JPS6073611A

JPS6073611A - 固体撮像装置を内蔵した内視鏡

Info

Publication number: JPS6073611A
Application number: JP58182872A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yashima; 八嶋　弘幸; Hiroaki Kubokawa; 窪川　広昭; Masahiro Kawashima; 川嶋　正博; Koji Kanbara; 神原　浩司; Ichiji Ohashi; 大橋　一司; Mototsugu Ogawa; 小川　元嗣; Hiroyoshi Fujimori; 弘善藤森; Isao Hirozawa; 広沢　勲
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-04-25

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】（技　術　分　野）本発明は体腔内部や機械的構造体内部を観察するための
内視鏡、特に先端に固体撮像装置を内蔵した内視鏡に関
するものである。

（従　来　技　術）従来の内視鏡は、被検体内部に挿入される可撓性外筒の
内部にオプチカルファイバ束より成るライトガイドとイ
メージガイドとを延在させ、外部に設けた照明光源から
放射される光をライトガイドを経て内視鏡先端まで導き
、照明レンズ系を経て被検体に照射し、被検体の像を対
物レンズ系およびイメージガイドを経て外部へ導き、接
眼レンズ系を介して直接観察するかまたは撮像装置で撮
像してモニタ上に表示するようにしている。このような
イメージガイドを用いた従来の内視鏡における分解能は
イメージガイドを構成するファイバの径で決まるが、フ
ァイバ径を現状よりもさらに細くするには非常に困難で
あり、分解能はほぼ限界に達している。また、イメージ
ガイドは破損し易いので耐久性の点でも問題がある。

このような問題を解決するために、内視鏡先端に小形の
撮像装置を組込み、これによって被検体像を撮像して画
像信号に変換し、この画像信号を導線を経て外部へ導き
、モニタ上に被検体像を表示することが提案されている
。撮像装置としては、００Ｄ　、　ＢＢＤ　、　ＭＯＳ
−ＦＥ’ｌ’　ＡＲＲＡＹ　、　ＰＩＮ−ＰＨＯＴＯＤ
ＩＯＤＥＡＲＲＡＹ　、　Ｓ、ＴＴ　ＡＲＲＡＹなどの
半導体固体撮像装置が開発されており、これらの固体撮
像装置は小形でありながら分解能が高く、シかも寿命も
長いという特長を有しており、内視鏡に内蔵するのに好
適である。しかし、従来の固体撮像装置は内視鏡先端に
組込むことができる程小形ではない。

（技術的背景）第１図は本願人が特願昭５８−４６９６７号において先
に提案したバック接合形固体撮像装置の構成を示す断面
図である。光検出半導体素子は上側の半導体チップ１に
形成し、信号処理回路素子は下側の半導体チップ２に形
成し、これらチップは絶縁性のホルダ８と一体に形成し
た隔壁４により離間されて支持されている。光検出半導
体素子と信号処理回路素子との間の信号の授受を行なう
ために、半導体チップ１および２の表面に形成した接点
パッド５および６を導線７および８を介してホルダ８の
表裏に設けた接点パッド９および１０にそれぞれ接続し
、さらにこれら接点パッド９と１０との而をリード１１
により接続している。さらに固体撮像装置を外部回路に
接続するためのリード１２をホルダ８から延在させてい
る。実際の固体撮像装置においては第１．図に示す全体
はさらにパッケージに収納されているが、第１図ではパ
ッケージは図示していない。しかしながら、第１図に示
すように光検出半導体素子を形成した半導体チップ１と
信号処理回路素子を形成したチップ２とを隔ｍ４を挾ん
で上下に重ねる構成をしたバック接合形固体撮像装置で
も、光半導体チップ１および２の周囲にホルダ８や信号
を取り出す導線７．８および接点パッド９，１ｏを設け
る必要があるためそのままでは内視鏡の先端に組み込む
ことはできない。すなわち、内視鏡の径は非常に小さく
、例えば体腔内観察用の内視鏡では上述したライトガイ
ドの他に標本を採取するための鉗子およびこれを操作す
るためのワイヤが挿通されるチャンネルが形成されてい
ると共に対物レンズ系の先頭レンズを洗浄するための送
水チューブや、先頭レンズに付着した洗浄水を吹き飛ば
したり体腔を膨らませたりする送気チューブなどが挿通
されており、固体撮像装置を内蔵するために利用できる
スペースは非常に狭くなっている。従って、固体撮像装
置を対物レンズ系の光軸に対して垂直に組み込むことは
できない。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、可撓性
外筒の先端に固体撮像装置を有効に内蔵した内視鏡を提
供しようとするものである。

（発明の概要）本発明による固体撮像装置を内蔵した内視鏡は、被検体
内部に挿入される可撓性外筒の先端に対物レンズ系、イ
メージガイド及び固体撮像−置を配置し、前記イメージ
ガイドの入射端面を対物レンズ系の光軸に対して垂直に
配置すると共に出射端面をイメージガイドの光軸に対し
て傾斜するように配置し、固体撮像装置の入射面をイメ
ージガイドの傾斜した出射端面に衝き合せたことを特徴
とするものである。

（実　施　例）次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の内視鏡の一例の構成を示す先端正面図
であり、第３図は第２図のＩ−■線で切った断面図であ
る。本例の内視鏡は直視形の体腔内観察用のものであり
、被検体内部に挿入される可撓性外筒２０の先端に、例
えばステンレススチールより成る先端本体２１を嵌着す
る。この先端本体２１には数個のチャンネル２１ａ〜２
１８を形成する。一対のライトガイドチャンネル２１ａ
にはオプチカルファイバ束より成るライトガイド２２を
挿入し、先端には凹レンズ２８を嵌合する。

ライトガイド２２はカバーチューブ２４により被覆し、
外筒２０の内部を延在させ、操作部へ導き、照明光源に
結合する。送気チャンネル２１ｂには送気チューブ２５
を連結すると共に先端には送気ノズル２６を取付け、対
物レンズ系の先頭レンズに向は送気できるようにする。

送水チャンネル２１０には送水チューブを連結すると共
に先端には送水ノズル２７を設け、対物レンズ系２９の
先頭レンズに送水して汚物等を洗い流すことができるよ
うにする。また、送気ノズル２６は先頭レンズに付着し
た洗浄水を吹き飛ばすと共に必要に応じて被検体内部に
送気してこれを膨ませることができるようにする。鉗子
チャンネル２１ｄには、被検体標本を採取するための鉗
子およびこの鉗子を外部より操作するためのワイヤを挿
通できるようにする。先端本体２１の外周面にはねじ溝
を影成し、ここに先端フード２８を螺合する。

本例においては、対物観察チャンネル２１８の内部に先
端から対物レンズ系２９、直線状に配列されたオプチカ
ルファイバ束より成るイメージガイド８０及びバック接
合形固体撮像装置８１を同一光軸上に順次嵌合する。イ
メージガイド８０はその入射端面が対物レンズ系２９の
光軸と直角をなし、射出端面が光軸に対し傾斜するよう
構成する。また、固体撮像装置３１は、その受光面２１
１ａをイメージガイド８０の射出端面の傾斜角度と一致
させ整合するよう構成し、受光面８１ａの背面に信号処
理部８１ｂを一体的に配置した構成とする。固体撮像装
置８１に接続されている導線束８２は可撓性チューブ８
Ｂを経て外筒２ｏ内部を延在させて操作部に接続する。

イメージガイド８０の入射端面を対物レンズ系２９の結
像位置と一致させ、固体撮像装置８１はその受光面８１
ａがイメージガイド８０の射出端面と接するように配置
する。このように構成すれば、被検体像は対物レンズ系
２９で結像された後イメージガイド８０を経て固体撮像
装置８１の受光面ａｌ＆に入射し光電変換された後信号
処理部８１ｂを経て各画素の電気信号きなり操作部に接
続されているモニタ等に映像されることになる。このよ
うに受光面８１ａを傾斜させているから受光面積の広い
固体撮像装置を組み込むことができ、被検体の像の鮮明
度が増゛加し、一層細部に亘り観察できるようになる。

また、イメージガイド８ｏの入射端面は光軸に対して垂
直となっているので受光面８１ａに投影される像には、
受光面を傾斜させることによる歪みは生じない。この場
合イメージガイド８０を構成するオプチカルファイバと
固体撮像装置８１の画素とを１対１４！たけ整数倍の関
係で対応させればモニタに映出される画像のモアレが消
滅し＃像の鮮明度も一層向上させることができる。

本発明においては対物レンズ系２９と固体撮像装置８１
との間に任意の長さのイメージガイド８゜を介在させて
いるからライトガイド２２の射出端で照明光による発熱
が生じてもライトガイドの射出端より離れた位置に固体
撮像装置８ｏを配置することができ、ライトガイドの射
出端で生ずる発熱による悪影響を回避することができる
。また、イメージガイドとしてオプチカルファイバ束を
用いたがシート状をした光導波体を多数重ね合せ、その
射出端面を光軸に傾斜するように形成すればイメージガ
イドとして同様の効果を得ることができることは云うま
でもない。さらに、上述した例では、固体撮像装置とし
てバック接合形のもノヲ用いたが、本発明ではバック接
合形以・外の固体撮像装置を用いることができる。更に
上述した例では光源からの光をライトガイドを経て外筒
先端から射出させるようにしたが、ライトガイドを用い
ることなく、ランプや発光ダイオード等の光源を外筒先
端部に設けて被検体を照明するよう構成することもでき
る。この場合、赤、青、緑の８色の発光ダイオードを用
い、これらを順次に発光させるようにすることもでき、
この場合には固体撮像装置の受光面に設けたカラーフィ
ルタは不要となる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、有効受光面積の広
い固体撮像装置を内視鏡に内蔵することができ、しかも
解像度の高い被検体像を得ることができると共に先端の
小型化が可能になる。また、固体撮像装置の信号処理部
を対物レンズ系の光軸方向の後方側に配置することによ
り、内視鏡先端部の半径方向の寸法の増大を抑えること
が可能になる。更に、ライトガイドの射出端やランプ、
発光ダイオード等の光源の発熱の影響を回避できるから
、使用中に固体撮像装置のダイナミックレンジが変動す
ることなく常に一定の鮮明な観察像を得ることが可能に
なる。またイメージガイドとしては直線状に配列したも
のの一端を斜めに切断したものを用いることができるの
でその製作がきわめて容易で安価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバック接合形固体撮像装置の一例の構成を示す
断面図、第２図は本発明の内視鏡の一例の構成を示す先端正面図
、第８図は第２図のＩ−Ｉ線で切った断面図である。２０・・・可撓性外筒　２１・・・先端本体２２・・・
ライトガイド　２８・・・凹レンズ２４・・・カバーチ
ューブ　２５・・・送気チューブ２６・・・送気ノズル
　２７・・・送水ノズル、１１゜第１１図２８・・・先端フード　２９・・・対物レンズ系８０・
・・イメージガイド　８１・・・固体撮像装置８２・・
・導線束。特許出願人　オリンパス光学工業株式会社手続補正書昭和５９年１　月２６日１、事件の表示昭和５８年　特許　願第１８２８７２号２、発明の名称固体撮像装置を内蔵した内視鏡３、補正をする者事件との関係　特許出願人（０８７）オリンパス光学工業株式会社５゜６、補正ノ対ｉ　明細書の「発明の詳細な説明」の欄１
、明細書第９頁第６行の「１対ｌまたは整数倍の」を「
ｌ対１．ｎ対１又は１：ｎ（ｎは正の整数）の」に訂正
し、同頁第２０行を次のとおりに訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

１　被検体内部に挿入される可撓性外筒の先端に対物レ
ンズ系、イメージガイド及び固体撮像装置を配置し、前
記イメージガイドの入射端面を対物レンズ系の光軸に対
して垂直に配置すると共に出射端面をイメージガイドの
光軸に対して傾斜するように配置し、固体撮像装置の入
射面をイメージガイドの傾斜した出射端面に衝き合せた
ことを特徴とする固体撮像装置を内蔵した内視鏡。