JPH0442934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、挿入部の先端部を細く、あるいは、
体腔内に挿入しやすい形状にすることが可能な電
子内視鏡に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］ 近年、電荷結合素子（CCD）等の固体撮像素
子を撮像手段に用いた内視鏡（本発明において電
子内視鏡という。）が種々提案されている。

この電子内視鏡は、フアイバスコープに比べて
解像度が高く、画像の記録及び再生等が容易であ
り、また、画像の拡大や２画面の比較等の画像処
理が容易である等の利点を有する。

ところで、前記内視鏡は、挿入時の患者の苦痛
を低減するため、先端部が細く、また、体腔内に
挿入しやすい形状、例えばテーパ状になつている
ことが望ましいが、この先端部の外径や形状は、
この先端部に内設された構成要素の大きさや配置
により制約される。

前記電子内視鏡では、一般に、前記先端部に、
構成要素として、結像光学系としての対物レンズ
系と固体撮像素子とを有する撮像手段の他に、鉗
子チヤンネル、送気送水チユーブ、ライトガイド
等が内設されている。前記固体撮像素子を含む横
断面における前記各構成要素の大きさを比較する
と、一般に、前記固体撮像素子が最も大きく、次
いで鉗子チヤンネル、ライトガイドの順になる。
なお、処置性能よりも観察性能を特に重視する場
合には、固体撮像素子、ライトガイド、鉗子チヤ
ンネルの順になることもある。

そこで、前記固体撮像素子と、この固体撮像素
子の次に大きな第２の構成要素（一般的には鉗子
チヤンネル）とを隣接して配置すると先端部を最
も細くできると考えられる。また、前記固体撮像
素子が例えば四角形の場合には、この固体撮像素
子の辺側に前記第２の構成要素を配置することに
より、ある程度細径化できる。

また、前記固体撮像素子よりも先端側の先端部
外径を細くするには、対物レンズ系と第２の構成
要素、例えば鉗子チヤンネルとを近づけると良
い。

ところで、従来、前記固体撮像素子は、多数の
受光素子（画素）が配列されたチツプが中央部に
配置され、このチツプはボンデイングワイヤ等で
パツケージに設けたリードと電気的に接続されて
いる。従つて、固体撮像素子全体は、前記チツプ
のイメージエリアの大きさに比べて大きくなつて
いる。また、一般的には、前記固体撮像素子の外
径の方が対物レンズの外径よりりも大きくなつて
いる。

従つて、従来は、前記対物レンズ系の位置が、
前記固体撮像素子の大きさによつて制約され、前
記対物レンズ系と第２の構成要素とを近づけて固
体撮像素子よりも先端側の先端部外径をさらに細
径化することや、先端部を体腔内に挿入しやすい
形状にすること等は考えられていなかつた。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、挿入部の先端部をより細く、あるいは、体腔
内に挿入しやすい形状にすることが可能な電子内
視鏡を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明による電子内視鏡は、挿入部の先端部
に、固体撮像素子及びこの固体撮像素子のイメー
ジエリアに被写体像を結像する結像光学系からな
る撮像手段と、横断面における大きさが前記固体
撮像素子よりも小さく、且つ、他の構成要素より
も大きい第２の構成要素とを有するものにおい
て、前記固体撮像素子のイメージエリアの中心を
中心として、この固体撮像素子を含む横断面にお
いてこの固体撮像素子を包含する最も小さい円内
に、前記第２の構成要素の少なくとも一部が重な
り合うように、前記固体撮像素子と第２の構成要
素とを隣接して配置したものである。

すなわち、前記構成のように固体撮像素子と第
２の構成要素とを配置することにより、固体撮像
素子のイメージエリアと第２の構成要素とを近づ
けることができ、その結果、結像光学系と第２の
構成要素とを近づけて固体撮像素子よりも先端側
の先端部をより細径化したり、体腔内に挿入しや
すい形状、例えばテーパ状に形成することが可能
になる。

［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図ないし第４図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は電子内視鏡の挿入部の先端部の横断
面図、第２図は先端部の縦断面図、第３図は電子
内視鏡の全体を示す側面図、第４図は映像信号処
理回路を示すブロツク図である。

第３図に示すように、電子内視鏡１は、細長で
例えば可撓性の挿入部２の後端に太径の操作部３
が連設されている。前記操作部３の後端にはコネ
クタ受け４が設けられ、このコネクタ受け４に装
着されるコネクタ５を有するーブル６を介して、
前記操作部３と、光源装置及び映像信号処理回路
が内蔵された制御装置７とが接続されるようにな
つている。さらに、前記制御装置７には、表示手
段としてのカラーCRTモニタ８が接続されるよ
うになつている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及
びこの先端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾
曲部１０が順次設けられている。また、前記操作
部３に設けられた湾曲操作ノブ１１を回動操作す
ることによつて、前記湾曲部１０を左右方向ある
いは上下方向に湾曲できるようになつていいる。
また、前記操作部３には、前記挿入部２内に設け
られた鉗子チヤンネルに連通する挿入口１２が設
けられている。

前記先端部９は、第１図及び第２図に示すよう
に構成されている。

すなわち、先端部９は、金属等の硬性の材料か
らなる略円柱状の先端部本体１５を備え、この先
端部本体１５には、前記挿入部２の長手方向に平
行に貫通する観察用透孔１６、鉗子チヤンネル用
透孔１７、図示しない照明用透孔及び送気送水チ
ヤンネル用透孔が形成されている。

前記観察用透孔１６には、絶縁枠１８を介し
て、レンズ枠１９が嵌着されている。そして、結
像光学系としての対物レンズ系２０が、その光軸
２１が前記挿入部２の長手方向に平行になるよう
に前記レンズ枠１９に保持されている。

前記レンズ枠１９の後端部には素子ホルダ２２
が連設され、この素子ホルダ２２の後端には固体
撮像素子２３が固設されている。この固体撮像素
子２３は、例えば円板状のベース２４と、このベ
ース２４上に固設された撮像チツプ２５と、前記
ベース２４に設けられた複数のリード２６と前記
撮像チツプ２５とを電気的に接続するボンデイン
グワイヤ２７と、前記撮像チツプ２５と前記ボン
デイングワイヤ２７とを覆う透明樹脂等よりなる
保護層２８と、前記ベース２４の反撮像チツプ側
に設けられ、前記リード２６に電気的に接続され
た足２９等が一体のパツケージに形成されてい
る。そして、前記保護層２８が前記素子ホルダ２
２の後端に固着されている。

前記撮像チツプ２５は、第１図に示すように、
前記対物レンズ系２０によつて被写体像が結像さ
れる矩形のイメージエリア３０と、黒レベルを検
出するためのオプテイカルブラツク列３１と、こ
の撮像チツプ２５と前記ボンデイングワイヤ２７
とを接続するためのボンデイングパツド３２とを
有している。

本実施例では、前記固体撮像素子２３のイメー
ジエリア３０とパツケージの外周との間に、オプ
テイカルブラツク列３１やボンデイングパツド３
２、ボンデイングワイヤ２７、リード２６等のボ
ンデイング部のない部分を設け、前記イメージエ
リア３０を固体撮像素子２３のパツケージの中心
３３よりも外周側に近づけて配置している。すな
わち、前記ボンデイングパツド３２は、前記イメ
ージエリア３０のパツケージ外周側と反対側の２
辺に沿つてＬ字状に配置されている。また、前記
オプテイカルブラツク列３１は、前記イメージエ
リア３０のパツケージ外周側と反対側の１辺に沿
つて隣接されている。また、ボンデイングワイヤ
２７を介して前記ボンデイングパツド３２に接続
される前記リード２６の電極パツド２６ａは、前
記ボンデイングパツド３２に対向し撮像チツプ２
５を囲うようにパツケージ（ベース２４）の外周
に沿つて配置されている。これは、電極パツド２
６ａの間隔には最小限界があり、撮像チツプ２５
のボンデイングパツド３２の配置形状と同じよう
に電極パツド２６ａを配置すると、ベース２４が
大きくなつてしまうためであり、撮像チツプ２５
を囲うように電極パツド２６ａを配置することに
よりベース２４を小型化すなわち固体撮像素子２
３を小型化して先端部９の細径化を図つたもので
ある。

また、前記固体撮像素子２３は、前記イメージ
エリア３０の中心３４が前記対物レンズ系２０の
光軸２１と一致するように配置されている。

前記固体撮像素子２３の足２９は、基板３５に
接続されている。この基板３５の例えば両面に
は、前記固体撮像素子２３の駆動回路やプリアン
プ等を構成する電気部品、例えば、トランジスタ
３６、コンデンサ３７等が取付けられている。ま
た、この基板３５には、図示しない配線パターン
を介して前記固体撮像素子２３やトランジスタ３
６、コンデンサ３７等に導通するケーブル３８の
導線３９が接続されている。この導線３９の被覆
部分３９ａは、前記基板３５の基部側に配設され
たケーブル固定部材４０のケーブル挿通孔４０ａ
に挿通されている。このケーブル挿通孔４０ａに
は例えば接着剤４１が充填され、前記導線３９の
被覆部分３９ａが固定されている。そして、前記
ケーブル３８が引張られても、前記導線３９と基
板３５との接続部分に力が加わらないようにして
断線等を防止している。前記ケーブル３８は、前
記挿入部２内に挿通されて、前記操作部３のコネ
クタ受け４に接続されている。

また、前記素子ホルダ２２とケーブル固定部材
４０との間の前記固体撮像素子２３及び基板３５
等は、例えば円筒状のシールドパイプ４２によつ
て覆われている。

一方、前記鉗子チヤンネル用透孔１７には、鉗
子口合４５が嵌着されている。この鉗子口金４５
の後端部には、第１図に示すように、横断面にお
ける大きさが前記固体撮像素子２３よりも小さ
く、且つ、他の構成要素よりも大きい第２の構成
要素としての鉗子チヤンネル４７を形成する鉗子
チヤンネルチユーブ４６が接続されている。この
鉗子チヤンネルチユーブ４６は前記挿入部２内に
挿通されて前記挿入口１２に接続されている。

また、図示しない照明用透孔には、図示しない
配向レンズ系が装着され、この配向レンズ系の後
端に、ライトガイドチユーブ４８に被覆されたラ
イトガイド４９が連設されている。このライトガ
イド４９は、前記挿入部２内に挿通されて前記操
作部３のコネクタ受け４に接続されている。

なお、前記コネクタ受け４にコネクタ５を介し
て接続されるケーブル６は、前記ケーブル３８か
らの信号を制御装置７に伝達するケーブルと、制
御装置７内の光源装置からの光を前記ライトガイ
ド４９に伝達するライトガイドとを備えている。

また、図示しない送気送水チヤンネル用透孔に
は、図示しない送気送水ノズルが装着され、この
送気送水ノズルに送気送水チヤンネル５１を形成
する送気送水チユーブ５０が接続されている。こ
の送気送水チユーブ５０は、前記挿入部２内に挿
通されて前記操作部３に設けられた図示しない送
気送水口に接続されている。

前記先端部９の構成要素である固体撮像素子２
３、鉗子チヤンネル４７を形成する鉗子口金４
５、ライトガイドチユーブ４８に被覆されたライ
トガイド４９、送気送水チヤンネル５１を形成す
る送気送水チユーブ５０は、前記先端部本体１５
の後端側に接続された先端部外周５２に覆われて
いる。この先端部外筒５２の後端側には、多数の
関節駒５３が挿入部２の長手方向に連結され、湾
曲部１０を形成している。また、前記関節駒５３
は、前記挿入部２の外套管を形成する軟性のチユ
ーブ５４に覆われている。

本実施例では、第１図に示すように、前記固体
撮像素子２３のイメージエリア３０の中心３４を
中心として、この固体撮像素子２３を含む横断面
においてこの固体撮像素子２３を包含する最も小
さい円６０内に、第２の構成要素としての鉗子チ
ヤンネル４７の一部が大きく重なり合うように、
前記固体撮像素子２３と鉗子チヤンネル４７とが
隣接して配置されている。すなわち、固体撮像素
子２３のイメージエリア３０とパツケージの外周
との間にオプテイカルブラツク列３１やボンデイ
ングパツド３２等のボンデイング部のない側に鉗
子チヤンネル４７が配置されている。

このように固体撮像素子２３と鉗子チヤンネル
４７とを配置することにより、前記イメージエリ
ア３０と鉗子チヤンネル４７とが近づけられる。
その結果、前記イメージエリア３０の中心３４と
光軸２１が一致する対物レンズ系２０が、前記鉗
子チヤンネル４７に近づけられる。本実施例で
は、例えばイメージエリア３０が固体撮像素子２
３のパツケージの中央に配置された場合に比べ、
第２図においてΔtだけ対物レンズ系２０と鉗子
チヤンネル４７とが近づけられている。

そして、前記対物レンズ系２０と鉗子チヤンネ
ル４７とが近づけられた分だけ先端部９の固体撮
像素子３０よりも先端側を細径化でき、本実施例
では、第２図に示すように、前記先端部本体１５
の前記鉗子チヤンネル４７と反対側の側部１５ａ
を、先端側が細径のテーパ状に形成して、体腔内
に挿入しやすくしている。

ところで、前記制御装置７内に設けられた光源
装置は、面順次方式の場合であれば、例えば、光
源ランプと、赤、緑、青の３原色の色透過フイル
タからなる回転カラーフイルタとを備え、前記光
源ランプの照明光が前記回転カラーフイルタを経
て、順次赤、緑、青の各波長の光にされるように
なつている。この照明光は、前記ケーブル６、ラ
イトガイド４９、及び図示しない配向レンズ系を
経て、この配向レンズ系の先端から出射され、被
写体を色面順次で照明するようになつている。

前記被写体からの赤、緑、青の各色光に応じた
反射光は、順次対物レンズ系２０を通して前記固
体撮像素子２３のイメージエリア３０で受光され
る。そして、この固体撮像素子２３の出力信号
は、面順次方式の場合、例えば第４図に示すよう
に映像信号処理される。すなわち、前記固体撮像
素子３０の各画素に対応した信号は、駆動回路６
１から印加されるロツク信号によつて、例えば横
方向に順次出力される。この画素信号は、プリア
ンプ６２で増幅され、サンプルホールド回路６３
で映像信号が抽出され、さらに、γ補正回路６４
でγ補正された後、Ａ／Ｄ変換器６５でデジタル
信号に変換される。この映像信号は、マルチプレ
クサ６６によつて、色面順次の照明に同期して切
換えられて、順次赤、緑、青の各色に対応したＲ
フレームメモリ６７、Ｇフレームメモリ６８、Ｂ
フレームメモリ６９に記憶される。前記各フレー
ムメモリ６７，６８，６９は、カラーCRTモニ
タ８等の表示装置にマツチングした速度で横方向
に同時に読み出され、それぞれＤ／Ａ変換器７
０，７１，７２でアナログ信号に変換されてＲ，
Ｇ，Ｂ色信号となる。そして、このＲ，Ｇ，Ｂ信
号がカラーCRTモニタ８に出力され、被写体が
カラー表示されるようになつている。

このように本実施例では、固体撮像素子２３の
イメージエリア３０がパツケージの外周側に近づ
けて配置すると共に、このイメージエリア３０の
中心３４を中心として、この固体撮像素子２３を
含む横断面においてこの固体撮像素子２３を包含
する最も小さい円６０内に、第２の構成要素とし
ての鉗子チヤンネル４７の一部が大きく重なり合
うように、前記固体撮像素子２３と鉗子チヤンネ
ル４７とを隣接して配置している。

このような配置により、前記イメージエリア３
０と鉗子チヤンネル４７とが近づけられ、また、
イメージエリア３０の中心３４と光軸２１が一致
する対物レンズ系２０が前記鉗子チヤンネル４７
に近づけられる。その結果、先端部９の固体撮像
素子２３よりも先端側をさらに細径化したり、こ
の先端部９を体腔内に挿入しやすい形状、例えば
本実施例のようにテーパ状に形成することが可能
になる。挿入しやすい形状としなくても、対物レ
ンズ系２０が汚れにくく、管腔壁からの距離を確
保しやすくなる。

なお、横断面における大きさが固体撮像素子２
３よりも小さく、且つ、他の構成要素よりも大き
い第２の構成要素は、鉗子チヤンネル４７に限ら
ず、例えば第２の構成要素がライトガイド４９で
ある場合には、前記イメージエリア３０とライト
ガイド４９とを近づけて配置すれば良い。

また、撮像方式は、照明光を赤、緑、青と順次
切換える面順次方式に限らず、固体撮像素子３０
の撮像面の前面に色モザイクフイルタを配設した
単板方式等でも良いことは言うまでもない。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例に係
り、第５図は電子内視鏡の挿入部の先端部の断面
図、第６図は先端部の正面図である。

本実施例は、第１実施例と同様にして固体撮像
素子２３のイメージエリア３０と鉗子チヤンネル
４７とを近づけて配置し、先端部本体１５の先端
側の最先端部１５ｂを、先端部９の固体撮像素子
２３を含む部分よりも細径に形成したものであ
る。

なお、図中符号７５は送気送水ノズルである。

その他の作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。

第７図は本発明の第３実施例の電子内視鏡の挿
入部の先端部の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエ
リア３０、オプテイカルブラツク列３１、及びボ
ンデイング部を第１実施例と同様に配置すると共
に、ベース２４の形状を円板状ではなくイメージ
エリア３０がボンデイング部の外周に沿つた形状
に形成している。ベース２４をこのような形状に
することにより、図に示すように、第２の構成要
素としての鉗子チヤンネル４７を前記イメージエ
リア３０の辺側に配置して、このイメージエリア
３０と鉗子チヤンネル４７とをさらに近づけるこ
とができる。

また、本実施例では、先端部外筒５２を円筒状
ではなく、前記固体撮像素子２３のボンデイング
部側のみ突出した形状にして、先端部９の全体が
太くなるのを防止している。

第８図は本発明の第４実施例の電子内視鏡の挿
入部の先端部の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエ
リア３０の３辺側にボンデイングパツド３２等の
ボンデイング部を形成し、このボンデイング部が
形成されない１辺側に第２の構成要素としての鉗
子チヤンネル４７を配置している。また、オプテ
イカルブラツク列３１は、前記鉗子チヤンネル４
７と反対側に配置している。また、ベース２４の
鉗子チヤンネル４７側は、この鉗子チヤンネル４
７の外周に沿つた形状にして、前記イメージエリ
ア３０と鉗子チヤンネル４７とが近づけられるよ
うにしている。

また、本実施例では、ライトガイド４９を２本
に分けて、先端部９内の空間を有効に利用して先
端部９を細径化している。

前記固体撮像素子２３のボンデイングパツド３
２等のボンデイング部をイメージエリア３０の何
辺に設けるかは、イメージエリア３０の大きさや
リード２６の数に左右されるが、いずれにして
も、本実施例のように、ボンデイング部が形成さ
れない側に鉗子チヤンネル４７を配置することに
より、イメージエリア３０と鉗子チヤンネル４７
とを近づけて先端部９を細径化することができ
る。

また、例えばイメージエリア３０が小さく、リ
ード２６の数が多く、イメージエリア３０の全周
にボンデイング部を形成する必要がある場合に
は、オプテイカルブラツク列３１がない方向に鉗
子チヤンネル４７を配置することにより、オプテ
イカルブラツク列３１がある方向に鉗子チヤンネ
ル４７を配置する場合に比べ、イメージエリア３
０と鉗子チヤンネル４７とを近づけて先端部９を
細径化することができる。

なお、固体撮像素子２３のパツケージが例えば
断面長方形の場合、長辺側に鉗子チヤンネル４７
を配置した方が、先端部９を細径化できるのは言
うまでもない。

第９図及び第１０図は本発明の第５実施例に係
り、第９図は電子内視鏡の挿入部の先端部の固体
撮像素子部分の断面図、第１０図は先端部の基板
部分の断面図である。

本実施例では、固体撮像素子２３のイメージエ
リア３０の対向する２辺側にボンデイングパツド
３２等のボンデイング部を形成し、このボンデイ
ング部の形成されない１辺側にオプテイカルブラ
ツク列３２を配置し、このオプテイカルブラツク
列３２の反対側に第２の構成要素としての鉗子チ
ヤンネル４７を配置している。

また、本実施例では、シールドパイプ４２を円
筒状ではなく、固体撮像素子２３及び基板３５の
外周に沿つた形状に形成している。シールドパイ
プ４２が円筒状では、イメージエリア３０とシー
ルドパイプ４２との間に無駄なスペースが生じ、
このスペース分だけイメージエリア３０と鉗子チ
ヤンネル４７とが離れてしまう場合がある。本実
施例によれば、イメージエリア３０とシールドパ
イプ４２との間に無駄なスペースがなく、イメー
ジエリア３０と鉗子チヤンネル４７とをより近づ
けて先端部９を細径化することができる。

なお、図中符号７６は送水チユーブ、７７は送
気チユーブである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、固体撮像
素子のイメージエリアと、横断面における大きさ
が前記固体撮像素子よりも小さく、且つ、他の構
成要素よりも大きい第２の構成要素とを近づける
ことができ、その結果、結像光学系と前記第２の
構成要素とを近づけて挿入部の先端部を細く、あ
るいは体腔内に挿入しやすい形状にすることが可
能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は電子内視鏡の挿入部の先端部の横断
面図、第２図は先端部の縦断面図、第３図は電子
内視鏡の全体を示す側面図、第４図は映像信号処
理回路を示すブロツク図、第５図及び第６図は本
発明の第２実施例に係り、第５図は電子内視鏡の
挿入部の先端部の断面図、第６図は先端部の正面
図、第７図は本発明の第３実施例の電子内視鏡の
挿入部の先端部の断面図、第８図は本発明の第４
実施例の電子内視鏡の挿入部の先端部の断面図、
第９図及び第１０図は本発明の第５実施例に係
り、第９図は電子内視鏡の挿入部の先端部の固体
撮像素子部分の断面図、第１０図は先端部の基板
部分の断面図である。 １…電子内視鏡、２…挿入部、９…先端部、２
０…対物レンズ系（結像光学系）、２３…固体撮
像素子、２５…撮像チツプ、３０…イメージエリ
ア、３１…オプテイカルブラツク列、３４…イメ
ージエリアの中心、４７…鉗子チヤンネル（第２
の構成要素）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 挿入部の先端部に、固体撮像素子及びこの固
   体撮像素子のイメージエリアに被写体像を結像す
   る結像光学系からなる撮像手段と、横断面におけ
   る大きさが前記固体撮像素子よりも小さく、且
   つ、他の構成要素よりも大きい第２の構成要素と
   を有する電子内視鏡において、前記固体撮像素子
   のイメージエリアの中心を中心として、この固体
   撮像素子を含む横断面においてこの固体撮像素子
   を包含する最も小さい円内に、前記第２の構成要
   素の少なくとも一部が重なり合うように、イメー
   ジエリアの中心を固体撮像素子の中心から第２の
   構成要素の中心よりに偏位させ、前記固体撮像素
   子と第２の構成要素とを隣接して配置したことを
   特徴とする電子内視鏡。