JP3004286B2

JP3004286B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP3004286B2
Application number: JP1256306A
Authority: JP
Inventors: 睦吉川
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH03118021A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、先端部に設けられたカバーレンズに曇りが
発生することを防止した内視鏡装置に関するものであ
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することによりこ
の体腔内を観察すると共に、必要に応じて処置具を使用
した治療処理を行ったり、或いは上記挿入部を管孔内に
挿入して該管孔内の観察を行うことが可能な内視鏡装置
が広く用いられている。

この内視鏡装置には伝達光学系として例えばファイバ
バンドルが使用された光学式内視鏡と、撮像装置として
電荷係合素子（CCD）等の固体撮像素子が使用されてい
る電子内視鏡とがある。この電子内視鏡は光学式のもの
に比して解像度が高く、像の記録・再生が容易である等
の利点を有している。

上記固体撮像素子は挿入部の先端部にレンズ枠を介し
て固定された結像光学系の結像位置に固定部材を介して
固定されており、結像光学系によって結像された被観察
部位の光学像が固体撮像素子にて光電変換されて、ビデ
オプロセッサ等の映像信号処理回路に入力される。そし
て、この映像信号処理装置にて処理された後、モニタに
出力されることによりモニタを介して被観察部位の像を
観察することができるようになっている。尚、上記固定
部材とレンズ枠との間は挿入部の外部からの電子的ショ
ックが固体撮像素子に伝達されるのを防止するため、電
気的に絶縁されていることが一般的である。

ところで、上記挿入部が体腔内や管孔内に挿入された
際に、この体腔内等に存在する汚物等により視界が悪化
する場合がある。そのため、上記先端部には結像光学系
のカバーレンズの対物面に指向するノズルが配設されて
おり、このノズルから洗浄液を送水することによりカバ
ーレンズの対物面を洗浄することができるようになって
いる。

しかしながら、この洗浄によって対物面が冷却され、
このカバーレンズの内側面に結露が生じることがある。
この結露が生じると、対物面が洗浄されていても光学像
が曇り、観察に支障が生じる可能性がある。

これに対処するに、実開昭60−104101号公報や、特開
昭64−62614号公報には、上記カバーレンズの外周に発
熱体を配設し、この発熱体を発熱させてカバーレンズの
温度を上昇させ、このカバーレンズの曇りを除去する技
術が開示されている。

しかし、これらの先行技術によるとカバーレンズの外
周に発熱体を配設する必要があり、それだけ先端部が太
径化される可能性があると共に、先端部の構成が複雑化
し、製作のコスト上昇の可能性が招来される。

一方、特開昭61−42513号公報には、固体撮像素子の
固体部材を熱伝導性部材を介して先端部に連接した技術
が開示されている。この技術では固体撮像素子の発熱が
先端部へ伝達されることにより先端部を介してカバーレ
ンズの温度が上昇されることにより該カバーレンズの曇
りを除去することが可能となっている。

しかし、上記先端部の温度容量は固体撮像素子が発す
る温度に比して大であるため、カバーレンズの曇りを除
去するほど該カバーレンズの温度を上昇させることに困
難性がある。

［発明の目的］本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、
先端部の太径化及び構成の複雑化を回避し、固体撮像素
子の発熱をカバーレンズに伝達し、このカバーレンズの
曇りを除去することが可能な内視鏡装置の提供を目的と
している。

［課題を解決するための手段］本願発明による内視鏡装置は、結像光学系のカバーレ
ンズを、熱伝導率が高い素材で形成されたレンズ枠を介
して、挿入部に設けられた熱伝導率が低い素材で形成さ
れた先端部に固定すると共に、上記結像光学系の結像位
置にイメージエリアを位置させた固体撮像素子を、上記
レンズ枠と絶縁された熱伝導性の固定部材にて固定する
一方、上記固定部材とレンズ枠とを熱伝導性部材を介し
て連接することで、上記固体撮像素子にて発生した熱
を、上記固定部材、上記熱伝導性部材、及び上記レンズ
枠を介して上記カバーレンズに伝達させたものである。

［作用］かかる構成により、固体撮像素子に発生した熱が固定
部材から熱伝導部材へ伝達され、レンズ枠を経てカバー
レンズへ伝達されてることにより、このカバーレンズの
温度が上昇されて結露が防止される。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第３図は本発明の第一実施例に係り、第１
図は先端部の部分断面図、第２図は内視鏡装置の概略構
成図、第３図は先端部の断面図である。

これらの図において、符号１は内視鏡、２は光源装置
を内蔵するCCU（カメラコントロールユニット）であ
り、このCCU2にはモニタ３が接続されるよう構成されて
いる。

上記内視鏡１は、体腔内等へ挿入することが可能な細
長で可撓性を有する挿入部４と、この挿入部４の基端側
に連設された太径の操作部５とを有している。また、上
記挿入部４の先端側には複数の節輪4aにて構成された湾
曲部６を介して例えば樹脂等の比較的伝熱性の乏しい硬
性の部材にて形成された先端部７が設けられていて、上
記操作部４に配設されている湾曲操作ノブ８を操作して
この先端部７を被観察部位へ指向させることができるよ
うになっている。

上記操作部５の一側からは、先端にコネクタ装置9aを
有するユニバーサルコード９が延設されている一方、上
記CCU2にはこのコネクタ装置9aが接続されるコネクタ受
け2aが設けられている。そして、コネクタ装置9aをコネ
クタ受け2aに接続することによりCCU2内に設けられた光
源装置にて発生される照明光を、上記ユニバーサルコー
ド９内に配設された図示しないライトガイドを介して内
視鏡１方向へ導くことができるようになっている。

このライトガイドは上記挿入部４内に配設された他の
ライトガイド11に接続されて先端部７まで延設されてい
る。第３図に示す如く、この先端部７の下方に偏位した
部位には先端部７の軸心と平行な照明用透孔12が貫通形
成されており、上記ライトガイド11はこの照明用透孔12
に口金12aを介して固定されている。また、この照明用
透孔12の先端側には配光レンズ12bが固定されていて、
上記照明光はこの配光レンズ12bにて被観察部位へ照射
されるように構成されている。

また、上記先端部７の略中央部に観察用透孔13が形成
されている。

第１図に示す如く、この観察用透孔13の先端側にはレ
ンズ枠の一例である第一のレンズ枠14が固定ねじ14aに
て固定されている。この第一のレンズ枠14は例えば銅，
タングステン，アルミ等の熱伝導率の高い部材にて形成
されていると共に、この第一のレンズ枠14と上記観察用
透孔13との間には上記洗浄液等を観察用透孔13の内側へ
浸入することを防止するＯリング18が介装されている。

上記第一のレンズ枠14は略筒状に形成されて、前後方
向の略中央に小径部14aが設けられている。そして上記
第一のレンズ枠14の先端側より挿入されたカバーレンズ
15がこの小径部14bの先端側側面に当接されて固定さ
れ、その対物面が上記先端部７の先端側に露呈されてい
る。また、上記先端部７にはこのカバーレンズ15の対物
面に指向する送気・送水用のノズル16が設けられてい
て、上記操作部５に配設された操作ボタン17を操作する
ことにより上記カバーレンズ15の対物面に洗浄液の送水
や送気等を行い、この対物面の洗浄を行うことができる
ようになっている。

上記観察用透孔13の基端側には拡径部13aが設けら
れ、上記第一のレンズ枠14の基端側はこの拡径部13aに
突出されている。またこの第一のレンズ枠14内部の基端
側にはCCD等の固体撮像素子19を固定する固定部材21が
固定されている。該固定部材21は上記第一のレンズ枠と
同様の熱伝導率の高い部材にて構成されている。また、
該固定部材21と上記第一のレンズ枠14との間には樹脂等
にて形成された絶縁部材22が介装されていて、内視鏡１
の外部に電気的なショックが発生してもこのショックが
上記固体撮像素子19へ伝達されないよう配慮されてい
る。この絶縁部材22のために、上記第一のレンズ枠14と
固定部材21との間の熱伝導率は低くなっている。

また、上記固定部材21の第一のレンズ枠14内に挿入さ
れた部位は筒状に形成されていて、この筒状に形成され
た部位が第二のレンズ枠24として設定されている。該第
二のレンズ枠24内には上記カバーレンズ15の光軸と一致
する複数のレンズよりなる結像光学系23が固定して設け
られていると共に、上記固定部材21の先端側端面及びこ
の端面に同一平面状に位置された上記絶縁部材22の先端
側端面と、上記第一のレンズ枠14の小径部との間に、リ
レーレンズ23aが挟持されている。尚、これらカバーレ
ンズ15,リレーレンズ23a,結像光学系23の間は気密状態
が保持されている。

上記固定部材21の第二のレンズ枠24として設定された
部位の基端側は第一のレンズ枠14の基端側より観察用透
孔13の拡径部13a側へ突出されており、この突出された
端部にフランジ部21aが周回形成されて、該座面21aに上
記固体撮像素子19が固定されている。この固体撮像素子
19は、セラミック等にて形成された基板19aにチップ19b
が固定されていると共に、このチップ19bの上面にカバ
ーガラス19cにて固定されて構成されていて、上記チッ
プ19b上に設けられたたイメージエリア19dが、上記結像
光学系23による結像位置に位置されている。

また、上記第二のレンズ枠24の基端側へ突出した部位
及び上記フランジ状部、それに第一のレンズ枠14の拡径
部13a側に突出した部位との間には熱伝導性部材25が充
填されている。この熱伝導性部材25は、例えば放熱用の
RTVシリコンゴムや高熱伝導性の二液エポキシ系封止部
材等の不良導体にて構成されていて、上記固体撮像素子
19にて発生し、固定部材21に伝達された熱がこの熱伝導
性部材25を介して上記第一のレンズ枠14へ伝達されるよ
うになっていると共に、内視鏡１の外部に発生すること
のある電気的ショックを固体撮像素子19側へ伝達するこ
とがないようになっている。また、第一のレンズ枠14と
固定部材21との間に上記熱伝導性部材25が封入されてい
ることにより、第一のレンズ枠14と固定部材21との間の
固定が強固なものとなっている。

一方、上記固体撮像素子19の基板19a基端側には例え
ば一対の基板26が半田にて固定されていると共に、これ
らの基板26間に放熱剤26aが充填されている。また、上
記基板26の基端側はケーブル固定部材27aにて信号伝送
ケーブル27に接続され、該信号伝送ケーブル27を介して
上記CCU2へ接続されている。

また、上記固定部材21のフランジ部21aの外周には筒
状のシールド枠28が導電接着にて固定されていると共
に、このシールド枠28と上記基板26との間が導電接着剤
28aにて固定されている。更に、上記シールド枠28の外
周は熱収縮チューブ28bに被覆され、該熱収縮チューブ2
6bの基端側は上記信号伝送ケーブル27の外周を覆う他の
チューブ27bに連続している。

このような構成を有する内視鏡装置にて被観察部位の
観察を行う場合、コネクタ装置9aをコネクタ受け2aに係
合することによりユニバーサルコード９をCCU2に接続
し、このCCU2及び光源装置の電源を投入すると共に、内
視鏡１の挿入部４を体腔等に挿入する。すると、光源装
置にて発生された照明光がライトガイド11を介して先端
部７まで伝達され、この先端部７の照明用透孔12に固定
されている配光レンズ12bにて被観察部位へ照射され
る。

この被観察部位の光学像は、上記先端部７の観察用透
孔13に第一のレンズ枠13を介して固定されたカバーレン
ズ15及び結像光学系23等にて固体撮像素子19のイメージ
エリア19dに結像され、この固体撮像素子19にて光電変
換される。そして、信号伝送ケーブル27を介して上記CC
U2へ伝達され、このCCU2内にて信号処理されてモニタ３
へ出力されることにより、上記被観察部位の画像がこの
モニタ３に映し出される。

観察が行われている間には上記固体撮像素子19が常時
稼動されており、該固体撮像素子19はこの稼動により発
熱される。この熱はこの固体撮像素子19が固定されてい
る固定部材21に伝達されると共に、基板26に伝達され
る。この基板26に伝達された熱はこの基板26間に充填さ
れている放熱剤28aを介して放熱されると共に、ケーブ
ル固定部材27aを介して信号伝送ケーブル27へ伝達さ
れ、この信号伝送ケーブル27を介して挿入部４の基端側
へ伝達される。

また、上記固定部材21は銅やタングステン、アルミ等
の熱伝導率の高い部材にて構成されているため上記固体
撮像素子19の熱が容易に伝達されて、この固体撮像素子
19の温度上昇が防止される。

この固定部材21に伝達された熱は該固定部材21とレン
ズ枠の一例である第一のレンズ枠14との間に充填されて
いる熱伝導性部材25を介して上記第一のレンズ枠14へ伝
達される。この第一のレンズ枠14は上記先端部７に固定
されていてその外周部が観察用透孔13の内周に接触され
ているが、先端部７は例えば樹脂等の比較的伝熱性の悪
い部材にて構成されている一方、上記第一のレンズ枠14
は固定部材21と同様の伝熱性の高い部材にて形成されて
いるため、この先端部７側への伝熱は少なく、そのほと
んどは上記第一のレンズ枠14を介してカバーレンズ15に
伝達される。その結果、このカバーレンズ15の温度が上
昇される。尚、このカバーレンズ15に伝達される熱は、
上記固体撮像素子19にて発生された熱の一部であり、温
度が上昇されることにより該カバーレンズ15に損傷が発
生したり、或いは被検体に悪影響が生ずるようなことは
ない。

ところで、このような観察中に、上記体腔内等に存在
する汚物がカバーレンズ15の対物面に付着して視界が悪
化する場合がある。

このような場合、操作部５に配設されている操作スイ
ッチ17を操作することにより洗浄水を上記カバーレンズ
15の対物面に噴射し、この対物面に付着した汚物を洗い
流すと共に送気して視界の確保を図る。この送水は上記
カバーレンズ15を冷却するため、該カバーレンズ15内側
の凹部15aに結露による曇りが発生する可能性がある
が、前述の如く、このカバーレンズ15は固体撮像素子19
の熱により温度が上昇されているため、結露することは
なく、常時明瞭な視野を得ることができる。

尚、本実施例では先端部７が樹脂等の伝熱性が低い部
材にて構成されていて、第一のレンズ枠14に伝達された
熱のほとんどがカバーレンズ15へ伝達されるため、この
カバーレンズ15の温度上昇が効率的に行われるという効
果を有する。

また、この先端部７が樹脂等で構成されているため該
先端部７が軽量となりそれだけ内視鏡１の操作性が向上
されるという効果を有する。

更に、本実施例では第一のレンズ枠14と固定部材21と
の間に絶縁部材22を介装すると共に、これら第一のレン
ズ枠14と固定部材21との間に熱伝導性部材25を充填した
例を説明したが、本発明による内視鏡装置はこの例に限
定されるものではなく、上記絶縁部材22を絶縁性を有す
ると共に高伝熱性を有する、例えば二液エポキシ系封止
材や高熱伝導性セラミック等にて形成することにより固
定部材21からの熱を直接第一のレンズ枠14へ直接伝達す
るよう構成することも可能である。

この場合、前述の実施例にて説明した熱伝導性部材25
を廃して上記絶縁部材22をこの熱伝導性部材として兼用
することも可能である一方、熱伝導性部材25をそのまま
充填しておくことにより固定部材21の熱を熱伝導性部材
25と絶縁部材22との双方より第一のレンズ枠14へ伝達す
ることができるよう構成して伝熱効率を大幅に向上させ
ることも可能である。

第４図は本発明の第二実施例に係る先端部の部分断面
図である。尚、前述の第一実施例で説明したものと同じ
部材及び同様の作用をなす部材には同一符号を付して説
明を省略する。

この実施例では、先端部７が金属にて構成されている
と共に、観察用透孔13の内周とこの観察用透孔13に設け
られている第一のレンズ枠14との間に、例えば樹脂等の
伝熱性の低い部材に形成された断熱部材30が介装されて
いる。

かかる構成により熱伝導性部材25を介して第一のレン
ズ枠14に伝達された熱は断熱部材30により先端部７側へ
伝達されることが防止されるため、カバーレンズ15へ伝
達されてこのカバーレンズ15の温度が上昇される。

本実施例では先端部７を樹脂等にて新たに形成する必
要がなく、従前より実施されている先端部７を使用する
ことが可能であるため、それだけ実施が容易であるとい
う効果を有する。

第５図及び第７図は本発明の第三実施例に係り、第５
図は先端部の側面図、第６図は固体撮像素子の平面図、
第７図は固体撮像素子の側面図である。

この実施例では、固定部材21が、筒状に形成された第
二のレンズ枠24と、この第二のレンズ枠24の基端側に直
角に屈曲する屈曲部24aを有して構成されている。この
屈曲部24aの基端側側面に、先端部７の軸心と平行に配
設された固体撮像素子19が固定されていると共に、上記
第二のレンズ枠24とこの固体撮像素子19との間にプリズ
ム31が介装されていて、上記第二のレンズ枠24に固定さ
れた結像光学系23にて結像される光学像がこのプリズム
31を介して、上記固体撮像素子19のイメージエリア19d
側に屈曲されるようになっている。

また、この固体撮像素子19は、第７図に示す如く、コ
バール板19e上にチップ19bが載置され、このチップ19b
が封止樹脂19fにて固定されている。そしてこの封止樹
脂19f上にカバーガラス19cが装着されている。また、第
６図に示す如く、上記チップ19bに隣接して基板19aが配
設され、これら基板19a及びチップ19bがボンディングパ
ット32a,ボンディングワイヤ32bを介して接続されてい
る。

このような構成によると、固体撮像素子19が先端部７
の軸心と平行に配設されていると共に、基板19aとチッ
プ19bとが隣接して配設されているためこの固体撮像素
子19の厚みが薄く、それだけ上記先端部７及び挿入部４
を小径化することが可能であるという効果を有する。

尚、上記固体撮像素子19は第８図及び第９図に示す如
く構成することも可能である。

すなわち、コバール板19eの略中央部にチップ19bを配
設すると共に、このチップ19bの周囲に基板19aを配設
し、これらの基板19a及びチップ19bがボンディングパッ
ト32a,ボンディングワイヤ32bを介して接続する。この
ように構成しても、第三実施例と同様の作用を奏するこ
とが可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明による内視鏡装置では、
先端部を太径化することなく、固体撮像素子の発熱をカ
バーレンズに伝達してこのカバーレンズの曇りを除去す
ることにより常時明瞭な映像を得ることが可能であると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第一図乃至第３図は本発明の第一実施例に係り、第１図
は先端部の部分断面図、第２図は内視鏡の概略構成図、
第３図は先端部の断面図、第４図は本発明の第二実施例
に係る先端部の部分断面図、第５図乃至第７図は本発明
の第三実施例に係り、第５図は先端部の側面図、第６図
は固体撮像素子の平面図、第７図は固体撮像素子の側面
図、第８図及び第９図は第三実施例の変形例に係り、第
８図は固体撮像素子の平面図、第９図は固体撮像素子の
側面図である。４……挿入部７……先端部 14……レンズ枠 15……カバーレンズ 19……固体撮像素子 21……固定部材 22……絶縁部材 23……結像光学系 25……熱伝導性部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結像光学系のカバーレンズを、熱伝導率が
高い素材で形成されたレンズ枠を介して、挿入部に設け
られた熱伝導率が低い素材で形成された先端部に固定す
ると共に、上記結像光学系の結像位置にイメージエリア
を位置させた固体撮像素子を、上記レンズ枠と絶縁され
た熱伝導性の固定部材にて固定する一方、上記固定部材
とレンズ枠とを熱伝導性部材を介して連接することで、
上記固体撮像素子にて発生した熱を、上記固定部材、上
記熱伝導性部材、及び上記レンズ枠を介して上記カバー
レンズに伝達させたことを特徴とする内視鏡装置。