JPS63146012A - 内視鏡 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し体腔内や
内臓の状態を観察あるいは撮影する内視鏡に関する。

（従来の技術） 従来から内視鏡は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し
体腔内や内臓の状態を観察あるいは撮影する器具として
用いられている。

近年、このような内視鏡として、ファイバスコープが用
いられるようになってきた。

たとえば、このようなファイバスコープは、光ファイバ
を束ね、先端断面部に結像用のレンズを配置し、光ガイ
ド用の光ファイバの先端をその近傍に配置してなる。そ
して、光ガイド用の光ファイバで体腔内を照明し、その
反射光をレンズで集光して光ファイバ束の断面部に結像
する。さらに、この出力像を接眼レンズを介して観察す
る。

しかしながらこのようなファイバスコープを用いた内視
鏡によれば、 （イ）解像度が３〜４万画素であり、非常に低い。

（ロ）光ファイバの曲げによる劣化が生じ、寿命が２〜
３年と短い。

（ハ）テレビ信号として直接取出すことができない。

等の問題点がある。

このため近年、撮像部に固体撮像素子を用いたタイプの
内視鏡の開発が行われている。これによれば、解像度が
高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て取出すことができるという利点がある。

ところでこのような固体撮像素子搭載型の内視鏡によれ
ば、固体撮像索子の湿気による劣化を防止するために、
固体撮像素子を気密封止することが必要とされる。この
場合の気密封止法として、たとえばこの固体撮像素子を
チップキャリアとガラス窓付き金属キャップとからなる
ハーメティックシールＩＩＩ造の内部に搭載し、金属キ
ャップに設けられたガラス窓を介して固体撮像素子に被
撮像光を入射させることが考えられる。

また、このような内視鏡によれば、鉗子口を通してレー
ザ光線を照射し、手術等の処置を行なう場合には固体撮
像素子に赤外線であるレーザ光が入射されることを防止
するために、被撮像光を赤外線カットフィルタを介して
この固体撮像素子に入射させることが必要とされる。こ
の場合において、上記したバーメチイックシール構造を
有する場合には、たとえばキャップに設けられたガラス
窓にこの赤外線カットフィルタ膜を形成することが考え
られる。

ところでこのようなガラス窓に赤外線カットフィルタ膜
を形成したガラス窓付き金属キャップを形成する方法と
して、一般には次のようなものが考えられる。

まず、ガラス基板表面に赤外線カットフィルタ膜を蒸着
あるいはスパッタ等の成膜法により形成する０次に、こ
のガラス基板を所定の形状にグイレンズし、金属キャッ
プへ低融点ガラス付けにより固着させる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記したガラス窓付き金属キャップの形成
方法によれば、赤外線カットフィルタ膜を蒸着あるいは
スパッタ等の成膜法により形成する際に、赤外線カット
フィルタ膜内に異物が混入することがある。また、低融
点ガラス付けの際の熱工程（４５０〜５５０℃）におい
て、赤外線カットフィルタ膜にマイクロクラックが発生
することがある。そして、これらのことにより、固体撮
像素子により撮像された画像に黒傷が発生ずることにな
る。

このような問題を解決する方法として、たとえばガラス
窓を金属キャップへ低融点ガラス付けにより固着した後
に、赤外線カットフィルタ膜を蒸着あるいはスパッタ等
の成膜法により形成することが考えられるが、この場合
、金属キャップのチップキャリアへの溶接部分へも赤外
線カットフィルタ膜が形成されるため、気密封止が困難
になるという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、解像度が高くかつ寿命が長く、しかも画像情報を
テレビ信号として直接取出すことができ、さらには赤外
線の入射防止が容易になされる内視鏡を提供することを
目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の内視鏡は、外囲器と、この外囲器の一
側面に配置され外部の被撮像光を外囲器内部に取込むレ
ンズ系と、前記外囲器内部に配置され前記レンズ系で取
込まれた被撮像光をほぼ９０゛折返すミラーと、前記外
囲器内部に配置され前記ミラーで９０°折返された被撮
像光を取込む撮像手段とを備えた内視鏡において、前記
撮像手段が、チップキャリアと、このチップキャリア上
に搭載された固体撮像素子と、この固体撮像素子を覆う
ように配置され該固体撮像素子を気密封止するガラス窓
付き金属キャップと、このガラス窓付き金属キャップの
ガラス窓裏面に固着された赤外線カットフィルタガラス
と、前記ガラス窓付き金属キャップの外周に沿って配置
された金属フレームとを有し、該撮像手段が、前記固体
撮像素子からの撮像信号を処理する回路素子が搭載され
た可撓性配線基板上に搭載されていることを特徴として
いる。

（作　用） 本発明の内視鏡において、撮像手段が、固体撮像素子か
ら構成され、この固体撮像素子が、ガラス窓付き金属キ
ャップにより気密封止された構造とされているので、解
像度が高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信
号として直接収出すことができるようになる。また、赤
外線カットフィルタガラスが、ガラス窓付き金属キャッ
プのガラス窓裏 面に固着されているので、赤外線の入射防止が容易にな
される。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す図である。

同図において、符号１はシステム本体であり、このシス
テム本体１には、先端に内視鏡としての撮像部等が内蔵
された硬質で円筒状の外囲器２を有するケーブル３が接
続されている。

システム本体１は、カラーＣＲＴモニタ１ａ、データ入
力用キーボード１ｂ等を備えるとともに、制御・処理部
、Ｘｅランプ光源、フレームメモリ、記録写真用３５ｎ
ｎ＋カメラ等が内蔵されている。

また、外囲器２内は第２図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ
中央には、外部の被撮像光を外囲器２内部に取込むレン
ズ系４が配置されている。また、このレンズ系４の光軸
上の所定の位置には、このレンズ系４で取込まれた被撮
像光をほぼ９０°折返すミラー５が配置されている。さ
らに、ミラー５で９０゛折返された光軸上には、被撮像
光を取込み光信号を電気信号に変換する撮像手段６が配
置されている。

第３図ないし第５図は上記した撮像手段６をさらに詳細
に説明するための図である。

これらの図において、符号７はチップキャリアであり、
このチップキャリア７上には固体撮像素子８が搭載され
ている。そして、この固体撮像素子８を気密封止するガ
ラス窓付き金属キャップ９がこの固体撮像素子８を覆う
ように配置されている。また、このガラス窓付き金属キ
ャップ９の外周に沿って金属フレーム１０が配置されて
いる。

一方、ガラス窓付き金属キャップ９のガラス窓裏面には
、赤外線カットフィルタガラス１０ａが紫外線硬化型の
樹脂からなる透明接着剤（図示せず）により固着されて
いる。

そして、このような構造を有する撮像手段６は、固体１
ｆｆｌ累子８からの電気信号である撮像信号をインピー
ダンス変換するためのエミッタホロワ回路をなすトラン
ジスタおよび複数の抵抗チップ、電源線のノイズマージ
ンを得るための複数のディカップリングコンデンサ等の
回路素子１１が搭載された可撓性配線基板１２上に固着
され、チップキャリア７と可撓性配線基板１２との接合
部が、有機絶縁樹脂１３により封止されている。

上記チップキャリア７は、アルミナ等のセラミック基体
からなる。そして、このチップギヤ９フフ表面外周には
、ガラス窓付き金属キャップ９と溶着させるための熱膨
脹率が前記セラミック基体とほぼ等しいコバール、Ｆｅ
／Ｎｉ４２アロイ等からなる金属製リング１４がへｇロ
ー等の接着剤により固着されている。また、チップキャ
リア７表面内部には、固体撮像素子８を搭載するための
グイポンディングパッド１５が形成されているとともに
、ワイヤボンディングパッド１６が形成され、このワイ
ヤボンディングパッド１６と固体撮像素子８の所定のパ
ッドとがボンディングワイヤ１７により電気的に接続さ
れている。さらに、このチップキャリア７裏面には、ワ
イヤボンディングパッド１６と導通され可撓性配線基板
１２と半田等の接着剤で電気的に接続するための導体パ
ッド１８が形成されている。

上記ガラス窓付き金属キャップ９は、熱膨脹率がチップ
キャリア７とほぼ等しいコバール、Ｆｅ／Ｎ　ｉ４２ア
ロイ等からなるキャップ状金属製枠体１９内に熱膨脹係
数の整合のとれた透明ガラス２ｏを低融点ガラス等の接
着剤により固着した構造にされている。そして、透明ガ
ラス２０の表裏両面には、反射防止コーティング層（図
示せず）が形成されている。

上記金属フレーム１０は、透孔２１が穿設された突出部
２２を有し、ネジ２３をこの突出部２２の透孔２１に通
して外囲器２の所定の位置に螺入することによりこの金
属フレーム１ｏすなわち撮像手段６が外囲器２に固着さ
れている（第２図参照）。

上記可撓性配線基板１２は、半製品状態においては第６
図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、先端部のチップキャリア７
が搭載される位置では幅狭にされており、回路素子１１
が搭載される位置からその後方に向けて幅広にされてい
る。そして、チップキャリア７が搭載される幅狭位置に
は、チップキャリア７裏面に形成された導体パッド１８
と対応した位置にそれぞれ導体パターン（図示せず）が
露出状態で突出されており、上記したように、この導体
パターンとチップキャリア７の導体パッドとが半田等の
接着剤で電気的に接続されつつかつ固着されている。ま
た、回路素子１１が搭載される幅狭位置には、各トラン
ジスタ、抵抗チップ、ディカップリングコンデンサ等の
回路素子１１と対応した位置にそれぞれ導体パッド（図
示せず）が露出されており、この導体パッドと各回路索
子１１の端子とが半田等の接着剤で電気的に接続されつ
つかつ固着されている。さらに、この回路索子１１が搭
載される幅狭位置の裏面には、システム本体１と接続さ
れるケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子（図示せず
）と半田等の接着剤で電気的に接続されつつかつ固着さ
れる導体パッド２８が露出されている。さらにまた、回
路素子１１が搭載される位置からその後方に向かう幅広
位置には、これら回路素子１１からの配線パターンがそ
の終端まで導出されており、その終端において導体入出
力パッド（図示せず）が形成されている。これにより、
この可撓性配線基板１２をこのような状態のまま第３図
ないし第５図に示した構造に組立て、可撓性配線基板１
２の終端に形成された導体入出力パッドに既存のコネク
タ等を介して試験装置と電気的に接続し半製品の状態で
機能試験を行うことができる。そして、可撓性配線基板
１２の回路素子１１が搭載される位置からその後方に向
がう幅広位置を切断除去することにより製品の状態とす
ることができる。すなわち、製品の状態においては、可
撓性配線基板１２の回路素子１１が搭載される幅狭位置
の裏面に形成された導体バッド２８とシステム本体１と
接続されるケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子（図
示せず）との接続により、撮像手段６とシステム本体１
とが接続されることになる。

次に、外囲器２の撮像部以外の構成を第７図に基づいて
説明する。

同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ中央に配
置されたレンズ系４の周辺には、ケーブル３を介して外
部と接続された、外部より鉗子を導入するための鉗子口
２４、外部よりエアーを送出するための送気口２５、外
部より水を送出するための送水口２６および外部のＸｅ
ランプからの光を照射するための照明口２７が撮像手段
６と対向する側に配置されている。

しかして、このような構造を有する内視鏡によれば、撮
像部に固体撮像素子８が用いられているので、解像度が
約１０万画素となり、非常に高いものとなる。またこの
場合、画像情報をテレビ信号として直接取出すことがで
きるので、多人数による診断、共同作業による治療、医
学生への教育、静止画での観察、記録媒体への保存、画
像処理の容易化、病院間でのオンライン、オフラインに
よる情報交換等が可能となる。

また、この内視鏡から本体システム１への映像信号はケ
ーブル３を介して電気信号として送出されるので、ケー
ブル３は光ファイバのような曲げによる劣化が生じるも
のを用いる必要はなくなる。

また、固体撮像素子８はガラス窓付き金属キャップ９に
より気密封止された構造、すなわちハーメティックシー
ル構造を有しているので、この固体撮像素子８の湿気に
よる劣化を防止することができる。かくして、このよう
な構造を有する内視鏡によれば、長寿命を確保すること
ができるようになる。

さらにまた、赤外線の入射防止対策として、ガラス窓付
き金属キャップ９のガラス窓裏面に、赤外線カットフィ
ルタガラス１０ａが固着されているので、従来技術で説
明したようなガラス窓に赤外線カットフィルタ膜を形成
する際に生じる異物の混入、低融点ガラス付けの熱工程
の際に生じるマイクロクラックの発生等は皆無となり、
固体撮像素子８により撮像された画像の画質の向上を図
ることができるようになるとともに、歩留りの向上、ひ
いてはコストダウンが可能となる。また、この場合にお
いて、赤外線カットフィルタガラス１０ａはガラス窓付
き金属キャップ９のガラス窓裏面に配置されているので
、すなわちこの赤外線カントフィルタガラス１０ａは気
密封止された構造とされているので、たとえばこの赤外
線カットフィルタガラス１０ａが有機材料等の吸湿性の
材料である場合に、その特性変化を防止することが可能
となる。

、［発明の効果］ 以上説明したように本発明の内視鏡によれば、解像度が
高くかつ寿命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て直接取出すことができ、さらには赤外線の入射防止が
容易になされるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す斜視図、第２図は第１図の内視鏡の構造を示す断面図
、第３図は第２図の内視鏡における撮像手段を示す平面
図、第４図は第３図の正面断面図、第５図は第３図の側
面断面図、第６図は第２図の内視鏡における可撓性配線
基板を示す平面図、第７図は第２図に示した内視鏡の撮
像部以外の構成を示す図である。 １・・・・・・・・・システム本体 ２・・・・・・・・・外囲器 ３・・・・・・・・・ケーブル ４・・・・・・・・・レンズ系 ５・・・・・・・・・ミラー ６・・・・・・・・・撮像手段 ７・・・・・・・・・チップキャリア ８・・・・・・・・・固体撮像素子 ９・・・・・・・・・ガラス窓付き金属キャップ１０・
・・・・・・・・金属フレーム １０ａ・・・・・・赤外線カットフィルタガラス１１・
・・・・・・・・回路素子 １２・・・・・・・・・可撓性配線基板出願人　　　　
　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 ５　ミテー 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）外囲器と、この外囲器の一側面に配置され外部の
   被撮像光を外囲器内部に取込むレンズ系と、前記外囲器
   内部に配置され前記レンズ系で取込まれた被撮像光をほ
   ぼ９０°折返すミラーと、前記外囲器内部に配置され前
   記ミラーで９０°折返された被撮像光を取込む撮像手段
   とを備えた内視鏡において、前記撮像手段が、チップキ
   ャリアと、このチップキャリア上に搭載された固体撮像
   素子と、この固体撮像素子を覆うように配置され該固体
   撮像素子を気密封止するガラス窓付き金属キャップと、
   このガラス窓付き金属キャップのガラス窓裏面に固着さ
   れた赤外線カットフィルタガラスと、前記ガラス窓付き
   金属キャップの外周に沿って配置された金属フレームと
   を有し、該撮像手段が、前記固体撮像素子からの撮像信
   号を処理する回路素子が搭載された可撓性配線基板上に
   搭載されていることを特徴とする内視鏡。
2. （２）赤外線カットフィルタガラスが、紫外線硬化型の
   樹脂からなる透明接着剤によりガラス窓付き金属キャッ
   プのガラス窓裏面に固着されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
3. （３）ガラス窓付き金属キャップが、熱膨脹率がチップ
   キャリアとほぼ等しいキャップ状金属製枠体内に熱膨脹
   係数の整合のとれた透明ガラスを固着した構造にされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視
   鏡。
4. （４）透明ガラスの表裏両面に、反射防止コーティング
   層が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の内視鏡。
5. （５）金属フレームが、透孔が穿設された突出部を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
6. （６）チップキャリアが、セラミック基体からなり、該
   表面外周には金属キャップと溶着させるための熱膨脹率
   が前記セラミック基体とほぼ等しい金属製リングが固着
   されているとともに、該表面内部には固体撮像素子を搭
   載するためのダイボンディングパッドと固体撮像素子と
   電気的に接続するためのワイヤボンディングパッドとが
   形成され、かつ該裏面には可撓性配線基板と電気的に接
   続するための導体パッドが形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
7. （７）チップキャリアと可撓性配線基板との接合部が、
   有機絶縁樹脂により封止されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内視鏡。