JPS63147131A - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば体腔内にケープ、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。

（発明が解決しようとする問題点） 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、固体撮像素子に被撮像光を取込ませるために、レン
ズ、ミラー等の光学系が用いられており、これら光学系
と固体撮像素子との位置合せが非常に困難であるという
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取出すことができ、さらには撮像手
段の位置合せを高精度かつ容易に行うことができる内視
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な被撮像光をほぼ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
子を気密封止する透光性窓付き金属キャップと、この金
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視性配線基板上に搭
載されて、かつ前記透光性窓付き金属キャップと前記金
属フレームとが一体に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、透光性窓付き金属キ
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
号として取出すことができ、また透光性窓付き金属キャ
ップと金属フレームとが一体にされているので、撮像手
段の位置合せを高精度かつ容易に行うことができるよう
になる。

（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３５ｍ
１１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６さ
らに、ミラーラで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
ラスないし透光性サファイア等の窓付き（以下、ガラス
窓付と呼ぶ。）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が該ガラ
ス窓付き金属キャップ９と一体的に形成されている。

そして、このような構造を有する撮像手段６は、固体撮
像素子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、このチップキイ９フフ表面外周には
、カラス窓付き金属キャップ９と溶着させるための熱、
膨張率が前記セラミック基体とほぼ等しいコバール、Ｆ
ｅ／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７７表面内部には、固体撮像素子８を搭載するため
のダイボンティングパッド１５か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フ裏面には、
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／Ｎ１４２アロ
イ等からなるキャップ状金ＨＪＩ枠体１９内に熱膨脹係
数の整合のとれた透明ガラス２０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。またキャップ状
金属製枠体１９は、上記透明ガラス２０保持用の突出部
１９ａを有し、これにより透明ガラス２０が確実に保持
されるようになっている。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Ｎ（図示せず）が形
成され、さらに透明ガラス２０の裏面には、赤外線カッ
トフィルタ（図示せず）が形成されている。

上記したガラス窓付き金属キャップ９と一体的に形成さ
れた金属フレーム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１０すなわち撮像手段６が外囲器２に固着さ
れている。

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
が搭載される位置が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が搭載される偏狭位置に
は、チップキャリアフ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１８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
路素子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、この回路素子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１２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
に向か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ンド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の撮像部具外の構成を第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やするための照明口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。まなこの
場合、テレビ信号として直接画像情報を取出すことがで
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、この内視鏡の組立ての際、固体撮像素子８
とミラー５との光軸の一致を高精度に行うことが必要と
されるが、この場合、ガラス窓付き金属キャップつと金
属フレーム１０とが一体的に形成されているので、これ
らカラス窓付き金属キャップ９と金属フレーム１０との
位置合せは不要なものとなる。これにより、固体撮像素
子８とミラー５との光軸の一致が高精度かつ容易に行わ
れ、これらの位置合せの際の工数の低減および歩留りの
向上を可能にし、ひいてはコストの低減を図ることが可
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
高くかつガ命が長く、しかも画像情報をテレビ信号とし
て取出すことができ、さらには撮像手段の位置合せを高
精度かつ容易に行うことができるようになる。

【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視性配線
基板を示す平面図、第７図は第２図に示した内視鏡の撮
像部具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 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　− ′；、１図 第３図 第６図

Claims (8)

【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透光性窓付き金属キャップと、
   この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、かつ前記透光性窓付き金属キャップと
   前記金属フレームとが一体にされていることを特徴とす
   る内視鏡。
2. （２）透光性窓付き金属キャップが、該透光性窓保持用
   の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。
3. （３）透光性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光性板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）透光性板の表裏両面に、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）透光性板の裏面に、赤外線カットフィルタが形成
   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。
6. （６）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
   。
7. （７）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。
8. （８）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。