JPS60208726A - 映像センサ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には、概ね近づくことのできない領域
の完全な色つきのビデオ映像を得る、内視鏡又は穴検査
鏡に係シ、特に、内視鏡又は穴検査鏡の視覚ヘッドに用
いる非常にコンノ（クト化した映像機組立体に関するも
のである。

米国特許第２，７６４，１４９号は、身体の腔所にある
被射体の完全な色つきのビデオ映像を得る、内視鏡を明
らかにしている。上記米国特許の装置の視覚ヘッド、即
ち、身体の腔所に挿入する器具の部分は、比較的太くて
扱いにくいビジコンチューブと、複雑な３色照明装置を
内蔵している。この照明装置忙より、種々の構成要素を
内蔵するためＫ、比較的大きいヘラＰが必要になる。従
って、上記米国特許の装置は、受は入れる腔所が相対的
に大きい場合にだけ、使用することもできる。米国特許
第４，０７４，３０６号は、光源をヘッドから取り去り
、ビジコンチューブをソリッドステート映像センサで置
き換えた、完全な色つきの改良した内祝４歳装置を明ら
かにしている。この新しい構成では、被写体を照らし、
色区分を得るのに必要な３つの主要色の光が、ファイバ
束を介してヘッド内に伝達されている。米国特許第４０
７４３０６号の装置は、サイズを小さくし、視覚ヘッド
に必・要な構成要素の数を減らしているが、こうした利
点は、粗末なパッケージによりいとも簡単に失ってしま
っている。

従って、本発明の目的は、内視鏡及び／又は穴検査鏡を
改良することにある。

本発明の他の目的は、完全色白視鏡の視覚ヘラｒに内蔵
された光学電気構造要素をコンノ９クトにすることで、
これ忙見合ってヘットがコンノｑクト化され、奥まった
被写体領域に極めて接近することができるようにするこ
とにある。

本発明の更に他の目的は、比較的小さいハウジング内に
、色つき内視鏡の電気光学読み取シ構成要素をパッケー
ジすることにある。

本発明のその他の目的は、内視鏡の被写体の完全な色つ
き映像情報を得るための、密封シールした小径の電気光
学・ｑツケージを提供することにある。

本発明のこうした目的やその他の目的は、電気光学・９
ツケージを設置１−た視覚ヘッドを持つ、色つき内視鏡
によって達成される。このパッケージは、中空のハウリ
ングと、ハウジング開口の前部に取り付けたレンズ装置
と、レンズ装置の背後のハウジング内に取シ付けられ、
レンズ装置の映像面に位置決めされた映像記録表面を持
つソリッドステート映像センサと、映像センサの背後の
ハウジング内に同じょうに取り付けられ、映像センサに
送られてくる信号と映像センサがら送られてくる信号を
処理する回路を持つ回路基盤と、ハウジングの後方に入
りそして後方から出てゆき、センサと回路基盤とを連絡
して電気部を遠隔操作する伝達ラインと、を備えている
。

本発明はもとより、本発明の他の目的と特徴を充分に理
解していただくために、解説は、以下の発明の詳細な説
明に譲る。添付の図面との関連で読んでもらいた込。

本発明は、内視鏡や大検！ｆ、鏡に使用するのに適した
電気光学／ｅツケージを包含している。この・をツケー
ジは、概ね近づくことのできない位置にある被写体の、
すべての色彩映像データを処理し、テレビスクリーンで
見ることができるようになっている。第１図に図示した
ように、本発明を具体化した装置を、内視鏡との関連に
於いて詳細に説明する。この内祝境は、全体を１０で表
わされており、中空の弾性的なさや１４（第２図）によ
シ、外部電気部１３に接続した視覚へラド１１を備えて
いる。

外部照明部１２も、被写体を照らすだめのさやにより、
視覚ヘラｒに接続されている。組立体に於ける視覚ヘッ
ドは、さやの末端に取り付けられ、さやを通り抜ける適
当な伝送ラインにより、照明部と電気部の両方に接続さ
れている。映像データを処理するのに必要な構成要素の
数を最小限にしているだけでなく、小型のハウジングで
パッケージ化することで、スペースを最大限利用し、組
立を簡単にしている。その結果、視覚ヘッドの寸法が非
常に小さくなシ、従って、危険度が極めて少なく患者に
不快感を与えずに、当該視覚ヘッドを比較的狭い区域ま
で送り込むことができる。

外部照明システム１２は、独立した３つのフランシュラ
ンプ１６−１８を備え、これらランプは、適当なレンズ
／フィルタユニツ）　１９−２１に付属して機能し、赤
、緑及び背の光線を箇々に作りだしている。ランプから
の光は、ファイバ束１５の受光部又は基部端に送られる
。この束の基部端は３つに分かれ、３つに分かれた各々
の腕は、光源の１つから光の供給を受けるように配置さ
れている。ランプの点灯順序は、制御回路ｎによって調
節される。

この制御回路は、マスタータイマｎからの制御信号に応
答して、ランプを点灯している。ファイバ束１５は、さ
やを通じて視覚ヘッド内に入り、光が被写体部位に直接
向くように、ヘッド内に位置決めされている。束、の光
の出口又は基部端あは、２つに分けられて、被写体部位
を均一に照らし、映像に影ができるのを最小限に抑えて
いる、全体をごて示した映像センサハウジングも、親党
ヘッドの器械内に配置されている。ハウジングは、光学
レンズ装置冴を備えている。この装置は、照明を受けた
被写体の光映像を、ソリッドステートセンサ５の映像記
録面に焦点を合わせるように構成され、前記センサは、
光学系の映像面内に配置されている。実際には、映像セ
ンサは、電気出力信号を作シだすように構成した電荷接
続装置（ｃａｂ　）であり、この信号が、センサ上に記
録した映像データを表わしている。以下に、更に詳細に
説明するように、出力信号は、伝送ラインを介して増幅
器を通シ抜け、次いで、外部電気部１３に至る。

ランプは、ビデオ装置の界磁周期に合わせた命令順序で
点灯される。被写体は、赤色、緑色及び青色の光で照ら
され、映像センサ忙記録する、被写体の色分は映像を作
シ出している。記録データは、電気信号に変換され、こ
の信号はラインに送シ出され、このラインによって電気
物１３へと伝わっていく。各々の色分は映像に関するデ
ータは、３つのメモリ３１−３３を備えた第１の連続移
動レジスタ３５に最初にロードされる。データのロード
作業は、マスタータイマ囚からの信号に応答して。

電気スイッチ（資）、３７及びあを順に経て自動的に行
なわれる。第１の奇数界磁周期の開始時に、記憶データ
を同時にトランスミッタマトリックス４０に送す、色彩
情報を処理し、フォーマットに移す。

このフォーマットは、ＮＴＳＣ装置又はＲＣ）Ｂモニタ
装置のどちらにも適合している。

続いて起きる偶数界磁周期の間、前述の電気スイッチは
、第２の連続レジスタ４５に内蔵しであるスイッチ４２
．４３に沿って自動的に切り換えられ、　゛センサで記
録した最新の映像情報をメモＩＪ　４６−４８にロード
する。そして再び、界磁周期の終了時、スイッチは循環
使用され、最新データがトランスミッタマトリックスに
送られるようになる。明らかな様に、ランプの点灯順序
をビデオ装置の界磁周期に合わせることにより、１つの
映像センサを使用して、新しい色分は被写体情報の連続
【７た流れをビデオプロセッサに送ることができる。

更に、第２図から第４図に於いて、視覚へラド１１の構
成部品が非常釦詳しく表わしである。ヘッドは、円筒状
胴体４９を備えている。この胴体は、ヘッドが比較的細
い孔を通シ、従来からこの種の器械では手が届かなかっ
た狭い領域まで到達できるだけの、充分な小ささになっ
ている。胴体の一方の端は、弾性さや１４の末端の中に
固定され、しかも、操縦機構Ｉに作動連結されているた
め、ヘッドを操って、視界を所定の被写体上にもってく
ることができる。端キャップ５１が胴体の反対の端に螺
によって取り付けられ、Ｏリングシール５２とさやの末
端の両方に覆さっている。端キャップは、ヘッドの先端
が滑らか々外面を形成する形状にされ、しかも、挿入中
とヘラＰを操っている間に、さやが抜は出てしまうのを
防いでいる。視覚ヘッドの前面は、ハウリングの中へそ
してハウジングから外へと自由に光が通り抜けられる、
開口又は窓５３を備えている。前述した様に、ファイバ
束１５によって伝達された有色光は被写体を照らし、被
写体の色分は映像を作り出している。被写体の色分は映
像は、反射して光学系冴を通って戻り、センサ５の映像
記録表面に次から次へと焦点をむすぶ。

中空円筒状の映像センサハウジングｎが、視覚ヘッド１
１の本体４９内に取シ付けられ、被写体の情報を得るの
に必要な電気光学構成要素を内域している。レンズ装置
冴の光学エレメントは、レンズ筒に整合して取り付けら
れ、又、レンズ胴の一部がハウジングｎの前部に螺によ
って取り付けられている。エポキシ端部シール５４が筒
の前部を樽って張り付けられ、ハウジングとレンズ列の
第１のエレメント７２との間に流体密封シールを形成し
ている。シールは、ハウジングの前部から流体とガスが
出入りするのを防いでいる。レンズ装置は、比較的短い
後方焦点距離を持っているように構成されているため、
後方の光学エレメントから袋筒゛の映像面６９までの距
離が極めて小でくなる。前記映像面は、ハウジング開口
内の、レンズ筒の後方に配置されている。

アルミナ、又はその他の適当な不導性材料で形成した円
形又は円盤状の基質５７が、ハウジング開口内に固定さ
れ、しかも、映像面の後方で当該映像面に平行に整列し
て配置されている。ソリッドステート映像センサ５は、
基質の前面に取り刺けられ、センサの映像記録表面が光
学系の映像面と共面関係に支持されて、被写体の色分は
映像が映像記録表面上に焦点が合うようにされている。

光学的に透明な樹脂が、基質組立体の前面に型成形され
、センサエレメントを保睦被覆６７内に保護している。

組立体内で、被覆の前面は、ハウジング開口内に形成さ
れ半径方向に配置されている肩部に同定され、センサの
記録表面を所定の映像面内に位置決めし、いったん組立
てた後に、センサ組立体が所定位置から移動しないよう
にしている。

好ましくは、１枚のチィップの映像センサは、縦横に並
んだ一連の光電素子を備えた電荷接続装置（ＣＣ！Ｄ　
）であシ、ビデオ受像機４１（第１図）のフォーマット
に適合している。ＣＯＤの映像記録表面は、第４図に図
示した如く、長方形又は正方形にすることができ、従っ
て、チップの側面部は、支持基質上の４つの弧状の付属
区域５９−５９　Ｋよって縁どられている。ＣＯＤの角
同志の間の対角線距離は、基質の直径にほぼ等しいのが
よく、この水め、使用とする空間を極力少なくしている
。

第３図に詳しく図示しているように、ハイブリッド回路
基盤８０も、円筒状の映像センサハウジング内で支持基
質のすぐ後ろに取り付けられている、回路基盤は電気回
路を備えている。この電気回路は、映像センサの動作を
支援し、センサと外部電気部の間で交換される信号情報
を処理するためのものである。空間を更に有効に使うだ
めに、回路を基盤の両側にプリントすることもできる。

回路は、以下に非常に詳しく説明しているような方式で
、一連の電導ビンに電気的に接続され、各種の装置要素
との間で必要な連絡をとっている。基盤で支持した構成
要素の数は、出力信号を前置１曽幅したシ、或はフィル
タにかけたり、他の関連動作が必要かどうかの、ＣＯＤ
に要求される役割に応じて変えられる。

第２図から第４図について砦、明すると、伝達ライン８
１−８１は、さやを通シ抜けて、視覚ヘッドへ或はヘッ
ドから、ビデオ信号と制御信号を送っている。伝達ライ
ン、ＣＣＤ及びセンサ支援回路を、比較的簡単な方法で
連絡し、接続ビンにまとめている。センサビン７５−７
５として説明する第１０組のピンは、付属区域５９−５
９内で、センサの側面に近接してＣＯＤ支持基質に取シ
付けられている。ピンには拡大ヘッド７７が備え付けら
れている。このヘッドは、ＣＯＤの厚みにほぼ等しい高
さを持っているため、各ピンの上面は、センサの映像記
録表面と共面整合している。リード線７３−７３が、ピ
ンのヘッドとＣＯＤ電極との間につながれている。本発
明のこの特定の実施例では、３つの付属区域内に取り付
けだ３つのピンが示されているが、ピンの数と位置は、
ＣＯＤの構成と、装置の電気的要件によって変えること
もできる。

センサピンの長さも変えることができる。第２図と第３
図に示す様に、第１のグループのピンは短軸７８を備え
ている。この短軸は、ＣＯＤ基質を通シ抜け、裏にある
回路基盤につながっている。短軸ピンは、ＣＯＤを基盤
に付けた電気回路へ接続するのに使われている。第２の
グループのセンサピンは長軸７９が備わっている。この
長軸は、基質と回路基盤の両方を通シ抜け、しかも、伝
達ラインの１つにぢかに電気的に接合されている。長軸
ビンは、ＣＯＤと外部電気部との間を直結している。

回路基盤ピン８３−８３として説明する別の組のピンが
、回路基盤を通シ抜け、基盤に取シ付けだ構成要素を別
の伝達ラインに接続する働きをしている。この第２の組
のピンの構成は、センサピンに似ていて、各々が拡大ヘ
ッド８４と長軸８５とを備えている。この長軸は、基盤
を通り抜け、伝達ラインの１つに電気的に接続されて、
ハウジング内の電気配線ができ上っている。実際には、
回路ピンは、第３図に示す路線８６のような伝導路を通
り抜けている。この伝導路は、基盤上にプリントされ、
ピンを、前置増幅器８７のような電気要素に電気的に接
続している。

センサハウジングの背後は、樹脂製のゴム遮蔽体８８又
は他の適当な材料を使って密封されている。

その結果、電気的光学的構成要素はハウジング内に密封
シールされている。従って、レンズ装置と映像センサと
の間に気密室７１が作られる。この州内には、窒素ガス
のような不活性ガスが充填され、装置要素に結露するの
を防ぎ、構成要素をＭ害な汚染等から保護している。明
らかな如く、光学要素と電気要素を小さいハウジング内
で重ね合わせた関係にノ々ツケージ化することによシ、
構造がコンパクトになるだけでなく、構成部品を簡単に
取り付は組み立ててハウジング内に納められる。史に、
コンパクトユニット全体が、密封状態に閉じてシールさ
れているため、組立体の構成要素を安全に守シ、損傷し
ないように検診している。

大多数の内視鏡又は穴検査鏡の標準的な使用例では、映
像センサと外部電気部とをむすぶリード線の長さは、概
ね比較的長い。その結果、視覚ヘッドを出入りする伝達
信号が、ある種の伝達障害を起こす。この問題は、映像
インピーダンスとラインインピーダンスとを整合させる
か、或はエミツタフオロのようなインピーダンス塾舎装
置を使用するかして緩和することもできるが、映像セン
サユニットと外部電気回路とを、光伝達ラインによって
つなぐのがよシ実用的である。第５図に図示した械に、
第２図に示す電気伝達ラインは、光入力ライン９６と光
出力ライン９７で置き換えられている。これらラインは
、２つの遠隔操作ステーションの間で光信号を伝達して
いる。一対のトランスデユーサ９５−９５が回路基盤の
背面に固定され、２つの伝達ラインとセンサ回路に接続
されている。

トランスデユーサは、従来技術で周知の方法で、光伝達
信号を電気信号に或はその逆に変換する働きをしている
。従って、映像センサへ或は映像センサからの入出力信
号を、比較的長い距離にわたって伝達でき、ライン間で
ロストーク又は障害の起こる危険がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の説明を具体化した、被写体の完全な
色つきの映像をとるだめの内視鏡ヲ表わすブロック図で
あり、コンパクト化した電気光学パッケージを内蔵して
いる図、第２図は、第１図の内視鏡に使用する視覚ヘッ
ドを断面にして拡大した側面図にして、内部に納まった
電気光学ノξソケージを示しておシ、このパッケージは
、レンズの対物面内の被写体から完全な色のついたビデ
オ情報を得るだめのものであることをボす図、第３図は
、第２図に示す視覚ヘラＰに内蔵しである電気光学パッ
ケージの分解組立図、第４図は、第３図の４−４線に宿
った断面図、第５図は、本発明の他の実施例を表わして
いる、内祝値に使うのに適当な視覚ヘッドを断面にして
拡大した側面図である。 １０・・・内視鏡、Ｌｌ・・・視覚ヘッド、１２・・・
照明部、１３・・・電気部、１４・・・さや、１５・・
・ファイバ東、１６−１８・・・フラッシュランプ、Ｊ
９−２１・・・レンズ／フィルタユニット、２２・・・
制御回路、ｎ・・・マスタータイマ、冴・・・レンズ装
置、５・・・ソリッドステートセンサ、２７・・・セン
サハウジング、四・・・増幅器、３１−３３．４６−４
８・・・メモリ、３５．４５・・・レジスタ、加、３７
、羽、４２．４３・・・スイッチ、４０・・・マトリッ
クス、４１・・・ビデオ受信機、４９・・・胴体、刃・
・・操縦機構、５１・・・端キャッジ、５２・・・０リ
ング、５３・・・窓、５４・・・端シール、５７・・・
基質、５９・・・付属区域、６７・・・保護被覆、６８
・・・肩、６９・・・映像面、　７１・・・気密室、７
３・・・リード線、７５・・・センサピン、７７．８４
・・・拡大ヘッド、閏・・・基盤、８１・・・伝達ライ
ン、８３・・・回路基盤ピン、８７・・・前置増幅器、
羽・・・ゴム遮蔽体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内視鏡の視覚ヘラＰに使用する、コンパクトな電気
   光学映像機組立体に於いて、 軸方向に貫通した開口を持ち、しかも、開口の前部に取
   シ付けたレンズ装置を持ち、当該レンズ装置が、外部の
   被写体の映像を、開口内に位置した映像面上に焦点を合
   わせる、細長ｂハウジングと、 ソリッドステート映像センサを所定位置に保持する基質
   を持ち、当該センサが、前記映像面に焦点をむすんだ映
   像データを記録し、当該映像データを電気出力信号に変
   換するもので、さらに、基質の背後に取シ付けられ、映
   像センサ圧接続した回路手段の付いた回路基盤を持って
   いるような、レンズ装置の後方の開口内に取り付けられ
   た映像ユニットと、 開口の後部を通じてハウジング内に入シ、ハウジングに
   信号を伝えしかもハウジングから出てくる信号を受ける
   映像ユニットに接続されている、伝達ラインと、 さらに、ハウジングを密封して閉ざすシール手段と、を
   備えていることを特徴とする組立体。 ２、前記ハウジングが、当該ハウジングを通り抜ける円
   形開口を収容し、しかも、前記レンズ装置がレンズ筒に
   内蔵され、当該レンズ筒が開口の前部に螺で取シ付けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の組立体。 ３、前記基質が円形の円盤であり、しかも、センサが、
   円盤の前面に取り付けられた矩形のチップである、こと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の組立体。 ４、更に、円盤と回路基盤との間を通る接続ピンを備え
   、このピンが、円盤の１つ又はそれ以上の側面に近接し
   て、円盤の前面に設置された拡大ヘッドと、当該ヘッド
   とチップをつなぐリード線とを備えている、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載の組立体。 ５、更に、映像センサを保騙する光学的に透明な被覆を
   備えている、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の組立体。 ６、更に、シールしたハウジング内に入れられた不活性
   ガスを備えている、ことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の組立体。 ７、一部のピンは、回路基盤を通り抜けて伝達ラインに
   接続され、しかも、残りのビンは、基盤に付いた回路手
   段につながっている、ことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載の組立体。 ８、回路が基盤の両側に備けられている、ことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の組立体。 ９、回路基盤に取シ付けられて、映像ユニットへの入出
   力信号を光信号に変換するトランスデユーサ手段を備え
   、前記伝達ラインが、トランスデユーサ手段に光信号を
   送シ、そして当該手段からの光信号を受けるようにされ
   ている、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の組立体。