットとしての機能を果たさせながら気管に導く。この際、内視鏡１０、１０Ａ、１０Ｂを介して、気管内チューブの進行方向や挿入位置等を目視により確認することができる。そのため、従来、経験と勘に頼っていた気管内挿管を迅速かつ安全に行うことができる。

気管内チューブの気管内への挿管が確実に行えるようになった状態で、可撓ケーブル部３０を引っ張り、内視鏡先端部４０、８０、１００を気管内チューブから抜き取る。その後、気管内チューブを介して気管内に空気を送り込む処置を行う。各実施の形態に係る内視鏡先端部４０、８０、１００は、外形寸法を小さくしたものであるため、気管内チューブへの挿入と気管内チューブからの抜き取りが容易に行える。また、照明と撮像を内視鏡先端部４０、８０、１００に備えた発光体としてのＬＥＤと撮像素子としてのＣＣＤにより電気的に行うようにしているため、内視鏡先端部４０、８０、１００と外部ユニット２０とを繋ぐ配線３２、３７を細くすることができ、このことも、気管内チューブへの内視鏡先端部４０、８０、１００の挿入と抜き取りを容易にしている。

本発明の内視鏡は、人体の内部や機材の内部を撮影または確認する際の使用に好適であるが、光学機器一般に適用でき、光学系を有する医療機器においても利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡の全体構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面の斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面の斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡先端部の構成を示す側断面の斜視図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ…内視鏡
２１…コントロール部
２２…モニター部
２３…撮像制御手段
３０…可撓ケーブル部（ケーブル部）
４０、８０、１００…内視鏡先端部
４１…筒状部材
４５…中継基板
４６…ドライブ回路
４７、８２、１０２…導光筒
４８ａ、４８ｂ…基板押え（小径筒状部材）
５２…鏡筒
５５…第１のレンズ（レンズ光学系の一部）
５６…第２のレンズ（レンズ光学系の一部）
５７…第３のレンズ（レンズ光学系の一部）
６１…撮像素子
６７…発光体
８４ａ、８４ｂ…中継基板ホルダー
Ｍ…鏡筒の中心軸線（レンズ光学系の光軸）

Claims (8)

1. 被写体からの光を結像させるレンズ光学系を有し、このレンズ光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子を備える内視鏡先端部と、
   上記撮像素子の動作を制御する撮像制御手段を有し、上記撮像素子で得られた撮像信号を映像信号に変換するコントロール部と、
   上記コントロール部にて変換された映像信号を表示するモニター部と、
   分離されて配置された上記内視鏡先端部と上記コントロール部を接続すると共に、上記撮像素子で得られた撮像信号を上記コントロール部に伝達するケーブル部と、
   を有する内視鏡。
2. 前記撮像素子で得られた撮像信号を増幅するドライブ回路を前記内視鏡先端部に配置したことを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記ドライブ回路を前記撮像素子が配置される基板に配置したことを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
4. 前記ドライブ回路を前記撮像素子が配置される基板と異なる基板に配置したことを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
5. 筒状部材と、
   上記筒状部材の内部に設けられ、被写体からの光を結像させるレンズ光学系と、
   上記筒状部材の内周面に接するように設けられ、上記レンズ光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
   上記撮像素子で得られた撮像信号を増幅するドライブ回路が配置され、上記筒状部材の内周面に接するように配設された中継基板と、
   を有する内視鏡先端部を備えることを特徴とする内視鏡。
6. 前記中継基板は、前記撮像素子から離れて配置されていることを特徴とする請求項５記載の内視鏡。
7. 前記中継基板は、４角形の平面状の基板となっており、その基板の対向する２辺が軸方向に沿って前記筒状部材の内周面に接することを特徴とする請求項５記載の内視鏡。
8. 前記中継基板は、その外周面が前記筒状部材の内周面に接するように設けられた小径筒状部材によって両側から狭持されることで固定されていることを特徴とする請求項５記載の内視鏡。

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