JPH0724088Y2 - 電子内視鏡の撮像ユニット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内視鏡により観察を行うに際して、観察対象
部の像を電気信号に変換してCRT等のディスプレイ装置
に表示するようにした電子内視鏡における撮像ユニット
に関するものである。

［従来の技術］ 人体等の体腔内や、機械装置の内部等に挿入されて、そ
の内部観察を行ったり、治療，修理等を行うために内視
鏡が用いられるが、この内視鏡としては、観察対象部の
像を光学繊維束からなるイメージガイドを介して接眼部
に導いて、該接眼部に結像させるようにした光学式のも
のと、固体撮像素子を用いて観察対象部の像を光電変換
して、この電気信号を外部に設置した画像処理装置に伝
送し、該画像処理装置により画像処理を行った上で、CR
T等のディスプレイ装置に表示するようにした電子内視
鏡とがある。そして、電子内視鏡は、多数人が同時に観
察することができ、また記録性・保存性に優れている等
の利点があるので、近年広く用いられるようになってき
ている。

電子内視鏡は、挿入部の先端硬質部にレンズ系とプリズ
ムとからなる光学手段とCCD等の固体撮像素子とからな
る撮像ユニットを組込み、この先端硬質部に設けた観察
窓からレンズ系を介して入射される観察対象部の像をプ
リズムによりその光路を90°偏向させて、固体撮像素子
に結像させて、該固体撮像素子で光電変換し、その信号
を信号ケーブルを介して伝送するように構成されてい
る。

ここで、観察像を正確に再現することができるようにす
るためには、レンズ系，プリズム及び固体撮像素子から
なる撮像ユニットは、それを構成する各部材の相対位置
関係をそれぞれ厳格に規制した状態にして組み付ける必
要がある。このために、レンズ系を装着した鏡胴を連結
部材に挿通させて設け、この連結部材をプリズムと、固
体撮像素子の表面に設けたカバーガラスに接着等の手段
で固着して設け、さらにプリズムをカバーガラスに固着
するようにしている。これによって、これら３つの部材
を相互に安定した状態に組み付けられるようになされて
いる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、内視鏡の挿入部における撮像ユニットの配設
位置には、固体撮像素子の基板に搭載したコンデンサ等
の電子部品や、ライトガイド等からなる発熱源が存在す
る関係から雰囲気温度が上昇し、50℃〜60℃程度とな
る。然るに、この撮像ユニットを構成する各部材のう
ち、連結部材はアルミニウム，黄銅等の金属材で形成さ
れており、これに対してプリズム及びカバーガラスの材
質はガラスである。そして、これら各部材の線膨張係数
は次の通りである。

アルミ製の連結部材・・・ 23.6×10^-6／℃ 黄銅製の連結部材・・・・ 18.4×10^-6／℃ プリズム（KG3）・・・・・ 5.3×10^-6／℃ カバーガラス（BLC）・・・ 6.3×10^-6／℃ 前述したことから明らかなように、撮像ユニットを構成
する各部材における線膨張係数はそれぞれ異なってい
る。特に、連結部材とプリズム及びカバーガラスとの間
の線膨張係数の差は極めて大きい。このために、高温雰
囲気下で長い時間作動させたり、また繰り返し作動させ
たりしている間に、前述した熱膨張率の違いによって相
互の間における連結部分に歪みが生じて、接着部分に剥
離が生じたり、プリズムを損傷させたりする。

ところで、撮像ユニットのうち、最も高熱になるのは、
発熱源である固体撮像素子に直接固着されているカバー
ガラスであり、プリズム及び連結部材はカバーガラスの
温度より低い状態となっている。また、連結部材はこの
カバーガラスと線膨張係数の差が極めて大きいことか
ら、熱の影響が最も大きいのは連結部材とカバーガラス
との間である。従って、連結部材をカバーガラスから離
間させれば、接合部分における歪みの発生を防止できる
ことになる。

しかしながら、撮像ユニットにおいては、レンズ系，プ
リズム及び固体撮像素子の３つの部材間の位置合せを厳
格に行う必要がある。レンズ系を装着した鏡胴を連結部
材をプリズムだけでなく、カバーガラスにも固着するこ
とによって、前述した位置合せが正確に行われる。プリ
ズムは、固体撮像素子を覆うカバーガラスに対して全面
で接着されることから、その間の位置合せをかなり正確
に行うことができるが、連結部材は内部にレンズ系が装
着されている関係から、筒状に形成されており、プリズ
ムに接合されるのは、連結部材における筒状の端面部で
あるために、接着剤を用いて固着しただけでは、接着剤
の僅かな不均一がある等の場合に、レンズ系とプリズム
との光軸がずれが状態に組み付けられてしまうという問
題点がある。また、連結部材には鏡胴が内部にレンズ系
を設けた鏡胴が装着されているから、かなりの重量物で
あり、この荷重を連結部材の端面を介してプリズムに支
承させるだけでは、必ずしも十分とは言えず、長期間の
間には荷重によって連結部材の軸線にずれが生じるおそ
れもある。従って、連結部材をプリズムだけでなく、カ
バーガラスにも接合させることは、３つの部材の位置関
係を調整及び保持させる上で大きな意味を持っており、
熱膨張のみを考慮して、連結部材をカバーガラスから単
純に離間させた状態に組み付けることはできない。

本考案は以上の点に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、内視鏡の作動中に生じる温度変化
の影響によって、撮像ユニットを構成する各部材間の連
結部分に剥離を生じたり、またプリズム等の部材を損傷
させたりすることなく、しかもこれら各部材を正確に位
置決めした状態で、極めて安定的に保持できるようにし
た電子内視鏡の撮像ユニットを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本考案は、プリズムを
固体撮像素子の表面に設けたカバーガラスに固着して設
け、鏡胴を連結部材に挿通させて設けて、該連結部材に
は、前記プリズムの入射側の端面及び側面に当接する基
準面を形成し、これら各基準面を前記プリズムに固着
し、カバーガラスに対しては所定の間隔だけ離間させる
ようにして装着する構成にしたことをその特徴とするも
のである。

［作用］ カバーガラスにはプリズムが固着されているものの、鏡
胴を支持する連結部材とは非接触状態に保たれているの
で、撮像ユニットの配設部分の雰囲気温度が高くなって
も、この固着部分に歪みが生じるおそれはない。一方、
プリズムはカバーガラスだけでなく連結部材とも固着さ
れているが、これらカバーガラス及び連結部材はプリズ
ムにおける相異なる面に離れた位置に接着されているの
で、これらの固着部分間に大きな歪みが生じるおそれは
ない。従って、連結部材とプリズムとの間の固着部分及
びプリズムとカバーガラスとの固着部分が剥離するおそ
れはなく、またプリズム等の部材に無理な力が作用し
て、それを損傷させるおそれもない。

連結部材にはレンズ系が設けられており、かなりの重量
物であり、かつプリズムに接合される基準面は略円環状
となってあまり大きな接合面積を取ることができないこ
とから、この連結部材をプリズムの入射側の端面のみに
接合しただけでは、レンズ系とプリズムとの光軸合せが
困難であり、また長期間の間にずれが発生するおそれが
ある。然るに、連結部材のプリズムへの接合は、その端
面部だけでなく、側面部にも基準面を形成して、これら
２面でプリズムと接合している。これによって、光軸方
向のみならず、光軸と直交する方向においても両者の位
置合せが極めて容易になると共に、連結部材を小型化し
ても、確実にプリズムとの位置関係を保たせることがで
き、長期間の間に連結部材の軸線がずれるおそれはな
い。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第４図に内視鏡の全体構成を示す。図中におい
て、１は本体操作部、２は挿入部を示し、該挿入部２は
その大半が挿入経路に沿って自由に曲がる軟性部2aとな
っており、該挿入部2aの先端にはアングル部2b及び先端
硬質部2cが順次連設されている。ここで、この内視鏡は
電子式のものであり、このために本体操作部１には画像
処理装置を備えた制御装置３に接続されるライトガイド
挿通部４及びケーブル部５が装着され、観察対象部の映
像はディスプレイ装置６により表示されるようになって
いる。

先端硬質部2cには、第１図乃至第３図に示したように、
撮像ユニット10が設けられている。この撮像ユニット10
は、レンズ系11を有し、該レンズ系11は鏡胴12内に装着
されており、このレンズ系11における光軸を90°偏向さ
せるためにプリズム13が設けられている。そして、プリ
ズム13は基板14に装着したCCD等からなる固体画像素子1
5に対向配設されて、前記レンズ系11を介して送られる
観察対象部の像は該固体撮像素子15に結像されるように
なっている。そして、該固体撮像素子15において光電変
換されて、その映像信号は信号ケーブル16からケーブル
部５を介して制御装置３に内蔵した画像処理装置に伝送
されるようになっている。

ここで、撮像ユニット10を構成する各部材は、極めて厳
格に相対位置決めした状態にして組み付けられていなけ
ればならない。このために、レンズ系11を装着した鏡胴
12とプリズム13との間は連連結部材17により連結されて
いる。この連結部材17は、中央に鏡胴12を挿通するため
の貫通孔からなるレンズ挿通部18を開設してなる本体部
19と、該本体部19の側部に連接した側板部20とを有し、
該側板部20の内側面20aと本体部19の端面部19aとはプリ
ズム13を位置決めした状態に固定するための基準面とな
り、この基準面の部分である本体部19aの端面部19aがプ
リズム13の入射面13aに、また側板部20の内側面20aがプ
リズム13の側面部13bに装着されるようになっている。

また、プリズム13は固体撮像素子15に連結されるが、こ
のプリズム13は直接固体撮像素子15の表面に接着される
のではなく、該固体撮像素子15の受光面を覆うようにカ
バーガラス21が設けられ、該カバーガラス21上にプリズ
ム13の出射面13cが接着されるようになっている。然る
に、連結部材17における下端面は、このカバーガラス21
に対して所定の間隔が設けられて、両者間は接触しない
状態に保たれている。

なお、図中において、22は基板14の裏面側に搭載させた
コンデンサ等の電子部品、23は固体撮像素子15の受光エ
リアを限定するためのマスクをそれぞれ示す。

本実施例は前述のように構成されるもので、撮像ユニッ
ト10の組立体は、レンズ系11を装着した鏡胴12が連結部
材17のレンズ挿通部18に挿通させた状態にして固定され
ており、またこの連結部材17における側板部20の内側面
20aと本体部19の端面部19aがプリズム13の入射面13a及
び側面部13bに接着されている。このように、相異なる
２面で連結部材17とプリズム13とを接合させることによ
って、極めて容易にレンズ系11とプリズム13との光軸を
正確に一致させた状態に組み込むことができ、レンズ系
11の光軸の傾きがなく、しかも光軸と直交する方向の位
置出しもできるようになる。しかも、連結部材17の外形
を大きくしなくとも、十分な接着面積が確保されるの
で、レンズ系11とプリズム13との間は極めて強固に固着
され、長期間の間にも、両者が分離したり、位置ずれし
たりするおそれはない。

一方、プリズム13と固体撮像素子15との連結は、該固体
撮像素子15の表面に装着したカバーガラス21にプリズム
13の出射面13cを接着することにより行っているので、
該プリズム13と固体撮像素子15との間も強固に固着され
ている。この結果、撮像ユニット10を構成する各部材は
極めて安定した状態に保持されており、内視鏡の挿入部
２に組み込んで、作動させる際においてみだりに分離し
たり、脱落したりする不都合を生じることはない。

然るに、内視鏡を操作する場合には、ライトガイド（図
示せず）を介して照明光を伝送しなければならない関係
から、このライトガイドが発熱する。また、撮像ユニッ
ト10を構成する固体撮像素子15を作動させて、画像を取
得する際には、基板14に設けた電子部品22による発熱作
用もあるので、雰囲気温度が上昇する。このために、撮
像ユニット10を構成する各部材はこの温度上昇に伴なっ
て熱膨張する。

而して、既に説明したように、連結部材17,プリズム13
及びカバーガラス21はそれぞれ異なる線膨張係数を有す
るものであるあから、熱膨張が異なる。特に、連結部材
17は金属で形成されている関係から熱膨張率が高く、こ
れとプリズム13及びカバーガラス21との間における熱膨
張率の違いは極めて大きい。しかも、プリズム13とカバ
ーガラス21とでは、温度自体に差もある。

ここで、カバー21にはプリズム13のみが接着されている
ので、この両者間に熱膨張率の違いは少なく、従ってこ
の部分に歪みが生じるおそれはない。一方、プリズム13
には、このカバーガラス21の外に、連結部材17も接着さ
れているが、この連結部材17はプリズム13の入射面13a
及び側面部13bに接着されており、またカバーガラス21
は連結部材17とは異なる出射面13cに接着されており、
しかも雰囲気温度の上昇は50℃〜60℃程度であるから、
該プリズム13と連結部材17及びカバーガラス21との間に
おいて熱膨張率の違いによる歪みは殆ど発生することは
ない。このために、連結部材17とプリズム13及び該プリ
ズム13とカバーガラス21との間は極めて安定的に固着し
た状態に保持されて、接着部分に剥離が生じたり、プリ
ズム13等の部材に無理な力が作用して損傷したりするお
それはない。

［考案の効果］ 以上詳述した如く、本考案によれば、レンズ系を装着し
た鏡胴を取り付けた連結部材をプリズムの入射側の端面
及び側面の２面に当接する基準面を形成し、これら各基
準面で前記プリズムに固着し、カバーガラスには非接触
状態としたので、撮像ユニットを形成する際に、連結部
材は相異なる２面でプリズムに接合されるから、両者の
位置合せを極めて容易で、しかも正確に行うことがで
き、レンズ系をプリズムに対して、光軸に対する傾き方
向及び光軸と直交する方向に正確に調整でき、また内視
鏡を作動させたときに、撮像ユニットの装着部位の雰囲
気温度が高くなったとしても、該撮像ユニットを構成す
る各部材の接着部分が剥離して分離したり、またプリズ
ム等の部材が損傷したりすることがなく、さらに連結部
材の外形を大きくしなくとも、そのプリズムへの接合面
積を十分確保でき、長期間にわたってレンズ系の位置を
極めて安定した状態に保持でき、荷重による位置ずれ等
が発生するおそれがない、等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す電子内視鏡の撮像ユニ
ットの外観図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１
図の右側面図、第４図は内視鏡の全体構成図である。 1:本体操作部、2:挿入部、2a:軟性部、2b:アングル部、
2c:先端硬質部、10:撮像ユニット、11:レンズ系、12:鏡
胴、13:プリズム、13a:入射面、13b:側面部、13c:出射
面、15:固体撮像素子、17:連結部材、18:レンズ挿通
部、19:本体部、19a:端面部、20:側板部、20a:内側面、
21:カバーガラス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡胴内に設けたレンズ系と、該レンズ系の
   光軸を90°偏向させるプリズムと、撮像手段としての固
   体撮像素子とを有し、内視鏡の挿入部の先端に装着され
   る撮像ユニットにおいて、前記プリズムを前記固体撮像
   素子の表面に設けたカバーガラスに固着して設け、前記
   鏡胴を連結部材に挿通させて設けて、該連結部材には、
   前記プリズムの入射側の端面及び側面に当接する基準面
   を形成し、これら各基準面を前記プリズムに固着し、カ
   バーガラスに対しては所定の間隔だけ離間させるように
   して装着する構成にしたことを特徴とする電子内視鏡の
   撮像ユニット。