JPH0720465B2 - 電子内視鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、挿入部の先端部の外径を小さく、しかも、長
さを短くすることのできる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、ファ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、前記電子内視鏡では、細長で例えば可撓性の
挿入部の先端側に硬性の先端部が設けられ、この先端部
内に対物レンズと固体撮像素子とが配設されている。例
えば直視型電子内視鏡の場合、従来、対物レンズの光軸
が挿入部の長手方向と平行に配置され、撮像面がこの光
軸と垂直すなわち挿入部の長手方向と垂直になるように
固体撮像素子を配置したものが提案されていた。

しかしながら、撮像面が挿入部の長手方向に垂直になる
ように固体撮像素子を配置した電子内視鏡では、前記先
端部の横断面形状が固体撮像素子の寸法に左右され、こ
の先端部の外径を小さくすることに限界があった。ま
た、前記固体撮像素子の画素数を多くすると、前記先端
部の外径が大きくなり、体腔内に挿入する際患者に苦痛
を与えてしまうという問題点があった。

これに対処するに、例えば特開昭58−46922号公報に
は、撮像面が挿入部の長手方向と平行すなわち対物レン
ズの光軸と平行になるように固体撮像素子を配置し、前
記対物レンズの被写体像を反射鏡等の導光手段によって
前記固体撮像素子の撮像面へ導くようにした技術が開示
されている。

ところで、前記電子内視鏡の硬性の先端部内には、前記
対物レンズ及び固体撮像素子の他に、この固体撮像素子
の駆動回路等を構成する電気部品等が配設される。前記
従来例では、前記電気部品等が固体撮像素子よりも基部
側に配設されるため、硬性の先端部が長くなってしま
う。そのため、体腔内に円滑に挿入できず患者に苦痛を
与えたり、観察時の操作性が悪いという問題点がある。

［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
部の先端部の外径を小さく、しかも、長さを短くでき、
体腔内に円滑に挿入できると共に、操作性を向上するこ
とのできる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撮像面に被写体像を結像
する結像光学系からなる撮像手段を設けたものにおい
て、前記撮像面が前記挿入部の長手方向に対して斜めに
なるように前記固体撮像素子を配置し、前記結像光学系
からの光路を前記撮像面に導き、前記結像光学系によっ
て形成される被写体像を前記撮像面に結像させる導光手
段を設けると共に、前記固体撮像素子の反撮像面側に形
成される空スペースに電子内視鏡の構成部品を配置した
ものである。

すなわち、撮像面が挿入部の長手方向に対して斜めにな
るように固体撮像素子を配置することにより、撮像面が
挿入部の長手方向に対して垂直になるように配置する場
合に比べ、先端部の横断面における前記固体撮像素子の
占める割合が減少する。従って、この先端部の外径を小
さくすることが可能になる。また、前記固体撮像素子の
反撮像面側に形成される空スペースに電子内視鏡の構成
部品を配設することによって、空スペースが有効に利用
され、先端部の長さを短く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を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ′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ッ
ク図である。

第３図に示すように、例えばフレキシブルな電子内視鏡
１は、細長で可撓性の挿入部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を有するケーブル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っている。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
されるようになっている。

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とが順次
設けられている。また、前記操作部３に設けられた湾曲
操作ノズル11を回動操作することによって、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っ
ている。また、前記操作部３には、前記挿入部２内に設
けられた鉗子チャ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、金属等の硬性の部材からなる円
柱状の先端部本体15を備え、この先端部本体15の先端側
には、カバー部材16が装着されている。前記先端部本体
15及びカバー部材16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17、照明用透孔18、鉗子チャン
ネル用透孔19、及び送気送水チャンネル用透孔20が形成
されている。

前記観察用透孔17内の先端側には、レンズ枠21が嵌着さ
れている。そして、結像光学系としての対物前玉22が、
その光軸が前記挿入部２の長手方向に平行になるように
前記レンズ枠21に保持されている。この対物前玉22の後
方には、前記レンズ枠21に保持された赤外カットフィル
タ23が配設されている。前記レンズ枠21の後端側には、
前記赤外カットフィルタ23を押える押え枠24が連設さ
れ、さらに、この押え枠24の後端側にレンズ・プリズム
保持枠25が連設されている。このレンズ・プリズム保持
枠25は、先端側が断面円形の枠に形成され、後端側が断
面矩形の枠に形成されている。そして、このレンズ・プ
リズム保持枠25の断面円形の枠部分に、結像光学系とし
ての対物後玉26が、その光軸が前記対物前玉22の光軸と
一致し、前記挿入部２の長手方向に平行になるように保
持されている。一方、前記レンズ・プリズム保持枠25の
断面矩形の枠部分に、先端側より順に、四角柱状の光学
ロッド27、導光手段としての第１のプリズム28及び第２
のプリズム29が保持されている。前記光学ロッド27は、
前端面及び後端面が前記対物前玉22の光軸に垂直になる
ように配置され、この光学ロッド27の後端面に、前記第
１のプリズム28の前端面が固着されている。また、この
第１のプリズム28の後端側はテーパ状に形成されてい
る。一方、前記第２のプリズム29は楔状に形成され、薄
い部分が先端側になるように、前端面が前記第１のプリ
ズム28のテーパ面28aに固着されている。この第２のプ
リズム29の後端面29aは、前記挿入部２の長手方向に対
して斜めになっており、撮像面30aが、前記後端面29aに
当接し、挿入部２の長手方向に対して斜めになるよう
に、固体撮像素子30が前記第２のプリズム29に固着され
ている。

この固体撮像素子30は、反撮像面側が例えばフレキシブ
ルな基板（印刷配線板）31に取付けられている。前記固
体撮像素子30の反撮像面側には、縦断面形状が三角形の
空スペース32が形成され、この空スペース32に、前記固
体撮像素子30の駆動回路やプリアンプ等を構成する電気
部品33が配設されている。この電気部品33は、前記基板
31の反固体撮像素子側に取付けられている。前記基板31
は、折曲され挿入部２の長手方向に平行に基部側に延出
されており、この基板31の後端部に、図示しない配線パ
ターンを介して前記固体撮像素子30、電気部品33等に導
通するリード線34が接続されている。このリード線34
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。

一方、前記照明用透孔18には、配光レンズ枠41が嵌着さ
れている。この配光レンズ枠41に配光レンズ系42が保持
されている。また、この配光レンズ系42の後端面に、前
記配光レンズ枠41によって前端側が結束保持されたライ
トガイド43の前端面が当接されている。このライトガイ
ド43は、軟性チューブ44に被覆され、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、前記リード線34からの信号を制御装
置７に伝達するリード線と、制御装置７内の光源装置か
らの光を前記ライトガイド43に伝達するライトガイドと
を備えている。

また、第２図に示すように、前記鉗子チャンネル用透孔
19には、鉗子口金45が嵌着されている。この鉗子口金45
の後端側には、図示しない鉗子チャンネルチューブの先
端側が接続され、この鉗子チャンネルチューブの基部側
は前記挿入口12に接続されている。また、前記送気送水
チャンネル用透孔20には、送気送水口金46が嵌着されて
いる。この送気送水口金46の後端側には、図示しない送
気送水チャンネルチューブの先端側が接続され、この送
気送水チャンネルチューブの基部側は操作部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。

前記挿入部２は、第１図及び第２図に示すように、軟性
チューブ47と、この軟性チューブ47の内側の可撓性のチ
ューブ48,49とからなる３重のチューブ50を有し、この
チューブ50内に、前記リード線34、ライトガイド43が挿
通された軟性チューブ44、図示しない鉗子チャンネルチ
ューブ及び送気送水チャンネルチューブ等が挿通されて
いる。また、前記チューブ50の前端部は、止め具51によ
って前記先端部本体15に接続固定されている。なお、前
記チューブ48,49は挿入部２に適度の剛性を付加するた
め、網管や螺旋管等であっても良い。

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原色の色透過フィルタからなる回転カラーフ
ィルタとを備え、前記光源ランプの照明光が前記回転カ
ラーフィルタを経て、順次赤、緑、青の各波長の光にさ
れるようになっている。この照明光は、前記ケーブル
６、ライトガイド43、及び配向レンズ系42を経て、この
配向レンズ系42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っている。

前記被写体からの赤、緑、青の各色光に応じた反射光
は、順次対物前玉22、赤外カットフィルタ23、対物後玉
26、光学ロッド27を通して第１のプリズム28に入射す
る。この第１のプリズム28に入射した反射光は、第１図
に示すように、テーパ面28aに臨界角以上で入射し、こ
のテーパ面28aで反射する。この反射光の進行方向の第
１のプリズム28の側面28bは反対面に形成されており、
前記テーパ面28aでの反射光は、この第１のプリズム28
の側面28bで反射して、再び前記テーパ面28aに臨界角以
下で入射する。この光は、このテーパ面28aを透過し
て、第２のプリズム29に入射し、この第２のプリズム29
を透過して、固体撮像素子30の撮像面30aで受光され
る。なお、結像光学系としての対物前玉22、対物後玉26
及び導光手段としての第１のプリズム28、第２のプリズ
ム29は、被写体像が固体撮像素子30の撮像面30aに結像
されるように、屈折率、互いの間隔等が設定されてい
る。

前記固体撮像素子30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61から印加されるクロック信号によって、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によって、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等の表示装置にマッチングした
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っている。

このような構成の本実施例によれば、挿入部２の先端部
９内に配設される固体撮像素子30を、その撮像面30aが
挿入部２の長手方向に対して斜めになるように配置した
ので、撮像面30aが挿入部２の長手方向に対して垂直に
なるように配設する場合に比べ、先端部９の横断面にお
ける前記固体撮像素子30の占める割合が減少する。従っ
て、この先端部９の外径を小さくすることが可能にな
る。また、前記固体撮像素子30の反撮像面側には縦断面
形状が三角形の空スペース32が形成され、この空スペー
ス32に、前記固体撮像素子30の駆動回路61、プリアンプ
62等を構成する電気部品33を配設したので、撮像面30a
が挿入部２の長手方向に対して水平になるように固体撮
像素子30を配置する場合に比べ、硬性の先端部９の長さ
を短くすることが可能になる。

なお、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
色モザイクフィ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。

また、前記基板31はフレキシブルなものに限らず硬質で
あっても良い。

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を示す断面図、第６図は
基板の形状と電気部品の配置を示す説明図である。

本実施例は、フレキシブルな基板31を、第１実施例にお
ける形状からさらに、固体撮像素子30の側方部分を下方
に延出させた形状とし、第６図に示すように、この側方
の延出部分31aにも電気部品33を配置できるようにした
ものである。

本実施例によれば、空スペース32をより有効に利用して
電気部品32を多く配設でき、また、回路設計の自由度が
増す。

その他の作用及び効果は第１実施例と同様である。

第７図及び第８図は本発明の第３実施例に係り、第７図
は電子内視鏡の挿入部の先端部を示す断面図、第８図は
第７図のＢ−Ｂ′断面図である。

本実施例では、先端部本体15の対物後玉26の下側部分が
第７図に示すように、挿入部２の長手方向に平行に基部
側に延出され、この延出部分15aに、挿入部２の長手方
向に平行な長孔81が形成されている。また、対物後玉26
を保持するレンズ保持枠82と、光学ロッド27、第１及び
第２のプリズム28,29を保持するプリズム枠83とが分離
されている。また、固体撮像素子30の反撮像面側に形成
された縦断面形状が三角形の空スペースには、可動台84
が配設され、前記固体撮像素子30は、この可動台84に取
付けられている。この可動台84は前記長孔81に挿通され
たねじ85によって、前記先端部本体15の延出部分15aに
固定されている。従って、前記可動台84を長孔81に沿っ
て固体位置を変えることにより、固体撮像素子30、プリ
ズム28,29及び光学ロッド27を一体に、挿入部２の長手
方向に平行に移動できるようになっている。

また、本実施例では、前記可動台84が熱伝導性の良い材
料で形成され、さらに、この可動台84には、放熱フィン
86が形成され、固体撮像素子30の放熱を助けるようにな
っている。

また、対物前玉22及び赤外カットフィルタ23を保持する
レンズ枠21、押え枠24、対物後玉26を保持するレンズ保
持枠82は、一体に挿入部２の長手方向に移動できるよう
になっており、また、これらは押えねじ87によって固定
されるようになっている。

本実施例によれば、ピント調整が容易になると共に、固
体撮像素子30等を先端部本体15に強固に固体することが
できる。

また、CCD等の固体撮像素子30は、温度が上がると暗電
流が多くなるが、本実施例によれば固体撮像素子30の放
熱が助長され、暗電流の増加が防止される。なお、前記
可動台84にペルチェ素子等を配設しても良い。

なお、図中、符号88は鉗子チャンネルチューブ、89は送
気送水チューブである。

第９図は本発明の第４実施例の電子内視鏡の挿入部の先
端部を示す断面図である。

本実施例では、光学ロッド27の後端面に、反射面91aを
有するプリズム91が固着されている。また、このプリズ
ム91には、結像光学系を透過し、前記反射面91aで反射
した被写体からの反射光の進行方向に、この反射光に対
して垂直で、且つ、挿入部２の長手方向に対して斜めの
傾斜面91bが形成されている。そして、この傾斜面91bに
固体撮像素子30が固着されている。この固体撮像素子30
は、基板92上に取付けられており、この基板92は、挿入
部２の長手方向に対して斜めに基部側に延出されてい
る。そして、この基板92の固体撮像素子側及び反固体撮
像素子側には、それぞれ縦断面形状が三角形の空スペー
ス93が形成されている。この空スペース93には、この空
スペース93の形状に合せて狭い部分には小さな電気部品
94が、広い部分には大きな電気部品95が設され、これら
の電気部品94,95は前記基板92の両側に取付けられてい
る。

本実施例によれば、導光手段の構成部材を少なくでき、
また、空スペースを有効に利用することができる。

第10図ないし第14図は本発明の第５実施例に係り、第10
図は電子内視鏡の挿入部の先端部を示す断面図、第11図
はリード線固定部材の周辺を示す斜視図、第12図は第11
図のＣ矢視図、第13図は基板及び固体撮像素子の正面
図、第14図はリード線と基板との接続部の変形例を示す
説明図である。

本実施例では、第11図に示すように、レンズ・プリズム
保持枠25の両側部が基部側に延出され、この両延出部分
25aの後端部間に、固体撮像素子30の反撮像面側に形成
された縦断面形状が三角形の空スペースに配設されたリ
ード線固体部材101が嵌着されている。さらに、このリ
ード線固定部材101はピン102にて固体されている。この
リード線固定部材101には挿入部２の長手方向に平行に
貫通するリード線挿通孔103が設けられている。また、
第13図に示すように、固体撮像素子30が取付けられた基
板104には、この固体撮像素子30の両側方にスルーホー
ルよりなるリード線接続部105が形成されている。そし
て、このリード線接続部105に半田付け接続された複数
のリード線34は、前記空スペースを通り、前記リード線
固定部材101のリード線挿通孔に挿通されている。そし
て、例えばこのリード線挿通孔103に接着剤が充填され
て、前リード線34が固定されている。

本実施例によれば、リード線34が、レンズ・プリズム保
持枠25に固定されたリード線固定部材101にて固定され
るので、前記リード線34が引張られても、前記リード線
接続部105とリード線34との半田付け部分に力が加わら
ず、断線等が防止される。

また、本実施例によれば、前記リード線34と基板104と
の半田付け接続を、第14図に示すように簡略化すること
ができる。

第15図は本発明の第６実施例の電子内視鏡の挿入部の先
端部を示す断面図である。

本実施例では、固体撮像素子30が、その撮像面30aが鉗
子チャンネル111の反対方向に向けて配置されている。
この固体撮像素子30が取付けられた基板112の反固体撮
像素子側には、絶縁材113を介してシールド用金属薄膜1
14が貼着され、このシールド用金属薄膜114はリード線1
15にてアースに接続されている。

本実施例によれば、鉗子チャンネル111に挿通される高
周波電流を使用する処置具から発生する放射ノイズが前
記固体撮像素子30に入るのを防止することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されず、例えば導光手
段はミラー等であっても良い。また、本発明は直視型に
限らず、側視型や斜視型の電子内視鏡にも適用すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、撮像面が挿入部の
長手方向に対して斜めになるように固体撮像素子を配置
すると共に、結像光学系からの光路を前記撮像面に導
き、前記結像光学系によって形成される被写体像を前記
撮像面に結像させる導光手段を設けたので、挿入部の先
端部の外径を小さくできる。しかも、前記固体撮像素子
の反撮像面側に形成される空スペースに電子内視鏡の構
成部品を配設したので、空スペースが有効に利用され、
先端部の長さを短くでき、体腔内に円滑に挿入できると
共に、操作性を向上することができるという効果があ
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を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ′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ッ
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を示す断面図、第
６図は基板の形状と電気部品の配置を示す説明図、第７
図及び第８図は本発明の第３実施例に係り、第７図は電
子内視鏡の挿入部の先端部を示す断面図、第８図は第７
図のＢ−Ｂ′の断面図、第９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を示す断面図、第10図ない
し第14図は本発明の第５実施例に係り、第10図は電子内
視鏡の挿入部の先端部に示す断面図、第11図はリード線
固定部材の周辺を示す斜視図、第12図は第11図のＣ矢視
図、第13図は基板及び固体撮像素子の正面図、第14図は
リード線と基板との接続部の変形例を示す説明図、第15
図は本発明の第６実施例の電子内視鏡の挿入部の先端部
を示す断面図である。１……電子内視鏡、２……挿入部 ９……先端部、15……先端部本体 22……対物前玉（結像光学系） 26……対物後玉（結像光学系） 28……第１のプリズム（導光手段） 29……第２のプリズム（導光手段） 30……固体撮像素子 30a……撮像面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】挿入部の先端部に、固体撮像素子及びこの
   固体撮像素子の撮像面に被写体像を結像する結像光学系
   からなる撮像手段を設け電子内視鏡において、 前記撮像面が前記挿入部の長手方向に対して斜めになる
   ように前記固体撮像素子を配置し、前記結像光学系は光
   軸を前記挿入部の長手方向に対して略平行に配置し、前
   記結像光学系からの光軸を前記撮像面に対して垂直に入
   射せしめるべく構成された導光手段と、前記固体撮像素
   子の反撮像面側に回路基板とを設けると共に、前記回路
   基板に内視鏡操作部側への信号伝達手段を接続し、かつ
   前記回路基板の反撮像面側に形成される空スペースに前
   記固体撮像素子の回路部品を実装したことを特徴とする
   電子内視鏡。