JPH0554088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、撮像装置、詳しくは被写体像を撮像
光学系により固体撮像素子上に結像させる撮像装
置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、固体撮像素子を撮像手段として用いた撮
像装置を有する内視鏡が数多く提案されている。

上記固体撮像素子を有する撮像装置を内視鏡の
挿入部の先端構成部に組込む場合、その撮像面を
結像（撮像）光学系の所定の結像位置に正確に配
置し、且つその状態で固定するための組込み作業
は、挿入部自体の内径が小さいため、非常に手間
のかかるものとなる。

又、照明光学系においても、上記結像光学系で
観察（撮像）可能になる視野範囲を均一に照明で
きる状態であるか等の調整作業が必要とされる。

従つて、従来の固体撮像素子を用いた撮像装置
を組み込んだ内視鏡にあつては、組込み作業ある
いは調整作業に多くの時間を要し、生産性が低
く、且つ製品間のばらつきが大きくて信頼性が低
くなるという欠点がある。

又、生産性が低いためコストが嵩むという欠点
もあつた。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、生産性を向上させることができると共に、品
質が一定してばらつきの少く、さらに信頼性の高
い固体撮像素子を用いた撮像装置を提供すること
を目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、少なくとも撮像光学系と該光学系に
より撮像面に結像された固体撮像素子からの電気
信号を増幅して出力する電気回路とを、略同一の
外形の別個の板状部材内に設けて各々ユニツトを
形成するとともに、前記板状部材の外形形状に略
等しい内形形状を持つ外筒内に、前記各ユニツト
を積層した状態で嵌合保持させる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は第１実施例の内視鏡全体を示し、第
２図は第１実施例の要部となる挿入部の先端構成
部を分解して示し、第３図は印刷配線の一部を拡
大して示す。

第１実施例の内視鏡１は、体腔内等に挿入可能
となる可撓性で細径の挿入部２の先端側に撮像光
学系等を収納した硬性の先端（構成）部３を形成
してある。

上記先端部３は第２図に示すように各部品（部
材）の外形が外筒４に嵌合するように略同一径の
円板状になるように、ユニツト化され、これら各
ユニツトを積層にして金属製の前記外筒４で覆
い、後端に形成されたコネクタ部５をコネクタ受
け６に装着して一体化できる構造になつている。

即ち、先端部３は、それぞれ円板形状に成型さ
れた、レンズ部７、透明電極部８、撮像素子部
９、駆動回路部１０、コネクタ部５の各ユニツト
を積層化できるようにしてある。

上記レンズ部７は、撮像素子部９に取付けられ
た固体撮像素子１１の撮像面に対向する位置に対
物レンズ１２が一体的に又は透孔にレンズを嵌着
する等して形成され、該対物レンズ１２によつ
て、前方の被写体の像を前記撮像面に結ぶことが
できるようになつている。上記レンズ部７には、
上記対物レンズ１２に隣接して照明用のライトガ
イド１３の前端を固定できるようにした透孔１４
が形成されていると共に、処置具を挿通可能とす
る鉗子チヤンネル用の透孔１５が形成されてい
る。尚、ライトガイド１３挿通用となる透孔１４
及び鉗子チヤンネル用の透孔１５は他の各ユニツ
トにもそれぞれ対応する位置に形成されている。

上記透明電極部８は、透明板の前面全域に透明
電極が形成してあり、撮像素子部９側に前面から
入射するノイズを透明電極によつて防止すると共
に、透明板の厚み及び屈折率を適宜選定すること
によつて、撮像面が対物レンズ１２の焦点位置に
設定できるようにしてある。

上記撮像素子部９にはCCD（電荷結合素子）等
の固体撮像素子１１が固着してあり、該固体撮像
素子１１における各受光素子からの信号読取り用
のクロツク信号が印加される各電極及び信号の出
力端となる電極等はそれぞれ印刷配線を介して円
板外周の例えば４箇所を切欠く等して形成した溝
（凹部）１６，１６，１６，１６内の各印刷配線
（あるいはリード線）に接続され、各溝１６内の
印刷配線を経て裏面側に導通するようにしてあ
る。尚、固体撮像素子１１の前面にはモザイク状
等の３原色フイルタが配設され、カラー撮像でき
るようになつている。

上記撮像素子部９の裏面にその前面が接する状
態で積層される駆動回路部１０は、該駆動回路部
１０内あるいは後方のビデオプロセス部１７内の
基準発振器の基準信号を分周等して信号読取り用
のクロツク信号を形成する信号読取り回路と、読
取られた信号を低雑音で増幅する前置増幅回路と
が集積回路を用いて形成されている。この駆動回
路部１０の外周にも溝１８，…，１８が形成して
ある。前記、信号読取り回路の出力端は上記クロ
ツク信号印加用の各電極に、又、前置増幅回路
（プリアンプ）の入力端は固体撮像素子１１の出
力端に、それぞれ対応する溝１６，１８とが一致
する状態で当接させたとき、導通するようにして
ある。この場合例えば駆動回路部１０の前端面の
溝１８周辺の各印刷配線には第３図に示すよう
に、接触によつて導通する接触導通部１９が形成
され、一方撮像素子部９の裏面側もこのような構
造になつている。

上記駆動回路部１０の溝１８，…，１８内に形
成された各印刷配線は、積層にした場合コネクタ
部５の各溝２０の印刷配線に導通され、該印刷配
線はさらにコネクタ部５の各ピン２１に導通する
ようになつている（勿論、導通が必要とされる部
分に対してのこと）。

上記コネクタ部５側に導かれた信号は、コネク
タ受け６を介してビデオプロセス部１７に入力さ
れるようになつている。

ところで、挿入部２内に挿通され、その前端が
レンズ部７に固定されるライトガイド１３の後端
は光源装置２２に着脱自在で装着できるようにな
つている。しかして光源装置２２内の照明ランプ
２３の照明光が反射鏡２４等で反射集光し、ライ
トガイド１３の後端面に照射され、該照射された
照明光はライトガイド１３の前端から該前端の直
前に配設された図示しない配光レンズ（レンズ部
７の透孔１４を閉塞するように固着されている。）
を経て対物レンズ１２で撮像可能となる範囲を照
明できる照明光学系が形成されている。

上記照明光学系で照明された被写体の像が結像
され、クロツク信号で読取られた各画素に対応す
る信号は、ビデオプロセス部１７で、クロツク信
号に同期してサンプリングされて赤、緑及び青の
各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに分離され、水平及び垂直同
期信号が重畳されてモニタ用のカラーテレビ（ジ
ヨン受像機）２５のＲ，Ｇ，Ｂ端子に印加される
ようになつている。

尚、第１図に示すように積層に組立てた先端部
３は、コネクタ受け６に装着した状態で透明樹脂
液に浸漬したり、透明樹脂液を塗布した後乾燥さ
せて透明樹脂膜で外周を覆い、防水構造にしてあ
る。

このように構成された本発明の第１実施例によ
れば、ライトガイド１３を各透孔に通すようにし
て各ユニツトを積層にして必要に応じ当接する一
部（全面でも良い場合もある）に接着剤で接着
し、外筒４内に嵌合収納すれば、細かい調整する
ことなく、先端部３を組立てることができる。
又、リード線を引き回す作業をすることなく、上
述のように単に積層にするのみに、必要な各部の
導通が可能になり、組立てた後コネクタ部５をコ
ネクタ受け６に装着し、モニタ用カラーテレビ２
５に撮像した像を忠実に再生できることを確認し
た後、先端部３の外周を透明樹脂膜で覆うことに
よつて防水機能を有する内視鏡１を形成できる。

従つて、極めて短時間で、組立て及び調整作業
を完了することができる。又、人手を殆んど必要
とすることなく、短時間で同一規格の内視鏡１を
大量に製造することができ、製造コストを下げる
ことができるし、品質の一定した信頼性の高い内
視鏡１を実現できる。

第４図は本発明の第２実施例におけるレンズ部
及び撮像素子部を示す。

この第２実施例においては、照明手段にライト
ガイドを用いないで発光ダイオードを用いてい
る。

即ち、この実施例におけるレンズ部３１には、
長方形ないし正方形状の対物レンズ３２が形成さ
れ、該対物レンズ３２に隣接して３原色の各波長
の光を発光する発光ダイオード３３Ｒ，３３Ｇ，
３３Ｂが取付けてある。又、このレンズ部３１の
前面には透明電極面を塗布等により形成してノイ
ズ混入を防止できるようにしてある。さらにレン
ズ部３１の裏面側にはピン３４，…，３４を突設
して、撮像素子部３５の前面の各ピン孔３６，
…，３６に嵌着できるようにしてある。

尚、上記発光ダイオード３３Ｒ，３３Ｇ，３３
Ｂは各ピン３４とレンズ部３１裏面側の（図示し
ない）印刷配線を介して導通され（例えば各発光
ダイオード３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの一端は共通
化され、各他端がそれぞれ別の各ピン３４に導通
するようにしてある。）、各ピン３４を各ピン孔３
６に嵌着した場合、各ピン孔３６の該ピン孔３６
内周に形成した導電部と導通し、さらに撮像素子
部３５の印刷配線を介して溝１６の印刷配線に導
通するように形成してある。レンズ部３１にもそ
の外周に溝を形成し、該溝内の印刷配線を経て照
明用の電力を供給できるような構造にすることも
できる。

この実施例によれば、挿入部内を挿通しなけれ
ばならないライトガイドを用いないので、挿入部
をより細径にできる。又、発光ダイオード３３
Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが故障しても、交換を容易に
できるという利点を有する。

尚、レンズ３２は、レンズ部３１に一体的でな
く、透孔を形成して該透孔内に固着する構造にす
ることもできる。

尚、上記発光ダイオード３３Ｒ，３３Ｇ，３３
Ｂの代りにランプを用いることもできる。

第５図は本発明の第３実施例における撮像素子
部周辺を示す。

この実施例においては、撮像素子部４１の裏面
にフオトエツチング処理等によつてつづら折り状
等に折り返した冷却用溝４２が形成されており、
且つこの撮像素子部４１の裏面には第２図に示す
駆動回路部１０が直接積層にされないで、第５図
の分解図あるいは積層にした断面を示す第６図の
ように蓋部４３が介装されるようにしてある。こ
の蓋部４３は薄い円板形状で、上記溝４２の両端
に対向する部分に透孔４４，４５が形成されてお
り、この一方の透孔４４を通つて冷却用のガスあ
るいは液体を供給し、前記溝４２で形成された冷
却管路を経て、冷却後のガスあるいは液体を他方
の透孔４５を通つて排気あるいは排液できるよう
になつている。尚、蓋部４３の裏面側に積層化さ
れる各部材には上記各透孔４４，４３に連通する
透孔が形成されている（図示略）。

この実施例は、冷却手段を形成してあるので、
固体撮像素子１１が温度上昇と共に、暗電流が増
大してSN比が低下することを防止できる。

第７図は本発明の第４実施例における挿入部先
端部を示す。（外筒を除去した状態で示す。） この実施例は、本発明による撮像装置を側視型
の内視鏡に適用したものである。

即ち、レンズ部５１の前面に直角プリズム５２
が重ねられ、該直角プリズム５２にて入射光を直
角方向に反射して、レンズ部５１の対物レンズ５
３側に導き、透明電極部５４を経て撮像素子部５
５における固体撮像素子の撮像面に結像できるよ
うになつている。

上記直角プリズム５２は、円柱状のものを45度
の傾斜面で切欠いて反射面が形成され、且つ側面
を前記反射面と45度なす角度で切欠いて入射端面
が形成されている。

上記直角プリズム５２における入射端面に隣接
する部分のレンズ部５１には湾曲した透孔が形成
され、該レンズ部５１に順次積層化される透明電
極部５４、撮像素子部５５、駆動回路部５６にも
前記透孔に連通する透孔をそれぞれ設けてライト
ガイド用チヤンネルが形成され、該チヤンネルに
はライトガイド５７を挿通できるようにしてあ
る。この挿通されて固定されたライトガイド５７
における前面の直前の透孔は配光レンズ５８で閉
塞されている。

尚、この実施例においては、直視型の場合と異
り、左右が反転するように信号読み取りを行う
と、左右が反転しない像を表示できる。

第８図は本発明の第５実施例における挿入部先
端部の一部を示す。

この実施例においては、各ユニツト、例えば撮
像素子部６１における各電極（端子）は、第２図
等に示すように溝１６内印刷配線を用いて他の積
層したユニツトと導通させないで、円板外周面に
各導電部６２を露呈するように形成し、絶縁部材
で成型した外筒６３に収納した場合、上記各導電
部６２が外筒６３内周面に形成した各溝にハンダ
等を流し込んで形成した各導電部６４に当接して
導通が可能になるようにしてある。

尚、第８図において、導電部６２を、一点鎖線
で示すように厚み方向に延出して形成することも
できる。

又、第２図あるいは第８図に示したものの他
に、例えば第２図に示すコネクタ部５から外周に
沿つて、リード線を前方に延出させ、一方各ユニ
ツトの各周に前記リード線を嵌合収容する溝を設
け、各溝の一部に導電部を形成して所望とする各
ユニツト間あるいは後方のビデオプロセス部１７
側との導通をはかるようにすることもできる。

上述したように本発明においては挿入部２の先
端部に形成される撮像手段をユニツト化した部材
を積層化することによつて、殆んど調整を必要と
せず、品質の一定したものを簡単に組立て作業を
完了することができるようになつている。又、処
置具用チヤンネルも、積層化する各ユニツトにお
ける対応する部分に透孔を設けるのみで形成でき
る。又、第９図の第６実施例における内視鏡の先
端部に示すように送気・送水用チヤンネル６５も
各ユニツト間で連通するように形成した透孔によ
つて形成できるし、途中で分岐して形成すること
も可能であるし、各ユニツト間の透孔の位置を少
しずつずらすことによつて、湾曲したチヤンネル
も容易に形成することもできる。

尚、上述した各実施例において、２つのユニツ
ト例えば撮像素子部９，３５，４１，５５等と駆
動化路部１０，５６等を一体化したユニツトにし
たものも本発明に属することは明らかである。
又、分割した場合、例えば駆動回路部１０，５６
において、信号読取り回路と、前置増幅回路とを
分離して２つのユニツトにしたり、前置増幅回路
を手元側に形成したものについても本発明に属す
るものである。要するに、挿入部の先端部に形成
される撮像手段あるいは照明光学系等がユニツト
化された部材（部品）を積層にして形成したもの
は、本発明に属するものである。

尚、ライトガイド１３，５７を用いる場合、先
端部３の後端あるいは途中で切断して分割したも
のを両端面を対面させるように固定することもで
きる。

尚、上述においては駆動回路部１０，５６ある
いは信号読取り回路を先端部に形成してあるが、
手元側に形成することもできる。（信号読取り回
路を先端側に設けると、リード線を手元側まで延
出させる本数を大幅に減らすことができるという
利点を有し、一方、手元側に設けると、信号読取
り回路部分だけ先端部を小さくできる。） 尚、組立て後に透明の樹脂で覆うようにしてあ
るのが、場合によつては透明のセラミツクで覆う
こともできる。

又、先端部を着脱可能にしてあるが、一体化し
たものについても本発明に属するものである。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、先端部に形
成される撮像手段等をユニツト化して積層構造に
重ねることによつて各部が所定の機能をなすよう
にしてあるので、殆んど調整を必要としないで簡
単に組立て作業を終えることができる。

又、製品間のばらつきが少く、品質の一定した
信頼性の高い内視鏡を低コストで量産することが
できる。又、機械的強度が大きく、故障の少いも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の撮像装置を内視
鏡に適用した場合の第１実施例に係り、第１図は
第１実施例の内視鏡の概略の構成を示す説明図、
第２図は挿入部の先端（構成）部の構成を分解し
て示す斜視図、第３図は駆動回路部の印刷配線の
一部を拡大して示す正面図、第４図は本発明の第
２実施例におけるレンズ部及び該レンズ部が着脱
自在に装着される撮像素子部とを示す斜視図、第
５図及び第６図は本発明の第３実施例に係り、第
５図は冷却用の溝が形成された撮像素子部及該溝
を覆う蓋部との各ユニツトを分解して示す斜視
図、第６図は第５図の両ユニツトを積層化した状
態を示す断面図、第７図は本発明の第４実施例を
示したものであつて、撮像装置を内視鏡に適用し
た場合における先端部の概略を示す断面図、第８
図は本発明の第５実施例における撮像素子部の導
電部と、該導電部に導通可能となる外筒に形成さ
れた導電部とを分解して示す斜視図、第９図は本
発明の第６実施例における送気・送水用チヤンネ
ルを示す概略断面図である。 １……内視鏡、２……挿入部、３……先端（構
成）部、４，６３……外筒、５……コネクタ部、
６……コネクタ受け、７，３１，５１……レンズ
部、８，５４……透明電極部、９，３５，４１，
５５，６１……撮像素子部、１０，５６……駆動
回路部、１１……固体撮像素子、１２，３２，５
３……対物レンズ、１３，５７……ライトガイ
ド、１５……透孔、１６，１８，２０……溝、１
７……ビデオプロセス部、１９……接触導通部、
２２……光源装置、２５……カラーテレビジヨン
受像機、３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ……発光ダイオ
ード、３４……ピン、３６……ピン孔、４２……
溝、４３……蓋部、４４，４５……透孔、５２…
…プリズム、６２，６４……導電部、６５……送
気・送水チヤンネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体光を撮像光学系により固体撮像素子上
   に結像し、前記固体撮像素子からの電気信号を前
   記固体撮像素子の後方に設けられた電気回路によ
   り増幅して出力する撮像装置において、 少なくとも前記撮像光学系と前記電気回路を略
   同一の外形の別個の板状部材内に設けて各々ユニ
   ツトを形成すると共に、前記板状部材の外形形状
   に略等しい内形形状を持つ外筒内に前記各ユニツ
   トを積層した状態で嵌合保持したことを特徴とす
   る撮像装置。